De race naar de invoering van het 5G-netwerk

In lage frequentie op weg naar de toekomst

In China wordt het mobiele internet met het 5G-netwerk ruim honderd keer zo snel. In Nederland mogen we blij zijn met een verdubbeling – die er pas enkele jaren later komt. Wetenschappers luiden de noodklok.

Huawei’s techlab in Dongguan, China, mei © Kevin Frayer / Getty Images

Het gebeurt niet vaak dat je de ‘vierde industriële revolutie’ zich voor je ziet ontvouwen. Op een testlocatie van het Nederlandse chipbedrijf nxp in Nijmegen kijk ik naar een scherm vol enen en nullen. Na een druk op de knop verplaatsen de enen en nullen zich naar een ander scherm en geschiedenis is geschreven. Maar waar ben ik nu getuige van geweest? De verplaatsing van data – heel veel en heel snel. Want dat is waar de belofte van 5G voor staat.

Nederland is de laatste jaren uitgegroeid tot een toonaangevend land in de markt van halfgeleiders, ‘chips’ in de volksmond. Bedrijven als nxp en asml en, minder bekend, Ampleon en Nexperia, spelen hierbij een prominente rol. De technologisch hoogwaardige chips worden gebruikt in apparaten als smart-tv’s, telefoons en magnetrons, en zijn ook essentieel voor de invoering van het 5G-netwerk.

‘5G staat voor snelheid. Landen die snelheid hebben, zullen zich snel ontwikkelen. Maar landen die snelheid en connectiviteit afwijzen, zullen mogelijk economische vertraging ervaren.’ In een zeldzaam interview met The Economist start Huawei-topman Ren Zhengfei een charmeoffensief in een poging de Amerikaanse overheid gerust te stellen over de Chinese intenties met 5G, een technologie die The Economist omschrijft als een ‘proxy for superpowerdom’, een wegbereider naar de status van supermacht.

We staan aan de vooravond van een technologische ‘vierde industriële revolutie’, met talrijke kansen op het vlak van kunstmatige intelligentie, big data, robotisering, block chain en 3D-printen. ‘De periode van min of meer vanzelfsprekende groei is ten einde’, schreef de Wetenschappelijke Raad voor Regeringsbeleid in 2013.

Het 5G-netwerk is het vliegwiel dat de Nederlandse economie in de toekomst moet aanjagen. Maar in plaats van zich te richten op het toekomstige verdienvermogen, gaat het maatschappelijk debat over 5G met name over het gevaar dat het Chinese bedrijf Huawei zou vormen. Het 5G-netwerk van dit – sterk met de Chinese overheid verbonden – bedrijf is een Trojaans paard, stelt niet alleen de Amerikaanse president Donald Trump maar ook directeur Dick Schoof van de inlichtingendienst aivd en politici als Jesse Klaver en diens collega’s van de vvd en het cda. Via ‘achterdeurtjes’ in de technologie zou China achter onze industriële en militaire geheimen kunnen komen.

Door deze discussie raakt echter een andere vraag ondergesneeuwd: hoe kunnen we China technologisch bijbenen? Dat de 5G-technologie daarbij essentieel is, wordt algemeen erkend, maar intussen werpen we technologische drempels op en gaat hoogwaardige technologie in de uitverkoop. Wetenschappers waarschuwen dat Nederland hopeloos achteropraakt.

‘Nederland heeft de meest concurrerende economie van Europa’, meldde de nos begin oktober, omdat ons land was gestegen naar de vierde plek in de jaarlijks gepubliceerde Global Competitiveness Index van het World Economic Forum. Onze economie wordt met name geroemd om haar wendbaarheid: door de stabiele omgeving, gecreëerd door betrouwbare instituties, sterke infrastructuur en hoogopgeleide werknemers, kunnen bedrijven tegen een stootje en worden gemakkelijk nieuwe bedrijven opgericht.

