Wie moet de Upper-6 GHz band gebruiken in Nederland?

In de vorige blog lieten we zien dat we in onze samenleving steeds meer mobiele datacommunicatie gebruiken en het gebruik naar verwachting zal blijven groeien. Dit betekent voor zowel WiFi als voor MNOs (mobile network operators) dat er in de toekomst meer radiospectrum nodig is. We hebben daarnaast dan nog niet eens gekeken naarr nieuwe toepassingen zoals virtual/augmented reality, AI, digital twins, en real-time industriële automatisering, die vereisen dat er ultra-lage communicatie vertraging is van zelfs minder dan 10 ms. Om dat te kunnen realiseren in drukke gebieden zijn er grote blokken radiospectrum vereist van wel 100 MHz en meer.

Het beschikbaar maken van de Upper 6 GHz band kan in deze ontwikkelingen een belangrijke rol spelen. Deze band creëert extra beschikbaar spectrum en helpt zo de groeiende capaciteitsvraag op te vangen. De vraag is dan of en zo ja waar dergelijke grote frequentie blokken beschikbaar zijn. De lagere frequentiegebieden worden al volledig gebruikt, o.a. omdat daarmee een goede radiodekking kan worden gerealiseerd. We moeten dus op zoek naar hoge of zelfs zeer hoge frequentiegebieden. Hierbij is het nadeel dat we meer zendlocaties nodig zullen hebben om goed radiodekking te kunnen realiseren.

Spectrumtoewijzing: Welke opties zijn er?

Op recente Wereld Radiocommunicatie Conferenties (WRCs) is door de International Telecommunications Union (ITU) daarom besloten om de 6 GHz frequentieband beschikbaar te maken. Deze band bestaat uit

• De Lower-6 GHz band (5.925–6.425 MHz)
• De Upper-6 GHz (6.425–7.125 MHz).
  

Daarnaast wordt onderzocht of ook (delen van) spectrum in de 4.4–4.8 GHz band en de 7.125–8.4 GHz band in de toekomst beschikbaar kunnen worden gemaakt voor MNO gebruik.

De vraag is dan natuurlijk hoe of door welke partij(en) dat spectrum zou moeten worden gebruikt: WiFi gebruikers of MNOs?

Intussen is al besloten om in grote delen van de wereld, inclusief Europa, de lower-6 GHz voor WiFi beschikbaar te maken. Daarmee is al een belangrijke (500 MHz) uitbreiding gerealiseerd bovenop de bestaande 2,4 GHz en 5 GHz banden die door WiFi worden gebruikt. Maar voor de upper-6 GHz is dat nog niet geheel duidelijk.

De upper-6 GHz voor MNOs

Vanuit de MNOs en de 3GPP standaardisatie van mobiele netwerken wordt de upper-6 GHz gezien als een band die zeer geschikt is voor 6G, de opvolger van de 5G mobiel standaard die eigenlijk pas sinds 2024 in Nederland beschikbaar is. Maar de 6G standaard moet nog geheel gedefinieerd worden, en zal zeker niet voor 2030 in een MNO-netwerk kunnen worden gebruikt. Net zoals bij de introductie van 5G als opvolger van de 4G standaard zullen de MNOs dit sterk laten afhangen van hun verdienmodel en de benodigde investeringen. Omdat de upper-6 GHz frequentie weer een stuk hoger is dan de voor 5G gebruikte 3,5 GHz band zullen er weer meer zendlocaties nodig zijn. Door ‘state of the art’ basisstations toe te passen met uitgebreide beamforming door massive MIMO kan het aantal zendlocaties nog wel beperkt worden. Maar diezelfde technologie kan ook worden toegepast met 5G in die bestaande 3,5 GHz band. En dan creëer je op waarschijnlijk goedkopere wijze ook de benodigde capaciteit groei.

Ergo, het is zeker niet duidelijk of noodzakelijk dat de MNOs die upper-6 GHz nodig hebben om te kunnen voldoen aan de capaciteit groei binnen aan paar jaar. Afhankelijk van de daadwerkelijk groei in het mobiele data gebruik kan die situatie op een later moment natuurlijk veranderen. Maar vóór 2030, wanneer de eerste uitrol met 6G technologie mogelijk zou worden, lijkt er geen noodzaak voor upper-6 GHz toewijzing aan de MNOs.

