5G

Wat is 5G?

5G is de vijfde generatie mobiele netwerktechnologie, door 3GPP gestandaardiseerd volgens de IMT-2020-eisen van de ITU, die draadloze communicatie levert met hoge bandbreedte, lage latency, een zeer hoge apparaatdichtheid, realtime machinecommunicatie en logisch gescheiden netwerken via network slicing. Binnen OT, het Industrial Internet of Things en OT-convergentie is 5G vooral interessant als private, bedrijfseigen netwerk: een draadloze laag voor AGV’s, mobiele robots, sensoren en camera’s die meer zekerheid biedt dan wifi. 5G vervangt de bekabelde veldbus niet overal, maar is wel een belangrijke bouwsteen van Industrie 4.0 en industriële automatisering waarin machines en voertuigen vrij moeten kunnen bewegen.

🧠 Hoe is 5G ontstaan en wie standaardiseert het?

De ITU legde in 2015 met het programma IMT-2020 de visie op een vijfde generatie mobiel netwerk vast (aanbeveling ITU-R M.2083); de minimale prestatie-eisen volgden in 2017 in rapport ITU-R M.2410. Het samenwerkingsverband 3GPP schrijft de technische specificaties: de radio-interface 5G New Radio (NR) en het 5G Core (5GC). 5G is dus geen enkel protocol, maar een familie van specificaties die per Release groeit. Voor industriële toepassingen zijn vooral de releases vanaf 16 relevant.

Een praktisch gevolg: veel functies die in marketing “5G” heten, zoals deterministische communicatie voor motion control, vragen een standalone netwerk en apparatuur die Release 16 of later ondersteunt. Een telefoon of modem met alleen Release 15 levert vooral snellere breedband.

🎯 Welke drie gebruiksklassen kent 5G?

IMT-2020 onderscheidt drie gebruiksscenario’s, elk met eigen eisen:

• eMBB (enhanced Mobile Broadband) - hoge datasnelheden voor video, vision-inspectie en AR-ondersteuning bij onderhoud
• URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communication) - lage, voorspelbare vertraging en zeer hoge betrouwbaarheid voor besturing, robotica en safety-gerelateerde signalen
• mMTC (massive Machine Type Communication) - zeer veel energiezuinige IoT-apparaten, zoals sensoren voor condition monitoring en slimme meters; in de praktijk ingevuld met NB-IoT en LTE-M, die de ITU ook als 5G-technologie voor mMTC erkent; RedCap bedient het middensegment

Deze getallen zijn ontwerpdoelen, geen garanties. Geen enkel netwerk haalt ze allemaal tegelijk; een netwerk wordt afgestemd op het belangrijkste gebruik.

🔧 Hoe is een 5G-netwerk opgebouwd?

De architectuur van 5G bestaat uit drie delen:

• User Equipment (UE) - het eindapparaat met (e)SIM: een 5G-router bij een machine, een modem in een AGV, een industriële smartphone of een sensor
• Radio Access Network (RAN) - de basisstations (gNB) met antennes in de hal of op het terrein
• 5G Core - een service-based architecture van softwarefuncties, zoals AMF (toegang en mobiliteit), SMF (sessies) en de UPF (User Plane Function) die het dataverkeer naar het bedrijfsnetwerk doorgeeft

De core is softwaregedefinieerd en draait vaak als containers op Docker- of Kubernetes-platforms, of via virtualisatie als virtuele machines op een hypervisor, on-premises of in de cloud. Daardoor kan de UPF lokaal in de fabriek staan, naast edge computing-servers met een MQTT-broker, OPC UA-gateway of historian, terwijl de data het terrein niet verlaat.

Twee begrippen bepalen hoe een industrieel netwerk eruitziet:

• Non-public network (NPN) - een standalone NPN (SNPN) is volledig eigen, met eigen core en spectrum; een public network integrated NPN is een afgeschermd deel van het netwerk van een operator, vaak via network slicing
• Network slicing - één fysiek netwerk wordt logisch opgesplitst in slices met eigen QoS-eisen, bijvoorbeeld een slice voor besturing, een voor video en een voor kantoor-IT. Slicing helpt bij segmentatie, maar vervangt geen firewall tussen zones.

📡 Welke frequenties gebruikt 5G in Nederland?

3GPP verdeelt 5G-spectrum in FR1 (410 MHz tot 7,125 GHz) en FR2 (millimetergolf, 24,25 tot 71 GHz). Lagere frequenties reiken verder en dringen beter door wanden; hogere frequenties bieden meer bandbreedte maar een kleiner bereik. In fabrieken en havens is vooral de mid-band rond 3,5 GHz gangbaar.

