Jaka jest różnica między 4G a 5G?

Czy wiesz, że do 2025 roku 40% światowej populacji będzie miało dostęp do 5G? Wszyscy byliśmy podekscytowani uruchomieniem 4G i wydaje się, jakby to było wczoraj. Jednak 5G jest już na horyzoncie. Szybkość, wydajność i możliwości, jakie nasze urządzenia mobilne zyskały w tak krótkim czasie, są zdumiewające. 4G LTE było branżowym standardem szybkiego Internetu na urządzeniach mobilnych, ponieważ łączność mobilna wciąż się rozwija, ale 5G szybko staje się kolejną generacją technologii bezprzewodowej. 5G ma przekształcić cyfrową komunikację i interakcje z potencjałem ultraszybkich prędkości, zmniejszonych opóźnień i ogromnej łączności urządzeń.

W tym artykule porównamy 4G LTE i 5G pod względem różnych parametrów, takich jak prędkość, opóźnienia, zasięg, koszty i zastosowania. Dowiesz się dokładnie, czym różnią się poszczególne technologie i która z nich najlepiej spełni Twoje wymagania.

Czym jest 4G LTE?

Termin "4G LTE" oznacza "Fourth Generation Long Term Evolution", który jest standardem technologii sieci komórkowej dla szybkiego transferu danych. Jest to zasadniczo najbardziej zaawansowana forma technologii sieci komórkowej czwartej generacji. "LTE" jest kluczowym elementem, wskazującym na technologię, która umożliwia te wysokie prędkości.

Po transmisji danych odbiornik ponownie łączy pofragmentowane bity danych, korzystając z zasad OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). Wiele pakietów danych jest wysyłanych do IPS (system protokołu internetowego) za pośrednictwem LTE. Jest on elastyczny, ponieważ wykorzystuje technologie antenowe MIMO (wiele wejść, wiele wyjść).

Kluczowe cechy:

Szybki internet mobilny: Teoretycznie maksymalna prędkość LTE wynosi 100 Mb/s. W praktyce jest to maksymalnie 15 Mb/s.

Szeroki obszar zasięgu: Zazwyczaj zapewnia to szerszy całkowity zasięg, ponieważ 4G LTE wykorzystuje pasma o niskiej i średniej częstotliwości, które mogą sięgać dalej i przenikać przez struktury.

Niskie opóźnienia dla aplikacji działających w czasie rzeczywistym: Niskie opóźnienia zapewnia technologia ODFMA obsługiwana przez technologię LTE, która zmniejsza opóźnienia podczas przesyłania dużych ilości danych.

Zastosowania:

• Łączenie różnych czujników i inteligentnych urządzeń w celu gromadzenia danych i zarządzania nimi.
• Usługi głosowe i inne aplikacje wrażliwe na czas są możliwe dzięki zmniejszonemu opóźnieniu.
• Użytkownicy mogą communicate w innych miastach i na całym świecie oraz pracować zdalnie dzięki LTE.

Czym jest 5G?

5G, czyli "Fifth Generation of Mobile Networks" to najnowszy standard technologii sieci komórkowych. Oferuje wysokie prędkości, mniejsze opóźnienia i większą pojemność niż wcześniejsze wersje, takie jak 4G. Osiąga się to poprzez zapewnienie transmisji danych o wysokiej przepustowości dla różnych urządzeń dzięki wykorzystaniu nowych częstotliwości radiowych, zaawansowanych systemów antenowych i architektury sieci.

5G, podobnie jak 4G LTE, również wykorzystuje OFDM i będzie działać w oparciu o te same zasady sieci mobilnej. Aby zapewnić większy poziom elastyczności i skalowalności, OFDM zostanie dodatkowo ulepszony przez nowy interfejs radiowy 5G NR (New Radio). Wiele nowych strategii projektowania interfejsu radiowego 5G NR, w tym nowy samodzielny projekt podramki TDD (Time Division Duplex), umożliwiło dalsze rozszerzenie 5G.

Kluczowe cechy:

Bardzo wysokie prędkości: 5G wykorzystuje wyższe pasma częstotliwości, takie jak fale milimetrowe (mmWave), aby zwiększyć przepustowość transmisji danych. Teoretycznie maksymalna prędkość 5G wynosi 20 Gb/s. Jest to znacznie szybciej niż maksymalna prędkość 4G, która wynosi 1 Gbps.

Niezwykle niskie opóźnienia: W porównaniu z poprzednimi sieciami, 5G znacznie zmniejsza opóźnienia, co ma zasadnicze znaczenie dla aplikacji wymagających reakcji w czasie rzeczywistym.