De upper-6 GHz voor WiFi

De upper-6 GHz zou ook kunnen worden ingezet voor WiFi om daar verder capaciteitsgroei mogelijk te maken. In de USA er al voor gekozen om deze upper-6 GHz in z’n geheel voor WiFi beschikbaar te maken. Maar zoals aangegeven is de 500 MHz van de lower-6 GHz band al aan WiFi toegewezen, wat dus een stevige capaciteit vergroting oplevert. De vraag is dan in hoeverre het WiFi gebruik nog verder gaat groeien in de nabije toekomst. Een vaak gehoord argument is dat diverse nieuwe applicaties vragen om heel brede WiFi kanalen, van 160 MHz of zelfs 320 MHz, zoals door WiFi 6, WiFi 7 en WiFi 8 wordt ondersteund. Door de upper-6 GHz ook aan WiFi toe te wijzen zouden meer gebruikers hiervan gebruik kunnen maken zonder elkaar te verstoren. Voor die grote WiFi kanalen is de radiodekking wel weer veel slechter omdat de spelregels voor licentie-vrij spectrum (zoals door WiFi gebruikt) bepalen dat het zendvermogen over deze bredere band verdeeld moet worden. Het zendvermogen per MHz halveert dus bij een verdubbeling van de bandbreedte, en, simpel gezegd, halveert dan ook het dekkingsbereik. Ook binnen gebouwen met bijvoorbeeld scheidingswandjes, maakt dat realisatie van een goede WiFi radiodekking lastig is. Ook zorgt het voor veel hand-overs van het ene naar het ander acces point met verhoogd risico op connectie verlies. Brede WiFi kanalen klinken dus mooi maar zijn in de praktijk lastig.

Verder onderzoek en mogelijkheden

Eerder dit jaar heeft de RSPG (Radio Spectrum Policy Group), een adviesgroep van de Europese Commissie, een consultatie uitgevoerd over het toekomstig gebruik van de upper-6 GHz band in de EU. Daarbij zijn drie opties onderzocht: volledige toewijzing aan WiFi, volledige toewijzing aan MNOs, of in een tussenvorm. Op deze consultatie zijn 50 reacties geleverd door diverse partijen, met zeer uiteenlopende visies.

Vanuit de WiFi kant wordt beargumenteerd dat spectrumblokken van 160 MHz en 320 MHz vereist zijn voor indoor gebruik. MNOs daarentegen zouden dit spectrum voor outdoor gebruik willen inzetten en willen spectrum blokken van 200 MHz voor grote capaciteit met lage vertragingstijden kunnen gebruiken.

De vraag daarbij is zowel voor WiFi als voor MNOs hoe nieuwe applicaties en verkeersgroei, zowel bij indoor als outdoor gebruik, zich zullen gaan ontwikkelen in de komende 5-10 jaren. Welke toepassingen gaan in de praktijk echt gebruik maken van de mogelijkheden die dit spectrum biedt; continueert de groeisnelheid van het datagebruik of vlakt dit verder af tot minder dan 20% per jaar?

Een mogelijke keuze zou gebaseerd kunnen worden op welke technologie het meest wordt gebruikt: WiFi binnen en MNO-netwerken buiten. Een complicerende factor is echter dat MNO’s ook gebruikers binnen gebouwen willen kunnen bedienen. Bedrijfsgebruikers geven duidelijk aan dat zij hun applicaties binnen en buiten willen kunnen inzetten. Daar ontstaat de vraag hoe onderlinge verstoring kan worden voorkomen als beiden hetzelfde spectrum zouden gebruiken. Een mogelijke (deel)oplossing is dat de MNOs hun verkeer voor indoor gebruikers gaan afhandelen via de indoor WiFi netwerken.

Wat ook nog meespeelt, is dat in deze frequentieband nog diverse bestaande gebruikers zitten, zoals satelliet grondstations, straalzenders en astronomie. Ook daar moet rekening mee worden gehouden bij de uiteindelijke toewijzing van deze frequentieband. Daarbovenop blijkt dit gebruik sterk te verschillen tussen de diverse EU-landen, zowel nu als in de toekomst. Dit maakt het moeilijk om één geharmoniseerd EU-plan voor spectrum te ontwikkelen. Het voordeel van zo’n geharmoniseerd spectrum is enerzijds dat het ecosysteem van beschikbare apparatuur groter kan worden en anderzijds dat potentiële verstoringsproblemen aan landsgrenzen worden voorkomen.

Onze conclusie is in ieder geval dat het upper-6 GHz spectrum niet onmiddellijk nodig is voor MNOs, noch voor WiFi - zeker niet voor 2030. Voor de periode daarna is er nog te veel onzekerheid over de daadwerkelijke groei van het mobiele dataverkeer. Wel is het voor alle betrokken partijen (MNOs, WiFi netwerken en alle daarvoor benodigde toeleveranciers) van belang om voor 2030 duidelijkheid te scheppen over de spectrumverdeling opdat daarmee keuzes kunnen worden gemaakt voor de business- en realisatie planning.

Waar staan we nu?

Door de RSPG is uitgebreid gediscussieerd over de inzet van de upper-6 GHz. Op 12 November is het document “Opinion On Long-term vision for the upper 6 GHz band” gepubliceerd. Daarin wordt voorgesteld om de band 6.585-7.125 MHz toe te wijzen aan MNOs en de band 6.425-6.585 MHz te gebruiken als een beschermingsband tussen MNO-gebruik en het WiFi gebruik in de lower-6 GHz band (5.945-6.425 MHz), om onderlinge verstoringen te voorkomen.

Hoe het tussenliggende deel van 160 MHz (6.425-6.585 MHz) kan worden gebruikt, moet nog worden bepaald op basis van de resultaten van de komende wereldwijde radio conferentie (WRC27). Voorlopig blijft het dus nog afwachten hoe de upper-6 GHz band precies gaat worden ingezet.

 Deze blog is geschreven door Dick Martens en Gerrit van Dijken.