De grote uitdagingen van de 21ste eeuw dwingen ons om met innovatieve oplossingen en toepassingen te komen. Om dergelijke toepassingen te laten excelleren is onder meer een kwalitatief hoogwaardige digitale infrastructuur nodig. Hoe zorgen we dat deze infrastructuur optimaal toegerust is om alle uitdagingen aan te kunnen?
De aanleg van glasvezel, een van de onderdelen van het vaste netwerk.
Volgens de laatste commercial van ING loopt Nederland voorop als het gaat om digitale ontwikkelingen. Meer dan negen op de tien Nederlandse huishoudens (95 procent) hebben toegang tot breedbandinternet. Hiermee behoort ons land tot de wereldtop (Akamai State of the internet: Q1 2015 report, 2015). Het internet wordt ook steeds belangrijker voor allerlei activiteiten en processen in de samenleving. Internettoegang en dataverkeer horen niet voor niets bij de vitale infrastructuur van Nederland. Zeg maar de infrastructuur waar we niet (meer) zonder kunnen. Het internet als nutsvoorziening.
Maar hoe krijgen we in Nederland eigenlijk toegang tot het internet? Daarvoor zorgt de digitale infrastructuur. Van dit begrip zijn tal van definities. Voor het gemak hanteren we de volgende omschrijving; ‘alle netwerken en verbindingen die ons toegang tot het internet geven’. Daarbij maken we onderscheid tussen vaste en mobiele verbindingen en netwerken. De rol van de nationale overheid bij het totstandkomen van digitale infrastructuur beperkt zich tot het stellen van randvoorwaarden.
Het vaste netwerk bestaat in ons land uit de telefoon-, de televisie- en de glasvezelkabel. Met de televisie- en de glasvezelkabel kunnen de hoogste snelheden worden bereikt. Draadloos internet is beschikbaar per satelliet, maar meestal hebben we het dan over mobiel internet door de ether. Mobiel internet bestaat op dit moment voornamelijk uit 3G (3de generatie, UMTS) en 4G (4de generatie, LTE Advanced), waarvan de laatste de snelste is. Naast deze conventionele technieken wordt ook een aantal nieuwe technieken toegepast. Zoals de LoRa-netwerken, geschikt om relatief kleine hoeveelheden data te versturen met een laag energieverbruik (Alliance, 2015). Ook Wifi-P is in opkomt, een techniek waarmee apparaten onderling kunnen communiceren.
De staat van het netwerk
Hoe staan deze netwerken er voor? Hoe doen we het internationaal, als je kijkt naar connectiviteit? Kunnen we inspelen op internationale ontwikkelingen? Hiervoor kijken we naar de gemiddelde snelheid, gemiddelde pieksnelheid en dekking. De gemiddelde pieksnelheid lijkt het meest representatief voor de gemiddelde connectiecapaciteit.
De gemiddelde snelheid voor het vaste net ligt in Nederland op 15,3 Mbps. Hiermee staat Nederland op een vijfde plaats in de wereld. Op één staat Zuid-Korea met een snelheid van 23,6 Mbps. Met de gemiddelde pieksnelheid scoren we met een dertiende plaats minder goed. Deze snelheid bedraagt 61,5 Mbps. Singapore, de nummer één, scoort 98,5 Mbps. Op de ranglijst van breedbandpenetratie als percentage van het totale netwerk (4 Mbps) staan alleen Bulgarije (97%) en Zuid-Korea (96%) voor Nederland (95%) (Akamai, 2015). In Nederland heeft 3% van de huishoudens en 9% van de bedrijven geen opties om gebruik te maken van vast breedband (Stratix, 2015). Deze huishoudens en bedrijven bevinden zich meestal in dunbevolkte gebieden. De huidige netwerken voldoen niet en nieuwe netwerken aanleggen is een dure aangelegenheid.
Op het gebied van mobiel internet moet ons land meer landen voor zich laten. Nederland bevindt zich hier in de middenmoot van Europa. Met een gemiddelde bandbreedte van 5,5 Mbps loopt Nederland achter op landen als het Verenigd Koninkrijk (20,4 Mbps), Denemarken (10 Mbps), Zweden (Mbps 8,9), Slowakije (Mbps 8,4), Oekraïne (Mbps 8,1) en anderen. Ook met een gemiddelde pieksnelheid van 27,5 Mbps zijn we hooguit middenmoot van Europa. In de UK (90,9 Mbps), Duitsland (Mbps 69,4) en Spanje (57,1 Mbps) liggen de snelheden veel hoger. Het percentage breedbandpenetratie laat ook geen ander beeld zien. Nederland (60%) blijft ver achter Denemarken (98%), Zweden (97%) en de UK (95%) (Akamai’s State of the internet: Q1 2015 report, 2015).
