Laten we eens kijken wat 5G is en hoe het werkt. Hierbij verdiepen we in de wetenschap van datatransmissie en zien we hoe in de afgelopen veertig jaar ons vermogen om data via de lucht te delen is veranderd.
Al honderden jaren zenden wij informatie uit via verschillende elektromagnetische stralingsfrequenties. In het oude Griekenland werden vlammen gebruikt om signalen te verzenden die gezien konden worden op afstand. Tegenwoordig gebruiken wij glasvezelkabels om berichten via licht te verzenden. Deze kabels, die enorme hoeveelheden gegevens kunnen overbrengen, vormen de basis van het internet. Om draadloze gegevensoverdracht mogelijk te maken, moeten veel gadgets draadloos zijn, zodat we niet al onze apparaten erop kunnen aansluiten. Hiervoor is het ontstaan van cellulaire netwerken noodzakelijk geweest.
Met de introductie van de 1G van cellulaire netwerken in 1979 in Japan kwam alles op gang. 1G staat natuurlijk voor eerste generatie. Krachtige radiotorens in Tokio waren de eersten die rechtstreeks communiceerden met telefoons in auto's. Deze torens verstuurden de gegevens slechts in analoge vorm met behulp van radiogolven met frequenties dichtbij het elektromagnetische spectrum. Analoge gegevens moeten worden verzonden met gebruikmaking van een draaggolffrequentie om dit te bereiken.
Neem een basis sinusgolf van 100 hertz die we als geluidsgolf willen verzenden. We willen deze golf toepassen op een 850 MHz golf, een golf met een aanzienlijk hogere frequentie. Om dit te bereiken kan gebruik worden gemaakt van amplitudemodulatie (AM) of frequentiemodulatie (FM). AM en FM zijn ongetwijfeld termen die je wel eens hebt gehoord, vooral wanneer het om radiozenders gaat. AM verandert de amplitude van de draaggolffrequentie door de gegevens toe te passen op de amplitude van die frequentie. Met andere woorden, het herhalen van de pieken en dalen van de oorspronkelijke golf. FM past de frequentie van de draaggolf aan de gegevens aan, waarbij de oorspronkelijke golf wordt getraceerd door de afstand tussen de pieken te veranderen. Deze techniek vereist een aangewezen frequentieband, die wordt bepaald door de laagste en hoogste gebruikte frequenties. Je moet hierbij een alternatieve frequentieband gebruiken als iemand anders dezelfde frequentieband op dezelfde toren gebruikt.
De toren kan meer gesprekken verwerken naarmate je meer frequentiebanden hebt. Dit is wat bandbreedte is. De mogelijkheden van het systeem werden voortdurend uitgebreid naarmate het aantal gebruikers toenam. Het is mogelijk de bandbreedte te vergroten door extra frequenties toe te voegen, maar dat heeft zo zijn uitdagingen. Er is veel concurrentie en voor frequenties zijn licenties nodig. Denk maar aan het gebruik van toepassingen zoals weer, radar, militaire communicatie- en veiligheidssystemen, radioastronomie, radio-omroep, luchtvaartsystemen en luchtverkeersleiding.
Elk van deze toepassingen vereist een eigen frequentieband. Bedrijven moesten vaak aan veilingen deelnemen en hoge vergunningskosten betalen om nieuwe frequentiebanden te krijgen. Hoewel er in de loop der jaren veel is gedaan om meer data op één frequentieband te proppen, gebeurde dit bij elke nieuwe generatie van cellulaire netwerken.
In plaats van één toren met hoog vermogen te gebruiken om een hele stad te bestrijken, kan door het aantal torens te verhogen het aantal gebruikers dat dezelfde frequentieband kan delen, worden verhoogd. Het is mogelijk verschillende torens met een lager vermogen in te zetten. Dan zouden binnen het bereik van elke toren aan specifieke klanten specifieke frequentiebanden kunnen worden toegewezen zonder dat in andere cellen interferentie met die band optreedt. Hoewel het aantal gebruikers dat netwerken konden ondersteunen daardoor toenam, werden de datatransmissiesnelheden niet optimaal opgevoerd. Hoewel 1G een snelheid van 2,4 kilobits per seconde kon halen, lijkt het een beetje onlogisch om dit in bits te definiëren omdat bits de eenheden zijn van digitale gegevens terwijl 1G analoog werkte.
Met de lancering van een volledig digitaal systeem betekende 2G het begin van een nieuw tijdperk voor mobiele telefoons. 2G maakte gebruik van binaire gegevenscodering in plaats van het coderen van een analoog signaal in een frequentiebereik. Het gebruik van digitale gegevens opende nieuwe communicatiekanalen. Dit was de periode waarin een nieuwe taal opkwam: sms. Ontworpen om onder de limiet van 160 karakters te blijven en te voorkomen dat je voor twee sms'jes moet betalen aan je mobiele netwerkoperator. Teksten werden ingekort met afkortingen als BRB (ben zo terug) of door woorden af te korten met cijfers (wacht > w8).
Die tekst van 160 tekens werd gecodeerd met zeven bits voor elk teken. Een tekst van 160 tekens bevat dus 1120 bits. De maximumsnelheid van 2G bij de lancering was 9,6 kilobits per seconde. Dat tekstbericht van 1120 bits kon met gemak door 2G worden verwerkt.
De 2G-periode duurde echter voort tot de release van de eerste iPhone. Dankzij verbeterde internetprotocollen konden de snelheden van packet radio switching nu 200 kilobits per seconde bereiken, ook wel 2,5G genoemd.
