De winst van 5G: datahonger, maar ook duurzaamheid

Sceptici melden dat het via meer ‘datahonger’ leidt tot een groeiend energieverbruik. Hebben zij gelijk?

Sander van der Zande: “Allereerst: er is een verschil tussen 5G en datacenters. 5G staat voor het transport van data tussen een eindpunt dat doorgaans mobiel is, en een applicatie die draait op een server. 5G is zelf niet die server, niet het clouddatacenter. Maar het klopt dat je door deze vijfde generatie van draadloze netwerken meer data kunt ontginnen, die uiteindelijk worden verwerkt in een datacenter. En ja, daardoor zal het energiegebruik van dat datacenter omhoog gaan." 

"Het goede nieuws is dat 5G gepaard gaat met meer energie-efficiency dan 4G. Dat komt door de economies of scale: als een netwerk steeds meer moet vervoeren, kun je dat steeds slimmer inrichten en kost het relatief, per dataeenheid, minder energie. Maar we zien wel nog steeds een enorme datagroei. Per saldo groeit hierdoor in absolute zin het energiegebruik van de telecomnetwerken. Dat gegeven hoeft echter nog geen klimaatimpact te hebben. Daarvoor is de vraag relevant hoe die energie wordt opgewekt; VodafoneZiggo gebruikt al uitsluitend groene stroom."

De duurzaamheidswinst van 5G ligt ondertussen besloten in een potentieel eindeloos aantal nieuwe toepassingen die bij de vorige generaties van draadloze netwerken nog niet mogelijk waren. Het positieve duurzaamheidseffect van al die mogelijke nieuwe toepassingen is naar mijn overtuiging vele malen groter dan het indirecte effect van meer energiegebruik door die zojuist beschreven toegenomen datahonger door 5G.” 

“Daarvoor moeten we terug naar de drie beloftes van 5G”, zegt Sander van der Zande. Hij noemt:

1) Meer internetsnelheid door meer mobiele bandbreedte

“Je kunt veel meer data versturen voordat een netwerk verstopt raakt. Er zijn al genoeg usecases die dat nodig hebben, zeker als je videobeelden wil inzetten. Denk bijvoorbeeld aan crowd safety bij drukke evenementen. De gemeente Nijmegen verkent al de nieuwe mogelijkheden van 5G. Je kunt namelijk makkelijker real time beelden vanuit onbemande camera’s op strategisch gekozen locaties laten doorsturen om deze in een controlekamer te monitoren en analyseren. Zie je dat het ergens te druk dreigt te worden? Dan kun je verkeersstromen dankzij deze videoverbinding al omleiden nog voordat er ergens een verkeersinfarct ontstaat. Dat leidt tot zowel meer veiligheid als duurzaamheid.”

2) Massale communicatie tussen machines

“Dat moet ik even inleiden: draadloze datatransmissie tussen machines is al onder de voorlopers van 5G begonnen. 2G was bedoeld om mobiel te kunnen bellen, maar je kon er ook al een beetje data over versturen. De slimme meter met 2G-SIM-kaart is daar een voorbeeld van. Deze energiemeter verstuurt periodiek jouw meterstand, dus het energiebedrijf hoeft daarvoor geen mensen meer de weg op te sturen. Vervolgens ontstond 3G vanuit de expliciete intentie om meer data draadloos te kunnen versturen. Met 4G konden we nog meer data versturen, en bij 5G nog veel meer. Dat is wel zo leuk voor bijvoorbeeld smartphones waarop je video’s bekijkt. Maar een toepassing als de slimme meter heeft die nieuwere techniek niet nodig, en bleef hangen op 2G. Want waarom zouden energiebedrijven een duurdere 3G-chip of -modem, of later 4G- of 5G-variant toepassen, die meer data kan versturen als dat helemaal niet nodig is?”

“Bij de ontwikkeling van 4G en nu ook 5G heeft men vanuit die gedachte een nieuwe tak van sport ontwikkeld, die specifiek gericht is op sensoren: Low Power Wide Area netwerken (LPWA). Denk bijvoorbeeld aan sensoren in dijken. Zo’n sensor moet wel tien jaar op één batterij zijn data kunnen doorsturen, in dit geval de vochtigheid, want dijken mogen natuurlijk niet scheuren. Er zijn daarvoor twee nieuwe technieken ontwikkeld: Narrowband Internet of Things (NB-IoT) en LTE-M. Deze technieken ondersteunen de ontwikkeling van sensoren met een heel klein modem, die met het telecomnetwerk kan communiceren. Die sensoren zijn extreem energie-efficiënt, en bieden een extreem diepe indoor coverage: die sensor kan zijn data nog doorsturen wanneer hij het netwerk nauwelijks nog kan zien, en waar jouw telefoon allang zou zijn afgehaakt. Dus denk inderdaad aan sensoren in moeilijk bereikbare plekken als een dijk of een meterkast.”