Binnen Nederland is vrijwel op alle plaatsen dekking voor een langzame verbinding (5 Mbps) buitenshuis. Van snellere verbindingen (30 Mbps) blijft 7% van de huishoudens en 8% van de bedrijven verstoken. De stabiliteit en betrouwbaarheid van mobiele netwerken is altijd lager dan van het vaste net (Stratix, 2015). Beweging, bijvoorbeeld in de auto of trein, heeft negatieve invloed op een verbinding.
Ambities
In landen die vooroplopen met de digitale infrastructuur stuurt de overheid actief op ontwikkeling van de infrastructuur. Dit doen zij in samenwerking met marktpartijen. Zuid-Korea heeft bijvoorbeeld de ambitie om in 2020 een volledig operationeel 5G-netwerk te hebben. Een ontwikkeling die het ministerie van Wetenschap oppakt met bedrijven als Samsung, LG en Korea Telecom. Het ministerie denkt dat Koreaanse bedrijven voordelen hebben bij een dergelijk netwerk (McCurry, 2014).
De Duitse Minister van Transport en Digitale Infrastructuur maakte onlangs ook nieuwe ambities op het vlak van vast breedband bekend. Alle Duitse huishoudens en bedrijven moeten in 2018 kunnen beschikken over een internetverbinding van minimaal 50 Mbps. Voor het initiatief dat gedragen moet worden door nationale en decentrale overheden, marktpartijen en inwoners is totaal meer dan 5 miljard euro nodig (Woods, 2015). In het Verenigd Koninkrijk is begin 2015 ‘the digital communications infrastructure strategy’ aangenomen. In dat document wordt gesteld dat bewoners in landelijke gebieden dezelfde voordelen van snel breedband hebben dan hun stedelijke tegenhangers. De al eerder gestelde doelen van 95 procent van de panden met een 100 Mbps verbindingen en 98 procent 4G dekking in 2017, lijken gehaald te worden. Met name dankzij een sterke competitieve private markt, een onafhankelijke toezichthouder en gerichte overheidsinterventie (HM Treasury and Department for Culture, 2015).
De ambities van de Nederlandse overheid blijven hierbij achter. Zij omarmen de doelstellingen die in de Digitale Agenda van Europa zijn gesteld. In 2020 heeft 100 procent van de panden een 30 Mbps verbinding en 50 procent 100 Mbps verbinding (Kamp, 2015). Doelstellingen die voor landen als Polen of Griekenland misschien ambitieus zijn, maar niet voor een land dat bij de digitale wereldtop wil horen.
Forse groei
Digitale wereldtop of niet, de komende jaren zal rondom het internet sprake zijn van een forse groei. Die groei zit niet zozeer in het aantal unieke personen dat van het internet gebruikmaakt. In 2014 maakten 9 van de 10 Nederlanders dagelijks gebruik van internet en had 96% van de huishoudens internettoegang (CBS, 2015). Hiermee is wel een verzadigingspunt bereikt. De groei zit met name in de hoeveelheid apparaten die verbonden zijn. In 2015 zijn wereldwijd ongeveer 18 miljard apparaten op internet aangesloten. Naar verwachting groeit dit aantal tot over de 50 miljard in 2020 (Cisco, 2015), alhoewel er ook conservatievere schattingen zijn (25 miljard in 2020 – Gartner, 2014). Ook het aantal apparaten dat zonder tussenkomst van gebruikers onderling communiceert, neemt de komende jaren explosief toe. Deze apparaten zijn nu goed voor 24 procent van alle verbindingen. Een stijging tot 43 procent van het totaal in 2019 is een uiterst reële optie (Cisco, 2015).
Zendmasten op hoogbouw. In Nederland geen onbekend verschijnsel.
Naast het aantal verbindingen gaat de intensiteit van gebruik de komende jaren een grote vlucht nemen. Jaar op jaar wordt er meer data over het internet verzonden, ook al omdat bepaalde functionaliteiten steeds meer gebruikt worden. Daarnaast gebruiken deze functionaliteiten steeds meer data om dezelfde, of verbeterde diensten, aan te bieden. Een laatste belangrijke reden voor de toename van het dataverkeer is de uitvinding en implementatie van nieuwe functionaliteiten. Nieuwe diensten waarvan de doorbraak moeilijk te voorspellen is. Een blik in het verleden leert dat nieuwe functionaliteiten voor een grote toename van het dataverkeer kunnen zorgen.