De lokale vergunningen worden verleend door de Rijksinspectie Digitale Infrastructuur (RDI), die ook toezicht houdt. Houders in dezelfde omgeving zijn verplicht hun gebruik onderling af te stemmen. In de 3,8-4,2 GHz-band testte de RDI van december 2024 tot september 2025 met een pilot rond Schiphol of lokale 5G-netwerken via dynamisch spectrumbeheer naast satellietgrondstations kunnen werken; daarbij trad geen storing op.

🏭 Waarvoor wordt 5G in de industrie gebruikt?

Typische toepassingen per sector:

• Maakindustrie - AGV’s en AMR’s, flexibele productielijnen zonder kabels, draadloze HMI-panelen, camera’s voor kwaliteitscontrole en predictive maintenance
• Havens en logistiek - op afstand bediende kranen, terminaltrucks en tracking van containers over een groot buitenterrein
• Energie - communicatie met onderstations, asset-monitoring en telemetrie van decentrale opwek
• Water - toegang op afstand en telemetrie van pompstations en gemalen, vaak via publieke netwerken
• Gebouwautomatisering - HVAC-bewaking en sensoren in grote complexen

5G transporteert IP-gebaseerde industriële protocollen zoals OPC UA, OPC UA PubSub, MQTT, Modbus TCP en IP zonder aanpassing. PROFINET en andere Layer-2-protocollen vragen Ethernet-transport over 5G (Release 16, 5G LAN-type service) of een tunnel. Voor deterministisch verkeer gedraagt een 5G-systeem uit Release 16 zich als een logische TSN-bridge, met vertalers aan de apparaat- en netwerkkant en tijdsynchronisatie volgens gPTP. Daarmee kan 5G een draadloze verlenging van een Ethernet/TSN-netwerk worden. Met hoge schaalbaarheid en video aan de edge ondersteunt 5G ook anomaliedetectie en andere industriële AI-toepassingen.

🔄 Wanneer kiest u 5G en wanneer wifi?

Veel organisaties combineren de drie: bekabeling voor vaste machines en motion control met strenge cyclustijden, wifi voor kantoor en tablets, en 5G voor alles wat beweegt of verspreid ligt. Voor procesinstrumentatie zijn ook WirelessHART en LoRaWAN alternatieven met een lager energieverbruik.

🔐 Hoe beveiligt u een industrieel 5G-netwerk?

Voor cybersecurity heeft 5G sterkere ingebouwde beveiliging dan 4G, vastgelegd in 3GPP TS 33.501:

• Wederzijdse authenticatie met 5G-AKA of EAP-AKA’ op basis van sleutels in de (e)SIM
• SUCI - de permanente identiteit (SUPI) gaat versleuteld over de radio, wat afluisteren met nep-basisstations bemoeilijkt
• Versleuteling en integriteitsbescherming van signalering en, optioneel, gebruikersdata

Toch beschermt 5G alleen de verbinding, niet de PLC of het HMI erachter. Belangrijke risico’s zijn misbruikte of gestolen SIM’s, een slecht beveiligde core of edge-server, verkeerd geconfigureerde slices, storing van de radio (jamming) en kwetsbaarheden bij leveranciers (supply-chain-risico). De EU publiceerde in januari 2020 de 5G Toolbox, met maatregelen waarmee lidstaten het gebruik van leveranciers met een hoog risico kunnen beperken.

Maatregelen voor hardening:

• Behandel het 5G-netwerk als eigen zone in het zones-en-conduits-model van IEC 62443 en zet een industriële firewall tussen UPF en OT-netwerk
• Pas netwerksegmentatie toe per toepassing, met aparte slices of DNN’s (de 5G-opvolger van de APN)
• Beheer SIM’s en apparaatcertificaten centraal en blokkeer verloren apparaten direct, met certificaatbeheer
• Gebruik MFA voor beheertoegang tot core en RAN, en richt logging en security monitoring in, ook voor signalering
• Werk volgens Zero Trust: een geldige SIM is geen bewijs dat een apparaat te vertrouwen is

🛠️ Hoe pakt u een private 5G-project aan?