“En nu komt het: wij denken dat er talloze van dergelijke toepassingen zijn te bedenken in die wereld van het Massive Internet of Things; toepassingen waarbij het niet gaat over het versturen van grote hoeveelheden data, maar juist om kleine hoeveelheden data, echter zeer efficiënt en met een zeer goede dekking. Als je de wereld kunt voorzien van sensoren die dingen meten, dan kunnen talloze dingen efficiënter, en daardoor ook duurzamer plaatsvinden.

Nog een actueel voorbeeld: een drukke stad toegankelijk houden door als bestuurder meteen naar die ene nog vrije parkeerplek te rijden. Dat werkt als volgt: je kunt elke parkeerplaats in de stad voorzien van een sensor die je tussen de tegels drukt. Die sensor meet alleen maar: er is een auto boven mij of niet. Als je die informatie nu steeds via 5G Narrowband IoT kunt overbrengen, dan heb je op een centrale plek inzicht in de bezetting van alle parkeerplaatsen. Daarmee kun je een applicatie bouwen die de automobilist optimaal geleidt naar een parkeerplaats. Het voorkomt dat auto’s rondjes rijden door een drukke binnenstad, met al het brandstofverbruik van dien.”

“Ook in de logistiek liggen er legio kansen in dit domein. Denk bijvoorbeeld aan sensoren in containers, die controleren of de temperatuur van bederfelijke waar onder een kritische waarde blijft. Zo kun je eerder detecteren of de koeling hapert en ingrijpen, waardoor je voedselverspilling voorkomt.”

3) Ultra-betrouwbare, vrijwel onvertraagde communicatie voor kritische toepassingen

“Bij 2, 3, en 4G was het uitgangspunt: er zijn heel veel gebruikers en het mobiele netwerk heeft een hoeveelheid capaciteit die - elke milliseconde opnieuw - grotendeels evenredig over al die gebruikers wordt verdeeld. Wanneer die capaciteit in drukke omgevingen niet toereikend is, merk je dat aan bijvoorbeeld haperende videobeelden op je smartphone. Deze beperking betekende dat je bepaalde kritische toepassingen niet via een draadloze verbinding kon laten verlopen.”

“In de 5G Hub demonstreerden we het voorbeeld van de connected ambulance: een specialist die vanuit een ziekenhuis via een videoverbinding levensreddende handelingen in een ambulance aanstuurt. Die ambulance moet daarvoor echobeelden van de patiënt realtime verzenden naar het ziekenhuis, en de commando’s van de specialist moeten direct kunnen worden opgevolgd. Binnen de ontwikkeling van 5G zijn daarom nieuwe technieken toegevoegd die in alle gevallen voldoende bandbreedte garanderen voor dergelijke kritische toepassingen, zodat de verbinding altijd optimaal is: Network Slicing en Quality of Service. In voorkomende gevallen verdelen de andere gebruikers de resterende bandbreedte; middels capaciteitsplanning borgen we dat hun ervaring niet achteruit gaat.”

“Die gegarandeerde verbinding is de ene kant van kritische toepassingen die mogelijk worden door 5G-technologie. De andere kant van die kritische 5G-toepassingen bestaat uit ‘low latency’, het bijna volledig onvertraagd doorkomen van gegevens. De Oddbot is daarvan een mooi voorbeeld. Deze onkruidrobot met camera rijdt over het land en stuurt via 5G beelden door naar de cloud. Daar zit de rekenkracht en draait een algoritme dat onkruid in de beelden herkent, waarna de computer via 5G weer een commando teruggeeft naar een grijparm op die onkruidrobot, die vervolgens het onkruid verwijdert of de grond indrukt. Als dat hele pad op en neer te lang duurt, dan kan die robot maar heel langzaam rijden om het onkruid te elimineren en is hij geen bedrijfsmatig serieus te nemen optie. Maar doordat 5G gepaard gaat met een enorm lage latency, blijkt deze Oddbot wel degelijk een economisch en duurzaam alternatief te zijn voor chemische bestrijdingsmiddelen en tevens een oplossing voor het personeelstekort. In deze duurzame toepassing vormt 5G een onmisbaar stukje van de totale oplossing.”

“Ondernemer: bedenk welke nieuwe toepassingen je hierdoor in jouw context kunt bedenken. Toepassingen die het verschil maken voor jouw organisatie én de maatschappij. 5G biedt zoveel nieuwe mogelijkheden… In de 5G Hub in Eindhoven demonstreren wij allerlei use cases, waarmee wij ondernemingen en overheden onderwijzen en inspireren. Kom er gerust een kijkje nemen, en praat met ons over hoe 5G jouw organisatie en producten duurzamer kan maken.”