Was ist der Unterschied zwischen 4G und 5G?

Wussten Sie, dass im Jahr 2025 voraussichtlich 40% der Weltbevölkerung Zugang zu 5G haben werden? Wir alle haben uns über die Einführung von 4G gefreut, und es kommt uns vor, als sei es gestern gewesen. Aber 5G ist bereits am Horizont zu sehen. Die Geschwindigkeit, Effizienz und Leistungsfähigkeit, die unsere mobilen Geräte in so kurzer Zeit erreicht haben, ist erstaunlich. 4G LTE war der Industriestandard für schnelles Internet auf mobilen Geräten, während sich die mobile Konnektivität weiter entwickelt, aber 5G entwickelt sich rasch zur nächsten Generation der Mobilfunktechnologie. 5G wird die digitale Kommunikation und Interaktion mit dem Potenzial ultraschneller Geschwindigkeiten, geringerer Latenzzeiten und massiver Gerätekonnektivität verändern.

In diesem Artikel werden 4G LTE und 5G anhand verschiedener Parameter wie Geschwindigkeit, Latenz, Abdeckung, Kosten und Anwendungen verglichen. Am Ende werden Sie genau wissen, wie sich die verschiedenen Technologien unterscheiden und welche Ihren Anforderungen am besten entspricht.

Was ist 4G LTE?

Der Begriff "4G LTE" steht für "Fourth Generation Long Term Evolution", einen Standard der Mobilfunknetztechnologie für Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung. Es handelt sich im Wesentlichen um die fortschrittlichste Form der Mobilfunktechnologie der vierten Generation. "LTE" ist das Schlüsselelement, das auf die Technologie hinweist, die diese hohen Geschwindigkeiten möglich macht.

Nach der Datenübertragung setzt der Empfänger die fragmentierten Datenbits nach dem OFDMA-Prinzip (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) wieder zusammen. Viele Datenpakete werden über LTE an ein IPS (Internet-Protokoll-System) gesendet. Es ist anpassungsfähig, da es MIMO-Antennentechnologien (Multiple Input, Multiple Output) enthält.

Wesentliche Merkmale:

Mobiles Hochgeschwindigkeits-Internet: Theoretisch beträgt die Höchstgeschwindigkeit von LTE 100 Mbit/s. In der Praxis liegt sie bei maximal 15 Mbps.

Großer Erfassungsbereich: In der Regel bietet dies eine größere Gesamtabdeckung, da 4G LTE niedrige bis mittlere Frequenzbänder verwendet, die weiter reichen und Strukturen durchdringen können.

Geringe Latenzzeit für Echtzeitanwendungen: Die ODFMA-Technologie, die von der LTE-Technologie unterstützt wird, sorgt für geringe Latenzzeiten und reduziert Verzögerungen bei der Übertragung großer Datenmengen.

Anwendungen:

• Verbindung verschiedener Sensoren und intelligenter Geräte zur Erfassung und Verwaltung von Daten.
• Sprachdienste und andere zeitkritische Anwendungen werden durch die geringere Latenzzeit ermöglicht.
• Dank LTE können die Benutzer in anderen Städten und auf der ganzen Welt kommunicate und aus der Ferne arbeiten.

Was ist 5G?

5G, oder "Fifth Generation of Mobile Networks", ist der neueste Standard der Mobilfunknetztechnologie. Er bietet hohe Geschwindigkeiten, geringere Latenzzeiten und mehr Kapazität als frühere Versionen wie 4G. Erreicht wird dies durch die Bereitstellung von Datenübertragungen mit hoher Bandbreite für eine Vielzahl von Geräten durch die Verwendung neuer Funkfrequenzen, fortschrittlicher Antennensysteme und Netzwerkarchitektur.

5G verwendet wie 4G LTE ebenfalls OFDM und wird nach denselben Prinzipien der mobilen Vernetzung funktionieren. Um ein höheres Maß an Flexibilität und Skalierbarkeit zu bieten, wird OFDM durch die neue 5G NR (New Radio) Luftschnittstelle weiter verbessert. Viele neue Strategien für die Gestaltung der 5G NR-Luftschnittstelle, darunter ein neues, in sich geschlossenes TDD-Subframe (Time Division Duplex), haben eine weitere Ausdehnung von 5G ermöglicht.

Wesentliche Merkmale:

Ultrahohe Geschwindigkeiten: 5G nutzt höhere Frequenzbänder, z. B. die Millimeterwelle (mmWave), um die Kapazität der Datenübertragung zu erhöhen. Theoretisch beträgt die Höchstgeschwindigkeit von 5G 20 Gbit/s. Das ist deutlich schneller als die Höchstgeschwindigkeit von 4G, die bei 1 Gbit/s liegt.