Nieuwe functionaliteiten
Als we het hebben over nieuwe functionaliteiten, dan gaat het bijvoorbeeld over het streamen van videocontent. Dat streamen is voor een belangrijk deel verantwoordelijk voor de groei in het dataverkeer (Dialogic & TU/e, 2014). Dit komt doordat voor het verzenden van beelden en geluiden veel data nodig is. Virtual en augmented reality applicaties steunen in meer of mindere mate ook op het verzenden van beeld en geluid en locatie-informatie. Er zijn tal van toepassingen die gebruikmaken van de technieken; entertainment, onderwijs en bedrijfsmatig. Nu grote bedrijven als Google, Facebook en Samsung gebruikerstoepassingen aan het ontwikkelen zijn, lijkt een echte doorbraak van de technieken niet lang op zich te laten wachten. Om goed gebruik te kunnen maken van de technieken, is een hoge bandbreedte en lage vertraging van groot belang.
Een ander voorbeeld van nieuwe functionaliteiten is het automatiseren van vervoer, waarbij de zelfrijdende auto de heilige graal is. Snelle voertuig-naar-voertuig en voertuig-naar-infrastructuur communicatie is essentieel voor een succesvolle implementatie. Volgens de verwachtingen moeten de eerste exemplaren te koop zijn vanaf 2020 (watch, 2015). Een andere verwachting is dat in 2040 driekwart van het wereldwijde wagenpark uit autonoom rijdende voertuigen zal bestaan (IEEE, 2012). Deze voertuigen gebruiken enorme hoeveelheden data. Een semi-autonoom prototype van Ford blijkt bijvoorbeeld 25 Gigabyte per uur aan informatie te verzamelen (Dignan, 2015). Als al een klein deel van deze data nuttig is om realtime te delen, zoals de locatiedata, betekent dit een enorme toename in het dataverkeer.
Ook smart cities worden geschaard onder nieuwe functionaliteiten. Meer dan de helft van de wereldbevolking woont in steden en dat aantal groeit. Steden zijn erg complexe systemen met een grote druk op stedelijke diensten, infrastructuur en hulpbronnen. Er zijn hoge verwachtingen van zogenaamde smart cities om de steden efficiënter en effectiever te maken. Een smart city is de ultieme verschijningsvorm van the internet of everything. Allerlei objecten, personen en systemen wisselen informatie uit om het functioneren te optimaliseren. Voor de uitwisseling van informatie is een goede digitale infrastructuur nodig. Denk hierbij aan systemen die het optimaliseren van mobiliteit mogelijk maken. Een combinatie met informatie over bijvoorbeeld wegaansluitingen en evenementen geeft inzicht in de mogelijkheden en koppelt deze terug aan de stad. Andere voorbeelden bevorderen effectievere energienetwerken of goedkopere publieke dienstverlening. Al die voorbeelden hebben gemeen dat zij afhankelijk zijn van het uitwisselen van grote hoeveelheden gegevens en daarmee van de digitale infrastructuur.
Maatschappelijke vraagstukken
Ruim baan voor nieuwe revolutionaire diensten geeft allerlei mogelijkheden om maatschappelijke vraagstukken aan te pakken. Er zijn tal van voorbeelden en ideeën over hoe virtual en augmented reality in de gezondheidszorg kunnen bijdragen aan langer thuis wonen en betere behandelmethoden. Door efficiënt om te gaan met energie en grondstoffen kunnen smart cities positief bijdragen aan vraagstukken op het vlak van milieu en klimaat. Als zelfsturende auto’s bijdragen aan een betere doorstroming en een hogere verkeersveiligheid, kunnen de belangrijkste mobiliteitsvraagstukken worden aangepakt. Buiten deze revolutionaire ontwikkelingen kunnen we ook nog denken aan zaken aan toepassingen als zorg op afstand, precisielandbouw of quantified self. Toepassingen waarin locatie-informatie een belangrijke rol speelt, internet altijd en overal beschikbaar moet zijn, mobiel belangrijk is, de intensiteit van internet gebruik steeds hoger wordt en het aantal gebruikers blijft groeien.
‘Meer ambitie laten zien’
Om de grote uitdagingen op het gebied van klimaat, zorg en mobiliteit aan te kunnen, dient Nederland te beschikken over een digitale infrastructuur met optimale dekking, een hoge bandbreedte en een lage latentie. Netneutraliteit en een open infrastructuur is bovendien van belang om nieuwe diensten en toepassingen de kans te geven. Wil Nederland meedoen in de wereldtop, dan mogen of móeten de Nederlandse bedrijven, universiteiten en overheden meer ambitie laten zien. Dat kan door bijvoorbeeld een keus te maken voor een minister van Digitale Infrastructuur, een minister die gaat werken met een uitvoeringsprogramma waarin ingenieursmentaliteit voldoende de ruimte krijgt. Alleen op die manier kan Nederland optimaal gebruikmaken van de mogelijkheden die (3D) geo-informatie biedt, kan er sprake zijn van een realtime stand van het land, en kan ons land weer bij de besten horen als het gaat om bijvoorbeeld communicatienetwerken, data-infrastructuur of dataverwerking.
Arnold Bregt, Ed Nijpels en Hans Tijl vormen het Topteam GeoSamen
