Deze en volgende week besteedt Innovation Origins aandacht aan de toenemende invloed van draadloze communicatie in de samenleving door middel van dataverkeer via elektromagnetische golven met steeds hogere frequenties zoals 5G.
Hoe werkt 5G? Krijgen we een jungle aan antennes omdat we te maken hebben met drie verschillende frequentiebanden die allerlei verschillende elektromagnetische golven gaan uitstralen? En trouwens, wat doet dat met onze gezondheid? Kan dat eigenlijk wel, al die elektromagnetische stralingen zonder dat we daar last van hebben? Dit zijn de vragen die nu opduiken.
Om met de eerste te beginnen. Ja, er komen veel meer antennes te staan op plaatsen waar 5G nodig, dan dat er nu zijn. Maar dat komt niet door de eerste frequentieband van 700 megahertz. Die veroorzaakt geen verschil met het huidige netwerk.
Alleen ander gebruik
De antenne voor de eerste frequentieband die in 2020 in gebruik genomen wordt, komt gewoon op de bestaande zendmasten die nu ook voor 4G gebruikt worden. Het aantal daarvan hoeft dus niet toe te nemen. De technologie voor het zenden van het signaal is dezelfde als die nu al gebruikt wordt voor 2G, 3G en 4G. Dus daarvoor is ook geen nieuwe technologie nodig. Voor deze frequentie binnen 5G geldt dat er alleen sprake is van een ander gebruik van de frequentie.
Voor de tweede frequentieband, die van 3,5 gigahertz, is een nieuw type zender en ontvanger gemaakt. De reden is dat elektromagnetische golven met zo’n hoge frequentie meer last hebben van obstakels. Om daar iets aan te doen, bestaat de antenne uit een groot aantal kleine antenne-elementjes. Die zenden allemaal een signaal uit in de vorm van een golf. Samen vormen ze een bundeling waardoor het signaal beter doorkomt.
Samengebalde elektromagnetische golven
Je kunt het vergelijken met golven die ontstaan als je een golf in het water maakt. Die beweegt zich naar voren als een omgekeerde U. Als je tegelijkertijd twee golven naast elkaar maakt ontstaat er op de samenvallende punten van de omgekeerde U-golven een sterkere stroming. Dat werkt bij elektromagnetische golven ook zo. De apparaten die deze samengebalde elektromagnetische golven uitzenden – en ontvangen – kunnen ook op de bestaande masten van het huidge 4G-netwerk gemonteerd worden. Maar er moeten mogelijk ook nieuwe masten bij komen, afhankelijk van het gebruik ervan, omdat het bereik van 3,5 gigahertz golven iets kleiner is dan dat van de 4G-frequentie.
Voor de superhoge frequentieband van 26,5 tot 29,5 gigahertz is dit echter geen optie. Het bereik van de elektromagnetische golven die de hiervoor speciaal gemaakte apparatuur zendt en ontvangt is zo kort, dat er om de honderd of tweehonderd meter een zendmast moet staan.
Straten op de schop
Dat betekent dus dat de straten in de steden op de schop moeten. In de eerste plaats moeten er dus duizenden palen neergezet worden waar die zenders inkunnen. De antennes zijn veel kleiner dan die voor 4G die al snel een of twee meter groot zijn. De 5G-26,5 gigahertz apparaten zijn ongeveer 15 bij 15 centimeter en passen bijvoorbeeld makkelijk in een lantaarnpaal.
Om die reden duiken er nu overal nieuwe palen op die je kunt uitrusten met een oplaadfaciliteit voor elektrische auto’s, waarin lantaarns passen, AED-apparaten zitten en dus ook ruimte is voor een 5G-antenne.
De gemeente Rotterdam ontwikkelde zo’n paal waarvan er op dit moment drie worden uitgetest, maar ook het Finse telecombedrijf Nokia heeft een eerste generatie multifunctionele palen in de maak die onder andere in de gemeente Utrecht uitgeprobeerd gaan worden.
Stralen sturen via reflectie
Zodra de technologie klaar is voor gebruik, kunnen de 26,5 gigahertz antennes daarin geplaatst worden. Omdat golven met een hoge frequentie een kleiner bereik hebben, is het handig om de antennebundel te kunnen sturen. Dat is dus ook de bedoeling. Je kunt de stralen dan zo richten op een reflecterend vlak zoals een spiegel waardoor een obstakel zoals een boom bijvoorbeeld omzeild kan worden.
In de tweede plaats moeten al die palen aan de bedrade infrastructuur gekoppeld worden zoals die van glasvezelkabels. Die moeten dus gelegd worden. Ook dat is een hele operatie. In dat opzicht is het dus maar goed dat de 26,5 gigahertz band pas in 2025 op zijn vroegst beschikbaar komt.
Te verwachten valt dat 5G-antennes in bedrijven, wooncomplexen en ziekenhuizen bijvoorbeeld de plaats innemen van WiFi (dat op een frequentie van 2,4 en 5 gigahertz functioneert). Daardoor zullen ze geen last meer hebben van een overbezet, vertraagd of onbereikbaar netwerk.
Is dit wel gezond?
Omdat er zoveel electromagnetische energie door de lucht gaat, maken sommige mensen zich zorgen over de effecten ervan voor de gzondheid. Er loopt om die reden zelfs een rechtszaak tegen de veiling van de nieuwe frequentieband. Maar volgens hoogleraar Bart Smolders aan de TU/e in Eindhoven, die met telecomfabrikant Ericsson werkte aan de technologie voor de 26,5 gigahertz-antenne, is de hoeveelheid energie die de golven overdragen zo klein dat niet aan te tonen is dat ze schadelijk zijn voor het menselijk lichaam. Bovendien is de intensiteit ervan volgens Smolders niet anders dan bij bestaande draadloze systemen zoals WiFi en 4G. Je lichaam warmt volgens hem een heel klein beetje op als het electromagnetische energie absorbeert. Maar dat effect is zo klein dat het nauwelijks effect heeft. Er zijn wettelijke maatstaven voor de hoeveelheid energie die je per vierkante meter mag uitstralen. Daar zitten alle draadloze systemen die gebruik maken van electromagnetische golven volgens Smolders ruim onder. Of dit op de lange termijn ook zo is, moet blijken uit wereldwijd onderzoek.
Lees via deze link ook andere artikelen over 5G.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