Äußerst geringe Latenzzeit: Im Vergleich zu früheren Netzen verringert 5G die Latenz bzw. Verzögerung erheblich, was für Anwendungen, die eine Reaktionsfähigkeit in Echtzeit erfordern, unerlässlich ist.

Massive Gerätekonnektivität: Um die Signalqualität und die Kapazität in überlasteten Gebieten zu verbessern, werden bei 5G "Massive MIMO"-Antennen eingesetzt. Sie umfassen mehrere Antennenelemente, die Signale an mehrere Geräte gleichzeitig senden und empfangen können.

Anwendungen:

• 5G wird in Anwendungen wie dem Internet der Dinge (IoT), autonomen Autos und dem Streaming von HD-Videos in hoher Qualität eingesetzt.
• Die 5G-Technologie dehnt sich auf ein breites Spektrum aus, darunter Fernoperationen, fahrerlose Autos und verbesserte mobile Breitbandnutzung.

Geschwindigkeitsvergleich: 4G LTE vs. 5G

Für den täglichen Gebrauch bietet 4G LTE Geschwindigkeiten von etwa 100 Mbit/s, was für Streaming, das Herunterladen großer Dateien und die meisten Online-Spiele ausreichend ist. Die 5G-Technologie bietet jedoch deutlich höhere Geschwindigkeiten. Unter idealen Bedingungen kann 5G Geschwindigkeiten von bis zu 20 Gbit/s erreichen und ist damit 10-100 Mal schneller als 4G LTE. 5G-Netze übertreffen 4G LTE auch in realen Szenarien. Die Bereitstellungsarten, Low-Band, Mid-Band oder High-Band 5G, bestimmen dieses Verhalten bei 5G. 5G erreicht diese hohen Geschwindigkeiten durch seine fortschrittliche Technologie, die höhere Frequenzbänder nutzt, um bessere Datenübertragungsraten zu ermöglichen.

Dank dieser Fortschritte können Nutzer jetzt einen HD-Film in Sekundenschnelle herunterladen und sich in Echtzeit an Aktivitäten wie Online-Spielen und Videokonferenzen beteiligen - fast ohne Verzögerung. Das mobile Erlebnis wurde durch 4G LTE revolutioniert, aber 5G bietet viel mehr als nur höhere Downloadgeschwindigkeiten. Viele neue Technologien, wie das Internet der Dinge (IoT), autonome Autos und intelligente Städte, werden auf 5G aufbauen.

Latenzzeit und Reaktionsfähigkeit

Die Latenzzeit von 4G-LTE-Netzen liegt in der Regel zwischen 30 und 70 ms, was für die meisten mobilen Anwendungen ausreicht, aber bei Spielen oder Videokonferenzen dennoch zu spürbaren Verzögerungen führen kann.

Die Latenzzeit von 5G kann auf 1 Millisekunde sinken. 4G LTE hat im Vergleich zu 5G eine höhere Latenz aufgrund seiner Netzarchitektur, die weniger für die Minimierung von Übertragungsverzögerungen optimiert ist. 5G-Netzwerke sind mit einer effizienteren Datenverarbeitung und kürzeren Rahmenintervallen ausgestattet, was die Latenzzeit verringert. Dies ist ideal für unternehmenskritische Anwendungen wie Fernoperationen und Fertigungsautomatisierung in Echtzeit.

Bei Anwendungen, bei denen selbst kleine Verzögerungen einen großen Einfluss auf das Nutzererlebnis haben können, z. B. bei Online-Spielen, Videokonferenzen und Augmented-Reality-Erlebnissen, führt die geringere Latenz von 5G zu schnelleren Reaktionszeiten. Anwendungen wie Fernoperationen, Echtzeit-Datenverarbeitung in intelligenten Städten und fahrerlose Autos werden diese nahezu sofortige Reaktionsfähigkeit erfordern. 5G soll die Datenübertragung in Echtzeit in einer Weise bewältigen, wie es 4G aufgrund seiner extrem niedrigen Latenz und enormen Kapazität nicht kann.

Deckung und Verfügbarkeit

Da 4G LTE niedrige bis mittlere Frequenzbänder nutzt, die weiter reichen und Strukturen durchdringen können, bietet es im Vergleich zu 5G oft eine größere Gesamtabdeckung. Während 5G darauf ausgelegt ist, viel mehr Geräte zu unterstützen, kann 4G LTE eine Menge bewältigen. Da diese höheren Frequenzbänder keine Hindernisse durchdringen können, bietet 5G viel schnellere Geschwindigkeiten, vor allem in seinem Hochbandspektrum, während es an einigen Orten eine breitere Abdeckung haben muss.

