E van Energie: meer doen met minder energie

5G is bijna tien keer sneller dan 4G. Maar die hogere snelheid betekent nog geen hoger energiegebruik. Neem LED-verlichting: vergeleken met oude peertjes geven ze evenveel licht, maar tegen veel lagere energiekosten. Dit voordeel van geavanceerde technologie vind je ook terug in 5G. Liefst 20% energiereductie is mogelijk. In dit artikel lees je welke maatregelen daaraan bijdragen.

1. Alleen ‘aan’ waar nodig

5G-technologie schakelt zichzelf naar rust zodra er geen dataverkeer nodig is. Gebruik je jouw mobiel niet, dan gaat de zender op slaapstand. Start je een webpagina of app met veel dataverbruik, dan schudt dat de zender weer wakker. Daarvan merk je niks: aan/uit gebeurt in milliseconden. 4G-technologie heeft dit voordeel niet: deze zenders staan continu aan, ongeacht of je mobieltje in gebruik is of niet.

2. Lerend vermogen

De technologie in de zendmasten voor 5G leert de vraag naar dataverkeer herkennen en past zich daarop aan. Bijvoorbeeld of er pieken of dalen zijn te verwachten gedurende de dag. Dit bepaalt in hoeverre onderliggende processen op voorhand beschikbaar moeten zijn. Het systeem schaalt op of krimpt in, naarmate het verwachte gebruik. In de ‘daluren’ wordt minder energie gebruikt. Daarnaast leggen rekenmodellen (algoritmes) in een raster van antennedekking vast waar de vraag vandaan komt. Dit versnelt het schakelen om het signaal op de juiste plek te krijgen.

3. In één bundel

5G bespaart energie door signalen gebundeld te versturen. Zo’n bundel richt zich op jouw mobieltje - gegevens hoeven dan niet in alle richtingen verzonden te worden. Vergelijk dat met het licht van een zaklamp en een sfeerlamp: de zaklamp neemt de kortste weg, een sfeerlamp verlicht de hele ruimte. Het verschil tussen wel of niet bundelen van datastromen naar en van jouw mobieltje is behoorlijk: bundelen gaat honderd keer efficiënter. Voor deze bundeling maakt 5G gebruik van de techniek Massive MIMO: honderden kleine antennes die samenwerken om nauwe bundels te vormen. Een klein signaal houdt continu in de gaten of er behoefte is aan dataverkeer en reageert razendsnel.

4. Energieslimme chips

Ook nieuwe materialen dragen bij tot energiereductie. Bijvoorbeeld voor de versterkers en transformatoren in de apparatuur. Galliumnitride (GaN) is zo’n materiaal. Je ziet het terug in de nieuwste generatie telecomapparatuur en steeds meer ook in opladers voor mobiele telefoons. Het voordeel is de lagere weerstand van het materiaal waardoor het beter geleidt. Schakelen kost daardoor minder energie. Tweede energievoordeel: transformators met GaN zijn kleiner en worden daardoor minder warm. Dat gaat energieverlies tegen: warmte is energie waar je niets aan hebt.

5. Samenwerkend netwerk

Antennes werken slim samen. Hierdoor ‘weten’ ze van elkaar welke taken ze overnemen van andere zendmasten. In de ‘oude’ situatie stuurden twee of meer antennes hetzelfde signaal uit. Onnodig en onhandig bovendien. Vergelijk het met twee tegelijk roepende mensen: op een gegeven moment is onduidelijk wat er geroepen wordt. Beter te luisteren naar één tegelijk. Afstemming tussen de verschillende zendmasten bij 5G voorkomt dat zenders tegelijk op een zelfde niveau zenden. Zodra één antenne de lead heeft, neemt de andere automatisch zendkracht terug. Dat bespaart energie.

6. Dunnere antennekasten

5G-antennes zitten in een kast om ze te beschermen tegen regen en wind. De bescherming van de kast is meteen ook een nadeel: hoe dikker het omhulsel, hoe meer energie nodig is om signalen door te laten. De voor 5G ontworpen kasten maken gebruik van nieuwe materialen: robuust genoeg om ze te beschermen, dun genoeg om dataverkeer makkelijk door te laten. Tel uit je energiewinst.

7. ‘Enabeler’ voor industrie

Het grootste energieverschil maakt 5G als enabler – mogelijk maker - van oneindig veel energiezuinige toepassingen. Denk aan toepassingen in bijvoorbeeld de zorg, mobiliteit of landbouw waardoor processen efficiënter worden ingericht. De exacte winst is nauwelijks in een getal uit te drukken. Duidelijk is wel dat energiegebruik sterk daalt als producten of diensten beter met elkaar communiceren en er met behulp van data steeds preciezer kan worden vastgesteld waaraan vraag en behoefte is. Die toepassingen-op-maat hebben dan wel een perfecte communicatiestructuur nodig. En dat is waar 5G zo goed in is.