Wetenschappers waarschuwen dat Nederland hopeloos achteropraakt

Toch heeft Henk Volberda zorgen. De hoogleraar management en innovatie aan de Universiteit van Amsterdam en lid van de raad van toezicht van chipbedrijf nxp, levert sinds 2004 de Nederlandse gegevens aan voor de ranglijst van het World Economic Forum. Hij constateert dat het innovatievermogen op de lange termijn de achilleshiel is van de Nederlandse economie. ‘We investeren slechts twee procent van ons nationaal inkomen in research & development, waar landen als Duitsland (2,9 procent), Zweden (3,3 procent), Denemarken (2,9 procent), Zwitserland (3,4 procent) en de Verenigde Staten (2,7 procent) veel hoger zitten.’ Nederland verliest daardoor terrein op zowel innovatievermogen als op het toepassen van ict in de economie.

‘Wat de uitvinding van de stoommachine was voor de industriële revolutie, is 5G voor de volgende fase in de automatisering van de samenleving’, zegt Volberda. Alle ontwikkelingen op het vlak van kunstmatige intelligentie, virtual reality, het internet of things, big data en robotisering staan of vallen bij de superieure verbinding die 5G biedt. Welke toepassingen er precies zullen ontstaan, moet de toekomst uitwijzen, maar als een netwerk geen bergen van data kan verzetten, zijn zelfrijdende auto’s onmogelijk en worden technische ontwikkelingen als het op afstand uitvoeren van hartoperaties in de kiem gesmoord.’

‘Visie is als de olifant die het uitzicht ontneemt’, was lange tijd de lijfspreuk van Mark Rutte. De Chinese president Xi Jinping omarmt juist die olifant. De nieuwe Grote Leider wil niet alleen een ‘Nieuwe Zijderoute’ vormgeven – officieel het ‘Belt and Road Initiative’ geheten – ook op technologisch vlak heeft hij een grootse visie. De ‘Made in China 2025-strategie’ moet China in 2025 technologisch wereldleider hebben gemaakt op het vlak van kunstmatige intelligentie, lithografie, halfgeleiders, nano- en kwantumtechnologie en 5G. Alle middelen zijn geoorloofd om dit te bereiken, van bedrijfsovernames tot spionage.

De Chinese overheid heeft hiervoor al honderden miljarden geïnvesteerd. Subsidies, leningen en garanties van vele miljarden worden toegekend en staatsbedrijven doen aanzienlijke investeringen. Alleen in 2018 investeerde de overheid al driehonderd miljard dollar in R&D en de China Development Bank beloofde om nog eens driehonderd miljard te financieren in vijf jaar. De aanleg van het eerste 5G-netwerk wereldwijd is een technologisch prestigeproject geworden, waarbij de nationale telecombedrijven Huawei en zte het voortouw nemen.

De Chinese ambitie werd tastbaar in Nederland toen het Financieel Dagblad in april Chinese spionage bij asml onthulde. Bedrijfsgeheimen ter waarde van enkele honderden miljoenen euro’s waren buitgemaakt, wat zorgde voor woede bij onze volksvertegenwoordigers. Maar al eerder lekte er zeer waardevolle technologie weg naar China. In 2016 kocht een Chinees staatsbedrijf enkele Nederlandse techbedrijven en toen gaf de Kamer geen krimp.

In de ‘China Strategie’ van mei dit jaar tracht de regering een juiste balans te vinden tussen dominee en koopman, waarbij de wijzer duidelijk richting koopman uitslaat. Tegelijkertijd stelt de strategie alarmerend: ‘Technologie is een middel en geen doel. Zo kan het gebruik vrijheid bevorderen, maar ook beperken’. Ook overweegt de overheid de 5G-technologie van Huawei te boycotten.