Durch den Einsatz von Technologien wie Massive MIMO und kleinen Zellen kann ein 5G-Netz mehr als eine Million Geräte pro Quadratkilometer gleichzeitig verbinden. Mit dieser deutlichen Verbesserung gegenüber früheren Mobilfunknetzgenerationen eignet sich 5G perfekt für Umgebungen mit hoher Gerätedichte, wie z. B. intelligente Städte oder große Sportveranstaltungen.

Die 5G-Hochbandtechnologie ist in Branchen von Vorteil, die eine hohe Bandbreite und minimale Netzüberlastung benötigen. 4G LTE ist jedoch eine gute Option für die Abdeckung und Konsistenz bei Einsätzen in weiter verstreuten oder abgelegenen Gebieten, da es Hindernisse überwinden und weit entfernte Standorte erreichen kann.

5G wurde entwickelt, um die vernetzten Industrien der Zukunft zu unterstützen, einschließlich der durch KI und Robotik angetriebenen Automatisierung. 5G ist die richtige Netzentwicklung, wenn in Ihrer Branche ein schnelles Wachstum und die Einführung von Spitzentechnologie zu erwarten ist.

Gerätekompatibilität und Ökosystem

4G LTE ist derzeit die beliebteste Mobilfunknetztechnologie, die von einer breiten Palette von Smartphones, Tablets und Geräten für das Internet der Dinge unterstützt wird. Obwohl die Zahl der 5G-kompatiblen Geräte derzeit noch begrenzt ist, werden sie immer häufiger eingesetzt. Da diese Geräte eine neue Technologie verwenden, sind sie in der Regel teurer.

Smartphones und IoT-Geräte mit 5G-Funktionen werden mit dem Ausbau der 5G-Infrastruktur immer preiswerter. Im Vergleich zu LTE ist die 5G-Infrastruktur teurer und komplexer. Damit das Kernnetz den Netzbetrieb überwachen kann, ist eine neue cloudbasierte Architektur erforderlich. Daher wird 5G für den Aufbau und den Betrieb der Netze mehr Entwicklung und Investitionen erfordern als LTE.

Kosten und Erschwinglichkeit

Auch wenn der genaue Preisunterschied zwischen 4G LTE und 5G je nach Anbieter und Standort variiert, ist 5G im Allgemeinen teurer als 4G LTE. Das liegt daran, dass die neueste Technologie mehr Investitionen in die Infrastruktur erfordert. Dies führt zu höheren Kosten für Datentarife für Verbraucher, aber 4G LTE ist immer noch eine kostengünstigere Option für Nutzer, die nicht die viel höheren Geschwindigkeiten benötigen, die 5G bietet.

• Bereitstellung des Netzes:

Die Einführung des 5G-Netzes ist im Vergleich zur Aufrechterhaltung der bestehenden 4G-LTE-Infrastruktur kostspieliger, was zu höheren Gebühren für die Kunden führen könnte.

• Kosten des Geräts:

Das 5G-Netz kann auch Kosten für Geräte verursachen, die 5G-Funktionen benötigen, da diese in der Regel teurer sind als ihre 4G-LTE-unterstützten Geräte.

• Datennutzung:

Obwohl 5G höhere Geschwindigkeiten bietet, können für Nutzer, die große Datenmengen nutzen, höhere Kosten anfallen, wenn sie zu 5G-Diensten wechseln.

Energieeffizienz und Umweltauswirkungen

Moderne 4G-LTE-Netze nutzen Energieverwaltungsfunktionen, um den Energieverbrauch zu optimieren, insbesondere im Ruhezustand, in dem der Stromverbrauch deutlich geringer ist. Im Allgemeinen verbrauchen 4G-LTE-Netze mehr Energie als ältere Mobilfunktechnologien wie 3G, da sie höhere Datengeschwindigkeiten aufweisen, die bei der Datenübertragung einen höheren Stromverbrauch erfordern.

Obwohl 5G-Netze energieeffizienter sind als 4G-Netze, können sie aufgrund der steigenden Datenkapazität immer noch viel Energie verbrauchen. Der Energieverbrauch steigt auch mit der mmWave-Übertragung, dem Edge Computing und wenn Anwendungen wie das Internet der Dinge immer mehr an Bedeutung gewinnen. Der Telekommunikationssektor führt jedoch Innovationen ein und denkt über den Tellerrand hinaus, um Folgendes zu ermöglichen.

• Energieeffiziente Kühlung, Chipsätze und Datenverarbeitung zur Senkung des Energieverbrauchs.
• Intelligentes und dynamisches Management des Kernnetzes und des Funkzugangsnetzes (RAN) zur Minimierung der Verschwendung durch Neukonfiguration oder selektives Abschalten ungenutzter Ressourcen.
• Bessere Installations- und Testverfahren, um ineffiziente Ursachen für überlappende Zellabdeckung, RF-Interferenzen und Signalverluste zu finden und zu beseitigen.