1. Begin bij de use case - welke apparaten bewegen, welke latency en betrouwbaarheid zijn nodig, en is de datastroom vooral uplink (camera’s) of downlink? De standaard TDD-verdeling is downlink-zwaar, terwijl industriële toepassingen vaak juist veel uplink vragen.
2. Kies het model - een volledig eigen netwerk met lokale vergunning, een slice van een operator, of een hybride vorm met lokale UPF.
3. Vraag spectrum aan - voor een eigen netwerk een lokale vergunning in de 3,5 GHz-band, inclusief afstemming met buren.
4. Doe een radiometing - metalen constructies, tanks en kranen veroorzaken reflecties en schaduw; plan cellen en redundantie op basis van metingen.
5. Controleer de apparaten - niet elke PLC, robot of AGV heeft een geschikte 5G-module; let op ondersteunde banden, Release en industriële certificering.
6. Ontwerp de beveiliging - zones, conduits, firewalls en SIM-beheer volgens IEC 62443 en NIST SP 800-82.
7. Regel het beheer - patchmanagement van core en basisstations, firmwarebeheer, configuratiebeheer, opname in de asset inventory en lifecyclebeheer van modules en SIM’s.

Organisaties die onder NIS2 en de Nederlandse Cyberbeveiligingswet vallen, moeten het 5G-netwerk meenemen in hun risicobeoordeling; het valt onder dezelfde zorgplicht als de rest van hun IT en OT, wat zwaar weegt bij kritieke infrastructuur. ISO 27001 kan het managementkader leveren. De branchevereniging 5G-ACIA (5G Alliance for Connected Industries and Automation) publiceert praktische richtlijnen voor industriële toepassing.

❓ Veelgestelde vragen

Wat is private 5G?

Private 5G is een 5G-netwerk dat uitsluitend een organisatie op haar eigen terrein bedient, met een eigen of afgeschermde core en gereserveerde capaciteit. In Nederland kunnen bedrijven daarvoor sinds december 2023 een lokale vergunning krijgen in de 3,5 GHz-band. Een alternatief is een afgeschermde slice van een mobiele operator.

Is 5G snel genoeg voor motion control?

5G kan met URLLC en Release 16-functies cyclustijden van enkele milliseconden ondersteunen, maar dat vraagt een standalone netwerk, geschikte apparatuur en een zorgvuldig radio-ontwerp. Voor de snelste servosystemen blijft bekabeld Ethernet of TSN in de praktijk de veiligste keuze. 5G is vooral sterk waar kabels niet kunnen, zoals bij AGV’s en roterende machines.

Is 5G veiliger dan wifi?

5G biedt standaard wederzijdse authenticatie via de SIM, versleutelde identiteiten en gelicentieerd spectrum, wat het lastiger maakt om ongemerkt verbinding te maken dan bij veel wifi-netwerken. Een goed ingericht WPA3-Enterprise-netwerk is echter ook sterk beveiligd. Bij beide technologieën blijven segmentatie, firewalls en monitoring van de OT-apparaten erachter nodig.

Wat is het verschil tussen 5G standalone en non-standalone?

Bij 5G non-standalone gebruikt het netwerk 5G-radio’s, maar loopt de besturing via een 4G-core. 5G standalone heeft een eigen 5G Core en is nodig voor functies als network slicing, URLLC en TSN-integratie. Voor industriële toepassingen is standalone daarom de gangbare keuze.

Wat is network slicing bij 5G?

Network slicing verdeelt één fysiek 5G-netwerk in logisch gescheiden virtuele netwerken, elk met eigen eisen voor capaciteit, latency en prioriteit. Zo kan besturingsverkeer voorrang krijgen op video of kantoorverkeer. Slicing ondersteunt netwerksegmentatie, maar vervangt geen firewall tussen OT-zones.

Wat is 5G-Advanced?

5G-Advanced is de doorontwikkeling van 5G vanaf 3GPP Release 18, afgerond in juni 2024. Het voegt onder meer AI-ondersteuning in het radionetwerk, betere positiebepaling en zuiniger IoT-apparaten toe. 5G-Advanced is de tussenstap naar 6G, waarvoor de studies in Release 20 beginnen.

📌 Samengevat

5G is de door 3GPP gestandaardiseerde vijfde generatie mobiele netwerktechnologie die met eMBB, URLLC en mMTC hoge bandbreedte, lage latency en massale machinecommunicatie combineert, en die als private netwerk een draadloze OT-laag vormt voor alles wat beweegt of verspreid ligt. Industriële waarde komt pas met standalone 5G en Release 16-functies, een lokale vergunning of operator-slice, en beveiliging volgens IEC 62443: de SIM beschermt de verbinding, niet de machine erachter.