Wat San Francisco en Paolo Alto voor Amerika zijn, zijn Eindhoven en Nijmegen voor Nederland. De producten én de bedrijven van de ‘Silicon Valley van de Lage Landen’ zijn zeer in trek. En wat valt daarbij op? Chinese partijen roeren zich er nadrukkelijk. Recentelijk deed het Amerikaanse Qualcomm een poging nxp over te nemen, maar werd het in blessuretijd teruggefloten door de Chinese toezichthouder vanwege nxp’s activiteiten in China. Een investeringsvehikel van de Chinese staat, JAC Capital, kocht de chipbedrijven Ampleon en Nexperia.

‘Wat de stoommachine was voor de industriële revolutie, is 5G voor de automatisering’

Op een grijs bedrijventerrein bij het station Nijmegen Goffert – enigszins opgevrolijkt door wat gras en bloemenperkjes – is Ampleon gevestigd op de Halfgeleiderweg 8. Een deur verder, op de Halfgeleiderweg 6, zit de grootse concurrent, voormalig moederbedrijf nxp. Aan de overkant van de straat worden in een betonnen gebouw technologische kunststukjes in elkaar gezet door zowel nxp en Ampleon.

Day one, zo noemen we de eerste dag dat Ampleon op eigen benen stond’, zegt Peter Stolk, lid van het management van Ampleon. ‘We zijn allebei belangrijke producenten van zendtransitoren voor mobiele antennes’, vult mede-directielid Harold Verhoeven aan, ‘en omdat China is begonnen met de aanleg van het 5G-netwerk verwachten we een sterk stijgende vraag.’

In 2016 moest NXP van de Amerikaanse toezichthouder transitoren divisie Ampleon verkopen. ‘Je moet een grote mentale flexibiliteit hebben om in deze markt te overleven’, vertelt Rob Hoeben, directeur marketing van NXP. Van de ene op de andere dag zijn je buren niet meer je collega’s, maar de grootste concurrent.

Koper was het Chinese staatsbedrijf JAC Capital, dat zo plotsklaps wereldspeler werd in zendtransitoren. Een voltreffer volgens Bart Smolders, hoogleraar aan de Technische Universiteit Eindhoven. ‘De enige manier om een rol van betekenis te spelen in deze markt in geavanceerde producten is via een overname.’ De verkoop was essentieel voor de Chinese ambitie om leidend te zijn in 5G, maar een klap voor het Nederlandse strategische doel om niet afhankelijk te zijn van Chinese bedrijven als Huawei.

In het gloednieuwe Fluxgebouw van Universiteit Eindhoven heeft Bart Smolders een kantoor op de negende verdieping met mooi uitzicht over de Amerikaans ogende campus vol hoge gebouwen en grasvelden. Met jeugdig enthousiasme geeft de hoogleraar een rondleiding door zijn hoogtechnologische testlab, waar grote bedrijven als nxp jaloers op zouden zijn. In een kleine rechthoekige kamer – die door zwarte sponsachtige spiesen op de wanden doet denken aan de ‘Iron Throne’ uit de hitserie Game of Thrones – staan twee antennes van een meter hoog tegenover elkaar. In de ruimte, die wordt afgesloten door een zware stalen deur, worden 5G-tests uitgevoerd. Bart Smolders is gespecialiseerd in technische telecommunicatie, antennesystemen en microgolven en een van dé 5G-experts in Nederland.

Toen in 2010 4G op de markt kwam, moest China de pijnlijke conclusie trekken dat het achterliep in de ontwikkeling van internetsnelheid. Maar net als de Wet van Moore voor chips, kent internetsnelheid de Wet van Edholms, die stelt dat elke tien jaar de internetsnelheid met een factor van omstreeks honderd toeneemt. ‘Met deze wetmatigheid in de hand besloot de Chinese overheid in 2010 om in 2020 marktleider te zijn op het vlak van internetsnelheid’, zegt Smolders.

