Het gebeurt, IoT komt uit de startblokken

Tekst: Hans Steeman

Hoewel de ontwikkeling van 5G in Nederland hapert door het gebrek aan voldoende spectrum voor breedband mobiele verbindingen, begint IoT uit de startblokken te komen. Voor veel IoT-toepassingen is breedband niet nodig, en ook nu al verlaagt 5G de latency van mobiele communicatie. Daarom kan in tal van segmenten de slimme sensor nu al gebruikt worden.

Voor IoT is een mobiel datanetwerk nodig, er zijn draadloze communicerende sensoren nodig en computersystemen moeten de bulk aan geacquireerde data kunnen analyseren tot de gewenste resultaten. Kunstmatige intelligentie (AI) is daarbij veelal noodzakelijk.

En áls er een onderwerp is dat tot verbeelding spreekt, is het wel IoT. Computers die alles van ons weten en zelfsturende processen mogelijk maken. De politiecamera die snelheid meet, het kenteken automatisch herkent, de adresgegevens opzoekt en een bon op de deurmat laat ploffen, is een perfect voorbeeld van zo’n proces. Ook de potentiële daders van de moord op Peter R. de Vries zijn door slimme camera’s, kentekenherkenning en efficiënte communicatie snel aangehouden. Deze voorbeelden wekken de indruk dat we al aardig op weg zijn, maar we staan slechts aan het begin van deze ontwikkeling.

De bouwstenen

Sensoren worden in grote getalen geproduceerd. Ze zetten fysische grootheden om in digitale informatie. Tegenwoordig zit bijvoorbeeld in de meeste woningen een elektronische verbruiksmeter die dagelijks doorgeeft wat de nutsbedrijven geleverd hebben. Zo staan gebruiker en verkoper nooit voor raadselen als er ineens een verandering in gedrag is. De meeste meters maken nog geen gebruik van 5G, dat is te nieuw. Maar 4G, en zeer elementair ook 2G, kunnen voor deze toepassing een oplossing bieden. Ze zijn verbonden met een mobiel netwerk en gebruiken de daluren om de data te verzenden. Maar, om 24/7 data te kunnen verzenden, en snelheden en lage latency de hoeksteen zijn, is een volwaardig 5G-netwerk nodig. Door het ontbreken van het 3,5 GHz spectrum ligt Nederland achterop met de uitrol van breedbandig 5G. De huidige netwerken moeten genoegen nemen met een beperkt 5G-spectrum en dat ondersteunen door het 4G-spectrum (carrier aggregatie) bij te schakelen. Dan is nog steeds een perfecte bandbreedte te bereiken. Deze aanpak staat bekend als 5G NSA (non stand alone). Voor de échte IoT is 5G SA (stand alone) het ultieme doel. Al het verkeer gaat dan louter over 5G-radio’s en een - netwerk (core). Zonder het 3,5 GHz spectrum wordt 5G SA geen succes, omdat de snelheid te laag blijft bij enkel het lage frequentiespectrum. In Nederland zal dat dan ook nog even op zich laten wachten. Voor de voortgang in de industrie is dat wel een onderwerp, al kan natuurlijk altijd geprobeerd worden in afgeschermde fabriekshallen zelf iets op te tuigen, desnoods met wifi 6.

Waarom is 5G zo bijzonder?

Het 5G-netwerk is ontwikkeld met een visie op data en heeft hierin veel potentieel.Voor IoT zijn slicing (het opdelen van de capaciteit in gescheiden lagen die een eigen virtueel netwerk vormen) en lage latency essentieel. Met slicing biedt een operator aan een klant een netwerklaag aan. Feitelijk een privaat netwerk dat is opgebouwd in het publieke netwerk. Met zo’n slice heeft de klant dan gegarandeerde en exclusieve capaciteit met de afgesproken karakteristieken. Op het koppelvlak met de operator infrastructuur, de EDGE van het netwerk, ontstaan eveneens nieuwe mogelijkheden. Speciaal voor dataveredeling kunnen op die plek, dus daar waar de data het netwerk binnenkomt, door de klant computersystemen geplaatst worden. Ook kunnen managed services op die plaats datadiensten gaan aanbieden. Dat betekent dat de stortvloed ruwe data dat een netwerk vanaf de sensor bereikt, direct veredeld kan worden om zo een snelle optimalisatie te bereiken. De ruwe data worden door deze edge-computers flink veredeld en gereduceerd. Hierdoor heeft er minder data getransporteerd te worden om uiteindelijk in een datalake te eindigen waar hij alsnog veredeld wordt. Het is een optimalisering van de verzamelde informatie, door de eindgebruiker aan de rand van het netwerk.

5G SIM en security

Hoewel een 5G-netwerk ook met een traditionele SIM-kaart werkt, zijn er twee ontwikkelingen die van belang zijn. Omwille van compactheid en stabiliteit is de eSIM een doorbraak. Bij de eSIM wordt gebruik gemaakt van een functionaliteit in de processor van de modem in het mobiele apparaat. Deze functionaliteit zit normaliter in de chip van de SIM-kaart. Bij eSIM is hij dus integraal onderdeel van het mobiele device. Om de gewenste authenticatie functionaliteit te krijgen, moet deze chip voorzien worden van een profiel dat vanaf de server van een SIM-provider wordt ontvangen. De bekende QR-code die veel providers gebruiken is een verwijzing naar het profiel op zo’n server. Staat de code eenmaal in de chip dan is het device klaar om met het netwerk te communiceren. Het scheelt een SIM-tray en maakt het systeem minder gevoelig voor fysieke invloeden van buitenaf.

Verhoogde veiligheid

Speciaal bij 5G SA dringt de industrie aan op verhoogde veiligheid rond de SIM-technologie. Daar komen de afkorting SUCI (Subscription Concealed Identifier) en SUPI (Subscription Permanent Identifier) vandaan. In een 5G-netwerk wordt de wereldwijd unieke permanente identificatiecode van het 5G-abonnement SUPI genoemd. Om privacyredenen mag de SUPI van de 5G-apparaten niet in platte tekst worden overgedragen, maar wordt het in plaats daarvan versleuteld met de privacybeschermende SUCI. Door deze aanpak is de informatie van de SUPI dankzij de SUCI beschermd tijdens de radiotransmissie via het 5G-radionetwerk.Voor SUCI’s die op IMSI gebaseerde SUPI bevatten, blijft daarmee het MSIN-deel (Mobile Subscriber Identification Number) van de IMSI onzichtbaar. Bij de 5G-operator is de SIDF (Subscription Identifier De-concealing Function) van de UDM (Unified Data Management) verantwoordelijk voor de decodering van de SUCI. En, op dit moment komen ze uit de startblokken: de eerste devices die SUCI én SUPI kunnen ondersteunen.

Industrie 2.0

In het kielzog van IoT en 5G duikt de term Industrie 2.0 op. Het is een fabricageproces waarbij alle componenten en robots met elkaar communiceren via een eigen 5G-netwerk. Net over de grens bij de Technische Universiteit van Aken staat de productielijn van het in 2015 opgerichte e.GO. Een compacte milieuvriendelijke elektrische auto die aldaar ontwikkeld is en nog in beperkte aantallen geproduceerd wordt. Ericsson heeft er een showcase van gemaakt en laat geïnteresseerden op de werkvloer zien hoe industrie 2.0 kan bijdragen aan een efficiënte bedrijfsvoering. Inmiddels is e.GO, (na een vorm van faillissement als gevolg van de coronaproblematiek) hernoemd naar Next.e.GO Mobile SE en heeft de Nederlandse investeringsmaatschappij ND Industrial Investments alle essets in handen.