4G vs. 5G – Vergleich von Technologie und Geschwindigkeit

4G LTE vs. 5G-Mobilfunknetze: Vergleich von Geschwindigkeit, Abdeckung, Latenz und Technologie

4G und 5G sind zwei Generationen der Mobilfunktechnologie, die Smartphones, Tablets, Routern, Fahrzeugen und vernetzten Geräten drahtlosen Internetzugang ermöglichen. Obwohl 5G der neuere und technisch fortschrittlichere Standard ist, fällt der Unterschied nicht immer so deutlich aus, wie es Marketingmaterialien vermuten lassen. Eine starke 4G-LTE-Verbindung kann eine schwache oder überlastete 5G-Verbindung manchmal übertreffen – insbesondere dann, wenn sich das Smartphone mit 5G im Low-Band-Bereich und einem begrenzten Frequenzspektrum verbindet.

Die wichtigsten Unterschiede betreffen die Downloadgeschwindigkeit, die Latenz, die Netzkapazität, die Frequenzbänder und die Anzahl der Geräte, die gleichzeitig versorgt werden können. 5G bietet deutlich höhere theoretische Grenzwerte und wurde für Anwendungen entwickelt, die weit über das gewöhnliche Surfen mit dem Smartphone hinausgehen. Die tatsächliche Leistung hängt jedoch vom Mobilfunkanbieter, dem verfügbaren Spektrum, der Entfernung zum Mobilfunkmast, der lokalen Netzauslastung, Gebäuden, dem Gelände sowie davon ab, ob das Netz eine 5G-Non-Standalone- oder eine echte 5G-Standalone-Architektur verwendet.

📡 4G LTE – Hintergrund und wichtigste Eigenschaften

Die Mobilfunktechnologie der vierten Generation wurde etwa 2009 und 2010 kommerziell verfügbar und ersetzte die deutlich langsameren 3G-Netze. Der Begriff 4G bezeichnet gewöhnlich LTE und seine leistungsfähigeren Weiterentwicklungen, darunter LTE-Advanced und LTE-Advanced Pro. Diese Technologien führten eine vollständig IP-basierte Netzarchitektur, Carrier Aggregation, moderne Antennensysteme und eine deutlich bessere Unterstützung für Videostreaming, mobile Anwendungen und Internetanrufe ein.

LTE wurde während seiner langen kommerziellen Nutzungsdauer erheblich weiterentwickelt, weshalb nicht jede 4G-Verbindung die gleiche Leistung bietet. Die ersten LTE-Netze waren vergleichsweise einfach aufgebaut, während LTE-Advanced mehrere Frequenzbänder bündeln und Technologien wie 4×4 MIMO und 256-QAM nutzen kann, um deutlich höhere Geschwindigkeiten zu erreichen. Nach den Zielvorgaben der ITU für IMT-Advanced-Systeme wurden maximale Datenraten von 100 Mbps bei hoher Mobilität und 1 Gbps bei niedriger Mobilität festgelegt. Im normalen Alltag erreichen Nutzer jedoch meist deutlich niedrigere Geschwindigkeiten.

📶 5G – Hintergrund und wichtigste Eigenschaften

Die Mobilfunktechnologie der fünften Generation erreichte ab 2019 erste kommerzielle Kunden und führte eine neue Funkschnittstelle mit der Bezeichnung 5G NR ein, also New Radio. Sie kann in niedrigen, mittleren und hohen Frequenzbereichen betrieben werden. Dadurch können Mobilfunkanbieter eine Balance zwischen Abdeckung, Kapazität und maximaler Geschwindigkeit herstellen. 5G unterstützt außerdem breitere Funkkanäle, fortschrittlichere Massive-MIMO-Antennensysteme, Beamforming und eine deutlich höhere Verbindungsdichte als frühere Mobilfunkgenerationen.

Es gibt zwei grundlegende Formen des 5G-Ausbaus. 5G Non-Standalone, kurz NSA, kombiniert den 5G-Funkzugang mit Elementen eines bestehenden 4G-Kernnetzes. Dadurch konnten die ersten Ausbaustufen schneller und kostengünstiger umgesetzt werden. 5G Standalone, kurz SA, verwendet einen eigenen 5G-Kern und kann mehr der ursprünglich vorgesehenen Vorteile dieser Technologie bereitstellen, darunter eine geringere Latenz, Network Slicing und eine bessere Unterstützung industrieller Systeme sowie einer sehr großen Zahl vernetzter Geräte.