Terwijl China al druk in de weer is een 5G-netwerk aan te leggen, trekken andere overheden aan de rem vanwege het spionagegevaar bij Chinese 5G. Zo wist de Volkskrant te melden dat Huawei mogelijk betrokken is bij spionage bij een groot telecombedrijf in Nederland. Na aandringen vanuit de Tweede Kamer kondigde de regering onlangs aan telecomaanbieders van 5G te verplichten tot ‘aanvullende beveiligingsmaatregelen’. Waar die uit moeten bestaan, is nog ongewis maar kan leiden tot uitsluiting van Chinese bedrijven.

Aanvullende beveiliging van telecombedrijven kan leiden tot uitsluiting van Chinese bedrijven

En Huawei uitsluiten is niet zonder consequenties. Een Europese boycot van Huawei zou een ‘enorm ontwrichtend’ effect hebben, aldus Vodafone-ceo Nick Read onlangs op het Mobile World Congress. Hij waarschuwde daar voor een vertraging van twee jaar voordat een werkend 5G-netwerk zou zijn gerealiseerd, en veel extra kosten – 55 miljard euro, volgens een koepelorganisatie voor telecombedrijven. ‘Huawei is gewoon verder dan haar twee grootste concurrenten Nokia en Ericsson en biedt een erg goed product voor een lage prijs’, vertelt hoogleraar Idelfonso Tafur Monroy via de telefoon vanuit Barcelona.

Tafur Monroy is gespecialiseerd in Electro-Optical Communication aan de Technische Universiteit Eindhoven en heeft over de hele wereld onderzoek verricht naar 5G, onder meer aan de universiteit van Beijing. ‘Het blijkt lastig er een precieze tijdsperiode op te plakken maar zonder Huawei is serieuze vertraging voordat een werkend 5G-netwerk is ingevoerd geen onwaarschijnlijk scenario’, zegt Tafur Monroy.

En zo ontstaat er een prisoner’s dilemma: een boycot van het Chinese bedrijf kan leiden tot een vertraging in de aanleg van 5G met alle economische consequenties van dien. Maar Huawei wél gedogen als uitbater, resulteert in een afhankelijkheidsrelatie met een land dat niet als een bondgenoot wordt gezien.

Terwijl studenten zich over de campus haasten naar hun college, nietsvermoedend over wat er zich boven hun hoofden afspeelt, staat hoogleraar Bart Smolders op het dak van een van de Eindhovense universiteitsgebouwen. Naast hem een levensgrote, schotelvormige antenne die afsteekt tegen de bosrijke omgeving van de campus op de achtergrond.

Smolders heeft zojuist de eerste succesvolle proef gedaan met een live 5G-verbinding in de Nederlandse publieke ruimte. Het is hem gelukt deze nieuwe generatie internetsnelheid te ‘spannen’ tussen twee gebouwen op de campus. Terwijl dit nog om een experiment gaat, is Nederland al drukdoende een commercieel 5G-netwerk mogelijk te maken. En de eerste stap is het veilen van de 5G-frequenties.

Het frequentiespectrum staat onder strenge controle van de Nederlandse overheid, om te verkomen dat de signalen van de radio, draadloze microfoons en 4G elkaar verstoren. Ook voor 5G is er een plekje gereserveerd op het spectrum: vanaf 2020 op de 700 en 1400 MHz-band en vanaf 2021 op de 2100 MHz-band. Per 2022 komt ook de 3,5 GHz-band vrij, die de aivd nu nog gebruikt voor afluisterpraktijken. De hoogte van een frequentie is niet slechts een nummertje maar deze is relevant voor de internetsnelheid.

‘De maximale stap voorwaarts in internetsnelheid van 4G naar 5G staat grofweg voor honderd keer sneller een film kunnen downloaden’, zegt hoogleraar Tafur Monroy. En dat vereist, naast nieuwe technologieën, de verhuizing naar een hoger frequentiespectrum. Versimpeld kun je zeggen dat als de frequentie hoger wordt, er meer data tegelijk verstuurd kunnen worden: een hogere frequentie betekent meer trillingen per seconde, en wanneer een golf meer trillingen bevat, kan hij meer data vervoeren.