Ogromna łączność z urządzeniami: W celu poprawy jakości sygnału i przepustowości w zatłoczonych obszarach, 5G wykorzystuje anteny "Massive MIMO". Obejmuje ona wiele elementów antenowych, które mogą wysyłać i odbierać sygnały do wielu urządzeń jednocześnie.

Zastosowania:

• 5G jest wykorzystywana w takich zastosowaniach jak Internet rzeczy (IoT), samochody autonomiczne i strumieniowanie wysokiej jakości wideo HD.
• Technologia 5G rozszerza się na szeroki zakres, w tym zdalną chirurgię, samochody bez kierowcy i ulepszone korzystanie z mobilnego łącza szerokopasmowego.

Porównanie prędkości: 4G LTE vs. 5G

W codziennym użytkowaniu, 4G LTE oferuje prędkości rzędu 100 Mb/s, co jest wystarczające do streamingu, pobierania dużych plików i grania w większość gier online. Technologia 5G oferuje jednak znacznie wyższe prędkości. W idealnych warunkach 5G może osiągnąć prędkość do 20 Gb/s, czyli 10-100 razy większą niż 4G LTE. Sieci 5G nadal przewyższają 4G LTE nawet w rzeczywistych scenariuszach. Typy wdrożenia, niskopasmowe, średniopasmowe lub wysokopasmowe 5G określają to zachowanie w 5G. 5G zapewnia te wysokie prędkości dzięki zaawansowanej technologii, wykorzystującej wyższe pasma częstotliwości, aby umożliwić lepsze szybkości przesyłania danych.

Dzięki tym postępom użytkownicy mogą teraz pobrać film HD w ciągu kilku sekund i angażować się w działania w czasie rzeczywistym, takie jak gry online i wideokonferencje, prawie bez opóźnień. Doświadczenie mobilne zostało zrewolucjonizowane przez 4G LTE, ale 5G oferuje znacznie więcej niż tylko wyższe prędkości pobierania. Wiele nowych technologii, takich jak Internet rzeczy (IoT), autonomiczne samochody i inteligentne miasta, zostanie zbudowanych na bazie 5G.

Opóźnienie i szybkość reakcji

Opóźnienia w sieciach 4G LTE wynoszą zwykle od 30 do 70 ms, co jest wartością wystarczająco niską dla większości aplikacji mobilnych, ale nadal może powodować zauważalne opóźnienia w grach lub wideokonferencjach.

Opóźnienie 5G może zmniejszyć się do 1 milisekundy. 4G LTE ma większe opóźnienia w porównaniu do 5G ze względu na architekturę sieci, która jest mniej zoptymalizowana pod kątem minimalizacji opóźnień transmisji. Sieci 5G są zbudowane z bardziej wydajną obsługą danych i krótszymi interwałami ramek, co zmniejsza opóźnienia. Jest to idealne rozwiązanie dla aplikacji o znaczeniu krytycznym, takich jak zdalna chirurgia i automatyzacja produkcji w czasie rzeczywistym.

W zastosowaniach, w których nawet niewielkie opóźnienia mogą mieć duży wpływ na wrażenia użytkownika, w tym w grach online, wideokonferencjach i doświadczeniach rzeczywistości rozszerzonej, mniejsze opóźnienia 5G przekładają się na krótsze czasy reakcji. Aplikacje takie jak zdalna chirurgia, przetwarzanie danych w czasie rzeczywistym w inteligentnych miastach i samochody bez kierowcy będą wymagały niemal natychmiastowej reakcji. 5G ma na celu zarządzanie transmisją danych w czasie rzeczywistym w sposób, w jaki 4G nie może być ze względu na wyjątkowo niskie opóźnienia i ogromną pojemność.

Zasięg i dostępność

Ponieważ 4G LTE wykorzystuje pasma o niskiej i średniej częstotliwości, które mogą sięgać dalej i penetrować struktury, często zapewnia szerszy ogólny zasięg w porównaniu do 5G. Podczas gdy 5G zostało zaprojektowane do obsługi znacznie większej liczby urządzeń, 4G LTE może sobie z tym poradzić. Ponieważ te wyższe pasma częstotliwości nie są w stanie przenikać przez przeszkody, 5G oferuje znacznie większe prędkości, zwłaszcza w swoim wysokim paśmie widma, przy jednoczesnym ograniczeniu szerszego zasięgu w niektórych miejscach.

