5G en de K van kleine cellen

Een serie bekijken, giga veel foto's uploaden... Waar je ook bent, je wilt dat allemaal snel kunnen doen. Ook binnen in een kantoorpand of in een stadion. Kleine cellen garanderen optimaal 5G-bereik. Ook voor zakelijke doeleinden. Denk aan fabrieken waar robots samenwerken of aan omgevingen waar zelfrijdende auto's informatie versturen en ontvangen. Wat is de grote kracht achter deze kleine cellen?

Hoog van de toren

Als je aan 5G-antennes denkt, zie je waarschijnlijk hoge torens voor je. Die torens bevatten onder andere antennes die het 5G-signaal over een grote afstand uitzenden. Hoe groter het bereik, hoe minder torens je hoeft te plaatsen en dat spaart kosten. Toch maakt juist 5G ook gebruik van kleine cellen (in het Nederlands ook vaak small cells genoemd). Kleine cellen zijn apparaatjes die vaak niet groter zijn dan de router die je thuis hebt staan en die juist een beperkt bereik hebben. Waarom zijn die cellen met een gelimiteerd bereik nou nodig als je van die machtige torens met een groot bereik hebt?

Massive MIMO: slimme verdeling van de capaciteit

De manier waarop grote zendmasten een mobiel signaal uitzenden, verloopt niet altijd even efficiënt. Ze verspreiden het signaal over een groot gebied, zodat zo veel mogelijk mensen ervan kunnen profiteren. Maar als je één appje wilt sturen, heb je minder bandbreedte nodig dan wanneer je een complete film in 4K-kwaliteit wilt streamen. 5G kan die bandbreedte dynamisch inzetten. Het maakt de best mogelijke verdeling en levert zo steeds de bandbreedte die nodig is. Zo wordt er niets 'gemorst' en krijgt iedereen precies wat hij nodig heeft. Een techniek die voor die optimale verdeling zorgt, is massive MIMO. Dit is een verzameling van kleine antenne-elementen verpakt in een grote. Die antennes werken samen om kleine bundels te vormen. Een klein signaal houdt continu in de gaten of er behoefte is aan dataverkeer en reageert razendsnel.

Wat zijn kleine cellen?

Dankzij massive MIMO werkt 5G een stuk efficiënter dan zijn voorgangers. Toch kunnen er nog uitdagende situaties ontstaan. We willen allemaal op ieder moment en op iedere plek gebruikmaken van de voordelen van 5G. Bijvoorbeeld in kantoorpanden of winkelcentra waar een volledige 5G-dekking moet zijn. Daar komen de small cells om de hoek kijken. Dit zijn kleine antenne-installaties met een bereik dat varieert van tien tot een paar honderd meter. Ze bevatten een combinatie van antenne en zender en verbruiken weinig stroom. Sommige hebben extra antennes om het signaal beter te kunnen verspreiden. Massive MIMO doet dat bijvoorbeeld. Kleine cellen zijn, afhankelijk van het type, zowel buiten als binnen te gebruiken. Dat laatste komt bijvoorbeeld van pas in ruimtes die zo goed zijn geïsoleerd dat het signaal van buiten wordt geblokkeerd. Door hun geringe grootte zijn kleine cellen gemakkelijk onopvallend te plaatsen. Ze kunnen zo in de toekomst bijvoorbeeld ook worden geïntegreerd in straatlantaarns en putdeksels

Kleine cellen zijn verbonden met de backhaul van een operator. Dat is de verbinding van de antenne naar het core-netwerk. Die verbinding kan bedraad of draadloos zijn. Sommige typen kleine cellen zijn door verschillende mobiele operators te gebruiken, waarbij één operator de beheerder is.

Kleine cellen en 5G

Kleine cellen zijn niet nieuw. Ze worden ook al toegepast bij 3G- en 4G-netwerken. Waarom zijn ze dan juist voor 5G zo belangrijk? Bij 5G gaat het niet alleen om je smartphone op alle locaties van snel internet te voorzien. 5G gaat allerlei dingen verbinden in het Internet of Things, maar ook zelfrijdende auto's. Vooral die auto's van de toekomst moeten straks op ieder moment en op iedere plek worden voorzien van de juiste informatie.

Soorten kleine cellen

Er zijn grofweg vier typen kleine cellen (oplopend in grootte).

• Femtocellen hebben een bereik tot circa 20 meter en zijn geschikt voor hooguit enkele gebruikers. Ze zijn bedoeld om binnen te gebruiken.
• Picocellen hebben een bereik tot circa 200 meter en zijn geschikt voor enkele tientallen gebruikers. Ook deze cellen zijn bedoeld om binnen te gebruiken.
• Metrocellen hebben een bereik tot circa 300 meter en zijn geschikt voor maximaal 200 gebruikers. Ze zijn zowel binnen als buiten te gebruiken.
• Microcellen hebben een bereik tot circa 1600 meter en zijn geschikt voor maximaal 1800 gebruikers. Ze zijn zowel binnen als buiten te gebruiken.

Het precieze gebruik van een microcel hangt af van de frequentie. Lage frequenties kunnen grotere afstanden overbruggen, cellen die op hogere frequenties werken, overbruggen kleinere afstanden en zijn minder geschikt voor openbare ruimtes. Daarentegen bieden ze wel weer meer capaciteit. Kortom: waar klein heel groot in kan zijn!