De zelfrijdende auto klinkt futuristisch maar ligt binnen handbereik. Maar niet in Nederland

De frequenties die in Nederland worden geveild zijn, met gevoel voor understatement, aan de lage kant. De hoogste frequentie van 3,5 GHz wordt pas beschikbaar vanaf 2022 maar is aanzienlijk lager dan de frequenties die worden gebruikt in China, de VS, Rusland, Japan en Zuid-Korea. Deze landen zetten namelijk ook in op een spectrum van 27 GHz of hoger. En dit verschil in frequentie heeft aanzienlijke impact op de internetsnelheid in Nederland.

De krant lezen op weg naar je werk in de zelfrijdende leaseauto, het klinkt futuristisch maar ligt weldra binnen handbereik. Maar niet in Nederland. De 5G-frequentie die hier mogelijk is, zal niet voldoende zijn om de hoeveelheid data te vervoeren die nodig is voor veilig autonoom rijden. Daarvoor is het snelle 5G-netwerk van 27 GHz of hoger noodzakelijk. Bij ons zal mobiel internet zeker niet honderd keer sneller worden, stelt Tafur Monroy dan ook. ‘We mogen al blij zijn met een verdubbeling van onze internetsnelheid.’

kpn, VodafoneZiggo en T-Mobile-Tele2 zijn door de overheid uitgenodigd te bieden op de vrijgegeven lagere frequenties. De hogere band van frequenties wordt niet op nationaal niveau geveild maar het is wel mogelijk om lokaal een vergunning aan te vragen voor frequenties van 24 GHz en hoger. Een verklaring hiervoor is een mogelijk gebrek aan interesse bij de netwerkbedrijven. Dat met deze hogere frequenties geld te verdienen is, is niet vanzelfsprekend, terwijl ze hoge investeringen vergen. De klanten van de netwerkbedrijven willen snel internet, maar de rek in deze behoefte is eindig. Een film downloaden in een halve of een hele seconde: op een gegeven moment doet het er niet meer toe. De tijd dat we met een 3D-bril op virtueel door de schappen van de supermarkt slenteren terwijl we aan het zwembad zitten voor de zwemles van de kinderen, ligt nog voor ons. Totdat deze toepassingen worden uitgevonden, hebben de meeste mensen geen extreem snelle data nodig, en kan een kpn er dus ook geen geld aan verdienen.

Maar om als land competitief te zijn in de ontwikkeling van deze toepassingen, via onderzoek en proeven, heb je wel het ontzettend snelle 5G-netwerk nodig dat alleen de hoge frequenties bieden. De Nederlandse bedrijven die hier gebruik van zullen maken, bestaan nog niet of zijn op twee handen te tellen. Voor de netwerkbedrijven is er nog geen droog brood mee te verdienen. Dus ligt er een taak voor de overheid. ‘Onze politiek blinkt niet uit in het hebben van een visie’, zegt hoogleraar Smolders, en lacht ongemakkelijk. ‘5G is straks een essentiële infrastructuur, maar er is geen beleidsplan voor wat we ermee moeten. De overheid legt de verantwoordelijkheid voor de invoering van 5G bij de markt. Wat ik mis is een overheid die faciliteert. Dat hoeft niet direct door zelf de 5G-antennes in de grond te slaan, maar de overheid kan consortia wel stimuleren samen 5G in de hoge frequentieband mogelijk te maken.’

‘De geschiedenis laat zien dat investeringen in goede infrastructuur zich altijd uitbetalen en een investering in 5G zou zich daar uitstekend voor lenen’, stelt hoogleraar Volberda. Hij vreest echter het ergste. ‘Zonder adequate 5G dreigt het Nederlandse verdienmodel op termijn op te drogen.’