Überlegungen zur Nachhaltigkeit:

5G hilft bei Nachhaltigkeitsinitiativen, indem es grüne Technologien wie energieeffiziente Automatisierung und intelligente Netze unterstützt. Studien deuten darauf hin, dass 5G-Netze in Bezug auf die Datenbits pro Kilowatt bis zu 90% effizienter sein können als 4G-Netze. Im Vergleich zu 4G wird weniger Signalisierung benötigt und die Daten werden schneller übertragen. Bis 2030 hat 5G das Potenzial, die Kohlendioxidemissionen um Milliarden von Tonnen zu reduzieren.

Anwendungsfälle: Wann sollte man sich für 4G LTE und wann für 5G entscheiden?

4G LTE Anwendungsfälle:

• Mobiles Breitband: Nutzung von Smartphones und Tablets für den Internetzugang, z. B. zum Online-Surfen, Videostreaming und zur Nutzung datenintensiver Apps.
• IoT-Geräte in großen Gebieten: Verbindung verschiedener Sensoren und intelligenter Geräte zur Erfassung und Verwaltung von Daten. Aus demselben LTE-Standard ist die konkurrierende Kategorie NB-IoT (Narrowband IoT) hervorgegangen, die für die Nutzung von Maschinen untereinander gedacht ist und einen enormen Anstieg der Akzeptanz erfahren hat.
• Netze für die öffentliche Sicherheit: Diese bieten Ersthelfern im Notfall eine zuverlässige und schnelle Sprach- und Datenverbindung.
• Fester drahtloser Zugang: In Gebieten, in denen kabelgebundene Breitbandoptionen begrenzt sind, bietet 4G LTE eine zuverlässige Internetverbindung.

5G-Anwendungsfälle:

• Anwendungen mit hohen Bandbreiten: Die hohen Datengeschwindigkeiten von 5G ermöglichen das reibungslose Streaming von großen 4K-Videodateien, die viel Kapazität erfordern. 5G kann praktikable, hochauflösende VR- und AR-Erlebnisse bieten, die häufig 4K-Videostreaming mit großer Bandbreite erfordern.
• Gesundheitswesen: Wearable Technology, E-Health, Ferndiagnose und -operationen sowie KI-Unterstützung für Menschen mit Behinderungen.
• Autonome Fahrzeuge: Autonome Fahrzeuge müssen in der Lage sein, innerhalb kürzester Zeit Informationen zu verarbeiten und die erforderlichen Anpassungen vorzunehmen. Flotten autonomer Fahrzeuge werden dank der extrem niedrigen Latenzzeit, der verbesserten Kapazität und der Abdeckung in der Lage sein, Aktualisierungen zu erhalten und Änderungen vorzunehmen.
• Intelligente Städte: Um ihren Einwohnern einen besseren Service zu bieten, öffentliche Versorgungseinrichtungen zu überwachen und die städtische Infrastruktur im Auge zu behalten, nutzen Kommunalverwaltungen 5G-Netzwerke.

Anwendungsfälle für hybride Netzwerke: Unternehmen können die Flexibilität von 5G- und LTE-Edge-Lösungen sowohl an temporären als auch an permanenten Standorten nutzen, ohne Einbußen bei der Sicherheit, Zuverlässigkeit, Anwendungsleistung oder Verwaltungsvereinfachung. Alles, was erforderlich ist, um Mitarbeiter und wichtige Technologie in Verbindung zu halten, wird von hybriden WAN-Lösungen bereitgestellt.

Schlussfolgerung

Mit seiner flächendeckenden Abdeckung und den niedrigen Kosten ist 4G LTE weiterhin die Grundlage für mobile Verbindungen, aber 5G bietet bahnbrechende Verbesserungen bei Geschwindigkeit, Latenz und Konnektivität. Die Entscheidung zwischen 4G LTE und 5G basiert auf der Verfügbarkeit und den individuellen Bedürfnissen.

Es ist offensichtlich, dass in der Debatte 4G LTE vs. 5G jedes Netz seine Vorteile haben kann. Welche Option für Sie die beste ist, hängt von Ihren spezifischen Bedürfnissen ab. Auch wenn 5G eine weitaus bessere Konnektivität, geringere Latenzzeiten und höhere Geschwindigkeiten verspricht, ist 4G LTE immer noch eine zuverlässige und umfassende Option für Bereiche, die derzeit keine hochmoderne Leistung benötigen. Das Wichtigste ist, sicherzustellen, dass Ihr Netzwerk den Anforderungen der Gegenwart und der Zukunft gerecht wird, unabhängig davon, ob Sie sich auf den Übergang zur 5G-Technologie vorbereiten oder für 4G LTE optimieren.