1. 🚀 Download- und Uploadgeschwindigkeiten

4G: Unter alltäglichen Bedingungen erreicht eine herkömmliche 4G-LTE-Verbindung häufig Downloadgeschwindigkeiten von ungefähr 10 bis 100 Mbps. Gut ausgebaute LTE-Advanced-Netze können 100 Mbps überschreiten und mehrere hundert Megabit pro Sekunde erreichen, wenn Frequenzspektrum, Signalqualität und Netzkapazität günstig sind. Die theoretische Leistung kann bei fortschrittlichen Konfigurationen annähernd 1 Gbps betragen. Solche Werte sollten jedoch nicht als normale Erfahrung jedes Nutzers angesehen werden.

5G: Praktische 5G-Downloadgeschwindigkeiten liegen häufig zwischen etwa 100 und 500 Mbps, wobei die Unterschiede zwischen den einzelnen Netzen enorm sein können. 5G im mittleren Frequenzbereich kann mehrere hundert Megabit pro Sekunde liefern, während eine gut implementierte High-Band- oder mmWave-Verbindung Geschwindigkeiten von über 1 Gbps ermöglichen kann. Die Anforderungen der ITU für IMT-2020 sehen eine theoretische maximale Downloadrate von 20 Gbps und eine Uploadrate von 10 Gbps vor. Diese Werte beschreiben jedoch ideale technische Möglichkeiten und nicht die typischen Geschwindigkeitstests von Verbrauchern.

2. ⏱️ Latenz und Reaktionsgeschwindigkeit

4G: Gute LTE-Netze erreichen in der Praxis gewöhnlich eine Latenz von etwa 30 bis 50 Millisekunden, wobei die Ergebnisse besser oder deutlich schlechter ausfallen können. Das ist schnell genug für das Surfen im Internet, Videotelefonie, soziale Netzwerke, Cloud-Anwendungen und die meisten Online-Spiele. Bei kompetitivem Gaming, der Fernsteuerung von Maschinen und anderen Aufgaben, die eine nahezu sofortige Kommunikation erfordern, können Verzögerungen jedoch spürbar werden.

5G: 5G wurde entwickelt, um die Latenz im Funknetz deutlich zu reduzieren. Die Leistungsanforderungen von IMT-2020 nennen unter festgelegten Testbedingungen 4 Millisekunden für Enhanced Mobile Broadband und 1 Millisekunde für hochzuverlässige Kommunikation mit niedriger Latenz. Die gesamte Internetlatenz liegt normalerweise höher, weil die Daten weiterhin durch das Kernnetz des Anbieters, externe Server und das übrige Internet übertragen werden müssen. Die größten Verbesserungen werden von 5G Standalone, Edge Computing und entsprechend optimierten Anwendungen erwartet – nicht allein vom 5G-Symbol auf dem Display.

3. 🗺️ Netzabdeckung und Signalreichweite

4G: Da die Mobilfunkanbieter viele Jahre in den Ausbau und die Optimierung von LTE investiert haben, bietet 4G im Allgemeinen eine breitere und ausgereiftere Abdeckung. LTE-Bänder mit niedrigen Frequenzen reichen relativ weit und durchdringen Wände besser als höhere Frequenzen. Deshalb sind sie in ländlichen Gebieten und innerhalb von Gebäuden besonders wertvoll. Für Telefonate, Navigation und einen zuverlässigen alltäglichen Internetzugang kann ein starkes 4G-Signal weiterhin nützlicher sein als eine schwache 5G-Abdeckung.

5G: Die 5G-Abdeckung hängt stark von der verwendeten Frequenz ab. 5G im Low-Band-Bereich deckt große Gebiete ab, bietet gegenüber LTE aber möglicherweise nur eine moderate Geschwindigkeitssteigerung. Das mittlere Frequenzspektrum stellt dagegen ein gutes Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Reichweite her. High-Band-mmWave kann eine außergewöhnlich hohe Kapazität und Gigabitgeschwindigkeiten liefern, hat jedoch eine kurze Reichweite. Außerdem werden diese Signale leichter durch Wände, Bäume, Fahrzeuge und sogar durch die Position des Nutzers im Verhältnis zur Antenne beeinträchtigt.

4. 🏙️ Netzkapazität und Überlastung

4G: LTE kann große Kundenzahlen effektiv versorgen, stößt in Stadien, Innenstädten, Flughäfen und anderen dicht besiedelten Gebieten jedoch an Kapazitätsgrenzen. Wenn viele Menschen dieselbe Funkzelle und dieselben Spektrumressourcen nutzen, können die individuellen Geschwindigkeiten trotz eines starken Signals deutlich sinken. Funktionen von LTE-Advanced verbessern zwar die Effizienz, doch die Architektur wurde entwickelt, bevor der heutige enorme Anstieg des Videodatenverkehrs und der Zahl vernetzter Geräte einsetzte.