Dzięki zastosowaniu technologii takich jak massive MIMO i małe komórki, sieć 5G może jednocześnie łączyć ponad milion urządzeń na kilometr kwadratowy. Dzięki tej znaczącej poprawie w stosunku do wcześniejszych generacji sieci komórkowych, 5G jest idealnym rozwiązaniem dla środowisk o dużym zagęszczeniu urządzeń, takich jak inteligentne miasta lub duże imprezy sportowe.

Wysokopasmowa technologia 5G jest korzystna w branżach wymagających dużej przepustowości i minimalnego przeciążenia sieci. Jednak 4G LTE jest dobrą opcją pod względem zasięgu i spójności dla operacji w bardziej rozproszonych lub odległych obszarach ze względu na jego zdolność do pokonywania przeszkód i docierania do odległych lokalizacji.

Sieć 5G została zaprojektowana do obsługi połączonych branż przyszłości, w tym automatyzacji opartej na sztucznej inteligencji i robotyce. 5G to ewolucja sieci, którą należy wybrać, jeśli oczekuje się, że Twoja branża będzie się szybko rozwijać i wdrażać najnowocześniejsze technologie.

Kompatybilność urządzeń i ekosystem

4G LTE jest obecnie najpopularniejszą technologią sieci komórkowej, obsługiwaną przez szeroką gamę smartfonów, tabletów i urządzeń Internetu rzeczy. Chociaż obecnie jest ograniczona, urządzenia kompatybilne z 5G stają się coraz bardziej popularne. Ponieważ urządzenia te wykorzystują nową technologię, są one zazwyczaj droższe.

Smartfony i urządzenia IoT z funkcjami 5G stają się coraz bardziej przystępne cenowo w miarę rozwoju infrastruktury 5G. W porównaniu do LTE, infrastruktura 5G jest droższa i bardziej złożona. Aby sieć rdzeniowa mogła nadzorować operacje sieciowe, wymagana jest nowa architektura oparta na chmurze. Dlatego też, aby zbudować i obsługiwać sieci, 5G będzie wymagało więcej rozwoju i inwestycji niż LTE.

Koszt i przystępność

Pomiędzy 4G LTE i 5G, nawet jeśli dokładna różnica w cenie różni się w zależności od dostawcy i lokalizacji, 5G jest generalnie droższe niż 4G LTE. Wynika to z faktu, że najnowsza technologia wymaga większych inwestycji w infrastrukturę. Skutkuje to wyższymi kosztami planu transmisji danych dla konsumentów, ale 4G LTE jest nadal bardziej opłacalną opcją dla użytkowników, którzy nie potrzebują znacznie wyższych prędkości oferowanych przez 5G.

• Wdrożenie sieci:

Wdrożenie sieci 5G jest bardziej kosztowne w porównaniu z utrzymaniem istniejącej infrastruktury 4G LTE, co może skutkować wyższymi opłatami dla klientów.

• Koszt urządzenia:

Sieć 5G może również wiązać się z kosztami dla urządzeń wymagających możliwości 5G, które są zwykle droższe niż urządzenia obsługujące 4G LTE.

• Wykorzystanie danych:

Chociaż 5G zapewnia wyższe prędkości, użytkownicy, którzy mogą korzystać z dużych ilości danych, mogą napotkać wyższy wzrost kosztów po przejściu na usługi 5G.

Efektywność energetyczna i wpływ na środowisko

Nowoczesne sieci 4G LTE wykorzystują funkcje zarządzania energią w celu optymalizacji zużycia energii, zwłaszcza w stanie bezczynności, gdzie zużycie energii jest znacznie niższe. Ogólnie rzecz biorąc, sieci 4G LTE zużywają więcej energii niż starsze technologie komórkowe, takie jak 3G, ze względu na szybsze prędkości transmisji danych, które wymagają wyższych poziomów mocy podczas przesyłania danych.

Chociaż sieci 5G są bardziej energooszczędne niż 4G, mogą one nadal zużywać dużo energii ze względu na rosnącą przepustowość danych. Zużycie energii wzrasta również wraz z transmisją mmWave, przetwarzaniem brzegowym i gdy aplikacje takie jak Internet przedmiotów stają się bardziej kommon. Jednak sektor telekomunikacyjny wdraża innowacje i myśli nieszablonowo, aby umożliwić następujące działania.

• Energooszczędne chłodzenie, chipsety i przetwarzanie danych w celu obniżenia podstawowego zużycia energii.
• Inteligentne i dynamiczne zarządzanie rdzeniem i siecią RAN w celu zminimalizowania strat poprzez rekonfigurację lub selektywne wyłączanie niewykorzystywanych zasobów.
• Lepsze procedury instalacji i testowania w celu znalezienia i usunięcia nieefektywnych przyczyn nakładania się zasięgu komórek, zakłóceń RF i utraty sygnału.