Toen de iPhone 2 werd uitgebracht, was 3G de nieuwste trend geworden. Met 3G werden extra frequentiebanden toegevoegd. Naar verluidt hebben bedrijven alleen al in Europa via veilingen meer dan 100 miljard dollar uitgegeven aan nieuwe frequenties. 3G introduceerde echter ook een technologie die volledig gebruik maakte van de datapakketschakelingstechniek. GPPS maakte ook gebruik van deze pakketschakeling.
Meerdere gebruikers konden dankzij packet switching nu veel efficiënter een groot aantal frequenties delen. Data werd in dit geval opgedeeld in kleinere datapakketjes. Elk gegevenspakket heeft een header die het bestemmingsadres bevat en instructies voor het opnieuw samenstellen van de gegevenspakketten. In plaats van te proberen een aanzienlijk gat in de beschikbaarheid op één frequentieband op te sporen, konden de beschikbare frequentiebanden beter worden benut door de gegevens op te splitsen in kleinere, beter beheersbare porties. Op die manier konden gegevens in kleinere stukken worden opgedeeld en over een groot aantal frequentiebanden worden verzonden.
Wanneer er plotseling een kleine beschikbaarheid ontstond, was het alsof men van het sturen van een massale datatruck over één enkele weg overschakelde op het sturen van duizenden boodschappers over de drukste routes. Daardoor werd de capaciteit van de frequentiebanden beter benut en konden in de loop van de tijd meer gegevens worden overgebracht. De protocollen werden geüpgrade, waardoor de bandbreedte nog doeltreffender kon worden benut. High speed packet access (HSPA) werd in 2005 geïntroduceerd en verhoogde de snelheden tot 42 megabit per seconde. Dit noemden ze dan 3,5G.
Long Term Evolution (LTE), een nieuwe technologie, werd beschikbaar gemaakt via 4G. Er werden nog meer frequentiebanden ingevoerd, zoals de 700 megahertz-band die vroeger voor analoge tv-uitzendingen werd gebruikt. Bovendien werd orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) aangeboden als een nieuwe techniek om meer gegevens in de reeds bestaande frequentiebanden te proppen. Gebruikers konden daardoor veel meer gegevens verzenden. Dit brengt ons op constructieve en destructieve interferentie, waarmee wordt bedoeld het vermogen van twee golven om te combineren en elkaars amplitude te vergroten of te verkleinen wanneer zij met elkaar in contact komen. Dezelfde hoeveelheid gegevens kan nu in een kortere tijd worden overgebracht doordat signalen kunnen worden samengeperst en elkaar kunnen overlappen. Traditioneel moesten signalen in de tijd van elkaar worden gescheiden om interferentie te voorkomen. De signalen werden gedecodeerd en terug getransformeerd naar binaire gegevens wanneer ze aankwamen.
Massive MIMO, ook bekend als massive multiple input multiple output, zal in 5G worden gebruikt. Dit zijn gebundelde antennes die zijn afgestemd op, en zenden via, dezelfde frequentiebereiken. Bij 5G zal echter ook bundelvorming plaats gaan vinden, waardoor de antenne rechtstreeks op je telefoon kan worden gericht in plaats van het signaal in alle richtingen uit te zenden. Hiermee wordt interferentie voorkomen.
Dit, samen met de capaciteit om meer gegevens over te dragen door golven met een hogere frequentie, heeft ertoe geleid dat 5G snelheden bereikt tot 1800 megabit per seconde (in de VS). Aangezien we onze informatie coderen in de golfcycli, kunnen hogere frequenties meer informatie overbrengen. Hertz is hierbij de manier waarop we frequentie meten, maar het betekent vooral er elke seconde één golfcyclus binnenkomt. Het verschil tussen 10 hertz en 190 megahertz is dus het aantal golfcycli dat in een seconde naar ons wordt verzonden. Dit houdt in dat meer gegevens verpakt kunnen worden in golven met een hogere frequentie. Tot nu toe hebben wij frequenties tussen 700 megahertz en 2500 megahertz gebruikt. Als je dit doorberekend zijn dat 700 miljoen tot 2500 miljoen golfcycli per seconde.
Met 5G zullen hogere downloadsnelheden en lagere wacht- en laadtijden mogelijk zijn. Dit zal van cruciaal belang zijn voor tijdgevoelige technologieën zoals zelfrijdende auto's, die snelle communicatie tussen genetwerkte voertuigen nodig hebben. Het zal ook een enorme impact hebben op datanetwerken, ziekenhuizen en het verbinden van alle objecten om het Internet of Things (IoT) mogelijk te maken.
Bij Mifi-hotspot.nl zijn we klaar voor de toekomst. Wij bieden een breed scala aan (mobiele) routers, antennes en andere producten om je op weg te helpen met 5G of om je huidige systeem te upgraden. Bij alle producten die 5G zijn staat het duidelijk vermeld, maar kijk zeker eens naar deze volgende producten.
De Celerway Stratus CAT20 dual modem router 1 Gbps is een zeer geavanceerde en stabiele communicatieoplossing voor verschillende configuraties en toepassingsgebieden. Celerway Stratus dual modem router levert internet met indrukwekkende downloadsnelheden tot wel 5 Gbps. Zo biedt Stratus een stabiele internetverbinding voor optimaal gebruik binnen bijvoorbeeld de transportsector zoals in bussen, vrachtwagens en kustvaartuigen, maar ook voor een kantoor op afstand, bij live evenementen, etc.
De Poynting OMNI-A0414 LTE MiMo is zeer geschikt voor het toekomstige 5G-netwerk. Deze robuuste antenne beschikt over een hoge versterking (max 4 dBi) met een frequentiebereik van617-3800MHz.
Halderbergselaan 7a
4741 AA Hoeven
The Netherlands
T: 0031 165 380003
info@icmt-antennes.nl