5G: Eine höhere Kapazität gehört zu den wichtigsten Vorteilen von 5G und kann in der Praxis wichtiger sein als die maximale Geschwindigkeit. Breitere Kanäle, Massive MIMO, Beamforming und eine effizientere Nutzung des verfügbaren Spektrums ermöglichen es einem kompatiblen Netz, in derselben Region mehr Datenverkehr zu bewältigen. Die IMT-2020-Spezifikationen sehen in bestimmten Szenarien für massive Machine-Type Communications eine Verbindungsdichte von bis zu einer Million Geräten pro Quadratkilometer vor.

5. 📱 Geräte, Akkulaufzeit und Verfügbarkeit

4G: Nahezu jedes moderne Smartphone und jeder mobile Router unterstützt 4G, darunter auch günstige und ältere Geräte. LTE-Modems sind ausgereift, weitgehend kompatibel und ermöglichen bei stabilen Signalbedingungen häufig eine lange Akkulaufzeit. Nutzer können außerdem auf einen großen Markt günstiger gebrauchter Smartphones, industrieller Modems und stationärer WLAN-Router zurückgreifen, ohne die neueste Hardware kaufen zu müssen.

5G: Für den Zugang zu 5G sind ein kompatibles Modem, geeignete Antennen, die Unterstützung durch den Mobilfunkanbieter und ein Tarif erforderlich, der 5G-Konnektivität erlaubt. Moderne 5G-Geräte sind deutlich effizienter als die erste Generation von 5G-Smartphones. Der Akkuverbrauch kann jedoch weiterhin steigen, wenn ein Gerät ständig nach 5G sucht oder zwischen 4G und 5G wechselt. Die Kompatibilität unterscheidet sich außerdem je nach Land, da ein Smartphone die jeweiligen Low-Band-, Mid-Band- oder mmWave-Frequenzen des örtlichen Anbieters unterstützen muss.

6. 🧠 Netzarchitektur und fortschrittliche Funktionen

4G: LTE wurde in erster Linie entwickelt, um schnelles mobiles Breitband und eine vollständig IP-basierte Plattform für Dienste wie Voice over LTE bereitzustellen. Das ausgereifte Kernnetz bietet eine zuverlässige Verbindung und bleibt weiterhin unverzichtbar, da viele 5G-Ausbauprojekte für die Signalisierung oder die Ausweichabdeckung noch auf 4G angewiesen sind. Für spezialisierte virtuelle Netze, industrielle Kommunikation mit extrem niedriger Latenz und sehr dichte Installationen des Internets der Dinge bietet 4G jedoch nur begrenzte Möglichkeiten.

5G: Ein vollständiges 5G-Standalone-Netz führt eine cloudorientierte Kernnetzarchitektur ein, die Network Slicing unterstützt. Damit kann ein Anbieter logische Netzwerksegmente erstellen, die auf unterschiedliche Anforderungen optimiert sind, beispielsweise hohe Bandbreite, niedrige Latenz oder zuverlässige Maschinenkommunikation. Diese Funktionen sind besonders für Fabriken, private Netzwerke, vernetzte Infrastruktur, intelligente Häfen und fortschrittliche Unternehmensanwendungen relevant, auch wenn normale Smartphone-Nutzer sie nicht unmittelbar wahrnehmen.

7. 🎬 Das alltägliche Interneterlebnis

4G: Für Messaging, Websurfen, Musikstreaming, Navigation und Full-HD-Videos ist eine stabile 4G-Verbindung normalerweise mehr als ausreichend. Selbst 4K-Streaming benötigt in der Regel deutlich weniger Bandbreite, als ein leistungsfähiges LTE-Advanced-Netz bereitstellen kann. Die wichtigsten Einschränkungen zeigen sich beim Herunterladen sehr großer Dateien, bei der Nutzung von mobilem Breitband als Internetanschluss für den Haushalt oder wenn viele andere Kunden dieselbe Funkzelle verwenden.

5G: 5G kann das Herunterladen von Apps, Cloud-Backups, Betriebssystem-Updates und großen Videodateien deutlich beschleunigen. Die zusätzliche Kapazität ist auch hilfreich, wenn ein Smartphone als Hotspot für mehrere Computer genutzt wird oder ein 5G-Router den Festnetzanschluss ersetzt. Bei einfachen Websites und beim Messaging kann der wahrgenommene Unterschied jedoch gering sein, weil die Antwortzeit des Servers, das Seitendesign und die Leistung des Smartphones wichtiger sein können als die reine Netzwerkgeschwindigkeit.

