Kassen en robots aansturen met 5G

Stap voor stap maakt het 4G-netwerk plaats voor 5G. Landelijk gaat het 5G netwerk dit jaar van start, maar bij het Do IoT Fieldlab hebben bedrijven nu al de mogelijkheid om te experimenteren met een 5G-netwerk. „Het is een kans om voorop te lopen”, zegt Fabian van Prooijen, projectmanager innovatie.

The Green Village op het terrein van TU Delft is de plek waar allerlei nieuwe technieken worden uitgetest. „Dit is een regelluwe omgeving”, legt Fabian van Prooijen uit. „Dat maakt het mogelijk om te experimenteren zonder lange vergunningtrajecten.” Hij is projectmanager innovatie bij het Do IoT Fieldlab, wat staat voor Delft On Internet of Things. Op een van de gebouwen staan de antennes waar een lokaal 5G-netwerk op draait.

Het ene 5G is trouwens het andere niet. Het huidige 5G-netwerk voor smartphones heet bijvoorbeeld ook 5G te zijn. „Maar dit is eigenlijk niet correct. Het netwerk voor consumenten bestaat vooralsnog uit 5G-antennes met een 4G-core. De frequentie van dat netwerk is 750 MHz. Het netwerk waar iedereen op zit te wachten, draait op 3.500 MHz.”
Dat is ook de frequentie waar alle testlocaties van het Do IoT Fieldlab mee werken, en waar binnenkort de eerste pilotprojecten in de glastuinbouw op draaien. Deze netwerken zijn stand-alone, dus onafhankelijk van mobiele operators als Vodafone en KPN.

Meer data in minder tijd

Het project Do IoT Fieldlab voor de Glastuinbouw is opgezet met steun van de gemeente Westland, MRDH en de provincie Zuid-Holland om de overgang naar 5G-netwerken in de glastuinbouw te versnellen. Tuinders, toeleveranciers en kassenbouwers kunnen zich hier melden als ze een uitdaging hebben met hun draadloze netwerk. Bijvoorbeeld als de hoeveelheid data te veel is, de vertraging te groot of als er interferentie is met andere netwerken. De begeleiding is gratis, de kosten voor ontwikkeling en aanschaf van de hardware liggen bij de ondernemer.

Daarom worden de kassen van Tomatoworld in Honselersdijk en RoboHouse op de TU Delft campus nu ingericht met eigen 5G-netwerken. Daar kunnen ondernemers experimenten uitvoeren onder begeleiding van experts van Do IoT Fieldlab. Het bedrijf MCS uit Rotterdam levert hier het netwerk. Het onderzoek wordt uitgevoerd in samenwerking met TNO.

Sensoren en robots

Dat 5G honderd keer sneller is dan 4G, komt door een combinatie van techniek en een hogere bandbreedte. Door de hogere frequentie van de elektromagnetische velden passen er meer data binnen een stukje bandbreedte dan bij de voorgaande generaties. Daardoor kan een draadloos netwerk veel meer informatie in korte tijd versturen en zitten gebruikers van het netwerk elkaar minder in de weg. Een ander voordeel is dat data heel gericht van een zender naar een ontvanger kunnen worden gestuurd. Daardoor is het signaal krachtiger met minder verbruik van energie.

„5G kan vooral nuttig zijn voor bedrijven die veel data willen transporteren”, zegt Van Prooijen. „In de cloud kun je complexe berekeningen laten uitvoeren die op het apparaat zelf niet mogelijk zijn. Dit brengt de kosten van de hardware omlaag. In de cloud zit enorm veel rekenkracht, die snel toeneemt. Zo kun je bijna realtime een kas of robot besturen door een verbinding met de cloud.”
Als je sensordata verzamelt, wil je het risico minimaliseren dat anderen bij de data kunnen. Een privaat 5G-netwerk kan er voor zorgen dat de data het bedrijf niet hoeft te verlaten. Er draait dan eigen software op een lokale server. Via een private verbinding worden de data versleuteld en beveiligd het internet op gestuurd.

5G in de glastuinbouw

Een landelijk netwerk functioneert vaak minder goed in een kas, want de metalen constructie fungeert als kooi van Faraday die elektromagnetische straling buiten houdt. Het resultaat is meer vertraging en minder bereik. Ook wifi is niet zo krachtig. Met wifi zijn tien antennes nodig waar op dezelfde oppervlakte twee 5G-antennes nodig zijn. Of 5G in een kas beter functioneert, wordt uitgetest in Tomatoworld. De eerste resultaten zijn positief. „In een proefopstelling tussen een vol tomatengewas werd niet of nauwelijks verlies van signaal gemeten”, zegt operationeel manager Joyce van Dalen.

„Als je wil dat de informatie van sensoren gegarandeerd doorkomt, dan kun je een eigen stukje bandbreedte van het 5G-netwerk reserveren”, zegt Van Prooijen. „Zo’n licentie kost echter geld. Op onze testlocaties kun je kleinschalig uitproberen of 5G iets voor je is, en daarna beslissen over de aankoop.”

Kosten en veiligheid

„Voor 80% van de applicaties in de sierteelt zal een LoRa-netwerk genoeg zijn”, denkt Winelis Kavelaars, directeur van SenseNL. Deze producent van sensoren voor het wortelmilieu is de eerste deelnemer aan de pilot in Tomatoworld. „Wil je naar apparaten die een complexe aansturing nodig hebben, zoals robots, dan zijn LoRa en wifi niet voldoende. In die situatie kan 5G een uitkomst bieden.”

De kosten voor een privaat netwerk liggen op dit moment tussen €50.000 en €100.000. Deze kosten zijn afhankeljk van de grootte van de kas en toekomstige ontwikkelingen van de apparatuur.
Over de veiligheid van 5G zijn hier en daar zorgen in de maatschappij. Uit onderzoeken van Rijksdienst Infra blijkt dat de stralingswaarde onder de limiet blijft.
Er zijn aanwijzingen dat elektromagnetische velden stress en groeiremming kunnen veroorzaken bij planten. „Dit zal afhangen van de sterkte en frequentie van de straling”, zegt Ep Heuvelink, hoofddocent tuinbouw en productfysiologie bij Wageningen UR, die hier literatuuronderzoek naar heeft gedaan. Mogelijke effecten op gewasgroei worden meegenomen in de proeven met 5G.