Zrównoważony rozwój:

5G pomaga w inicjatywach na rzecz zrównoważonego rozwoju, wspierając zielone technologie, takie jak energooszczędna automatyzacja i inteligentne sieci. Badania sugerują, że pod względem bitów danych na kilowat, sieci 5G mogą być do 90% bardziej wydajne niż sieci 4G. W porównaniu do 4G, wykorzystuje to mniej sygnalizacji i wysyła dane szybciej. Do 2030 r. 5G może potencjalnie zmniejszyć emisję dwutlenku węgla o miliardy ton.

Przypadki użycia: Kiedy wybrać 4G LTE, a kiedy 5G?

Przypadki użycia 4G LTE:

• Mobilne łącza szerokopasmowe: Korzystanie ze smartfonów i tabletów w celu uzyskania dostępu do Internetu do celów takich jak przeglądanie stron internetowych, strumieniowanie wideo i korzystanie z aplikacji wymagających dużej ilości danych.
• Urządzenia IoT na dużych obszarach: Łączenie różnych czujników i inteligentnych urządzeń w celu gromadzenia danych i zarządzania nimi. Ten sam standard LTE dał początek konkurencyjnej kategorii znanej jako NB-IoT (Narrowband IoT), która jest przeznaczona do użytku między maszynami i odnotowała ogromny wzrost akceptacji.
• Sieci bezpieczeństwa publicznego: Zapewniają one służbom ratowniczym niezawodne, szybkie połączenie głosowe i transmisję danych w sytuacjach awaryjnych.
• Stały dostęp bezprzewodowy: W obszarach, w których opcje przewodowego dostępu szerokopasmowego są ograniczone, 4G LTE zapewnia niezawodną łączność z Internetem.

Przypadki użycia 5G:

• Aplikacje o wysokiej przepustowości: Szybkie prędkości transmisji danych 5G pozwalają na płynne strumieniowanie dużych plików wideo 4K, które wymagają dużej przepustowości. 5G może zapewnić wykonalne, wysokiej rozdzielczości doświadczenia VR i AR, które często wymagają strumieniowania wideo 4K z dużą przepustowością.
• Opieka zdrowotna: Technologia ubieralna, e-zdrowie, zdalna diagnostyka i operacje oraz wsparcie AI dla osób niepełnosprawnych.
• Pojazdy autonomiczne: Pojazdy autonomiczne muszą być w stanie przetwarzać informacje i wprowadzać niezbędne zmiany w jak najkrótszym czasie. Floty pojazdów autonomicznych będą mogły otrzymywać aktualizacje i wprowadzać modyfikacje dzięki bardzo niskim opóźnieniom, zwiększonej przepustowości i zasięgowi.
• Inteligentne miasta: Aby lepiej służyć swoim mieszkańcom, śledzić usługi użyteczności publicznej i mieć oko na infrastrukturę miejską, władze lokalne wykorzystują sieci 5G.

Przypadki użycia dla sieci hybrydowych: Firmy mogą korzystać z elastyczności rozwiązań brzegowych 5G i LTE zarówno w tymczasowych, jak i stałych lokalizacjach, bez utraty bezpieczeństwa, niezawodności, wydajności aplikacji czy prostoty zarządzania. Hybrydowe rozwiązania sieci rozległych (WAN) zapewniają wszystko, co jest niezbędne do utrzymania łączności między pracownikami i ważnymi technologiami.

Wnioski

Dzięki szerokiemu zasięgowi i niskim kosztom, 4G LTE nadal stanowi podstawę połączeń mobilnych, ale 5G oferuje przełomowe ulepszenia w zakresie prędkości, opóźnień i łączności. Decyzja między 4G LTE a 5G zależy od dostępności i indywidualnych potrzeb.

Oczywiste jest, że w debacie 4G LTE vs. 5G każda sieć może mieć swoje zalety. Najlepsza opcja dla ciebie będzie zależeć od twoich konkretnych potrzeb. Nawet jeśli 5G obiecuje znacznie większą łączność, mniejsze opóźnienia i szybsze prędkości, 4G LTE jest nadal niezawodną i wszechstronną opcją dla obszarów, które obecnie nie wymagają najnowocześniejszej wydajności. Najważniejszą rzeczą jest upewnienie się, że sieć jest w stanie sprostać wymaganiom zarówno teraźniejszości, jak i przyszłości, niezależnie od tego, czy przygotowujesz się do przejścia na technologię 5G, czy optymalizujesz ją pod kątem 4G LTE.