8. 💰 Kosten und praktischer Nutzen

4G: 4G-Geräte und Datentarife sind weit verbreitet und zu wettbewerbsfähigen Preisen erhältlich. Dadurch ist LTE eine sinnvolle Option für Kunden mit moderaten Anforderungen. Besonders attraktiv bleibt 4G dort, wo die 5G-Abdeckung noch lückenhaft ist oder Anbieter für den Hochgeschwindigkeitszugang teurere Tarife verlangen. Die Entscheidung für ein gutes LTE-Netz kann einen größeren praktischen Nutzen bieten, als für 5G zu bezahlen, wenn diese Technologie an den tatsächlichen Einsatzorten des Geräts nur selten verfügbar ist.

5G: In vielen Märkten bieten Mobilfunkanbieter den 5G-Zugang inzwischen ohne Aufpreis in gewöhnlichen Tarifen an. Premiumtarife können jedoch mehr Datenvolumen oder höhere Geschwindigkeitsgrenzen enthalten. Beim Kauf eines neuen Smartphones ist ein 5G-Gerät durchaus empfehlenswert, da es eine bessere Zukunftskompatibilität bietet und möglicherweise länger sinnvoll genutzt werden kann. Der größte Nutzen entsteht für Anwender mit guter lokaler Abdeckung, hohem Datenverbrauch oder einem Bedarf an schnellem mobilen Hotspot- und Festnetz-Ersatz über das Mobilfunknetz.

📊 Vergleich der technischen Spezifikationen von 4G und 5G

Die folgende Tabelle vergleicht die wichtigsten technischen Eigenschaften von 4G-LTE- und 5G-Netzen. Berücksichtigt werden unter anderem die theoretische Leistung, typische Fähigkeiten unter realen Bedingungen, die Architektur und die verwendeten Frequenzbereiche. Tatsächliche Geschwindigkeiten, Latenzzeiten und die Abdeckung können je nach Mobilfunkanbieter, Frequenzband, Netzauslastung, Gerät und Standort erheblich variieren.

✅ Vor- und Nachteile von 4G

Vorteile: 4G bietet eine umfangreiche Abdeckung, breite Gerätekompatibilität und mehr als ausreichende Geschwindigkeit für die meisten alltäglichen mobilen Aktivitäten. Die Technologie ist ausgereift, zuverlässig und in preisgünstigen Smartphones, Routern und Industrieanlagen verfügbar. LTE im Low-Band-Bereich funktioniert außerdem über große Entfernungen gut und bietet in vielen Fällen einen besseren Empfang innerhalb von Gebäuden als hochfrequentes 5G.

Nachteile: LTE bietet eine geringere Kapazität und niedrigere Maximalgeschwindigkeiten als 5G, insbesondere an überlasteten Standorten in Städten. Die höhere Latenz macht 4G weniger geeignet für zukünftige industrielle, automatisierte und sicherheitskritische Anwendungen. Obwohl modernes 4G äußerst schnell sein kann, verhindern Netzüberlastung und begrenzte Frequenzressourcen häufig, dass Nutzer das theoretische Potenzial erreichen.

✅ Vor- und Nachteile von 5G

Vorteile: 5G bietet höhere Geschwindigkeiten, eine potenziell niedrigere Latenz und eine deutlich größere Kapazität für Nutzer und vernetzte Geräte. Die flexiblen Spektrumoptionen ermöglichen es Mobilfunkanbietern, Netze für eine großflächige Abdeckung, dichten Stadtverkehr oder eine sehr hohe lokale Leistung aufzubauen. Standalone-Architektur, Network Slicing und Edge Computing eröffnen außerdem Möglichkeiten, die weit über schnellere Smartphone-Downloads hinausgehen.

Nachteile: Die Leistung von 5G ist uneinheitlich, da Low-Band-, Mid-Band- und mmWave-Verbindungen völlig unterschiedliche Ergebnisse liefern können. Die Abdeckung kann lückenhaft sein, hochfrequente Signale haben nur eine begrenzte Reichweite und manche Netze sind über eine Non-Standalone-Architektur weiterhin von einem 4G-Kernnetz abhängig. Ein 5G-Smartphone kann daher das 5G-Symbol anzeigen, ohne gegenüber einer starken LTE-Advanced-Verbindung eine deutliche Verbesserung zu bieten.

🏆 Abschließendes Urteil

5G ist technisch der klare Gewinner, da die Technologie höhere potenzielle Geschwindigkeiten, eine niedrigere Latenz, eine bessere Effizienz und eine deutlich größere Netzkapazität bietet. Für intensive Datennutzung, mobile Hotspots, Fixed Wireless Access und eine langfristige Gerätekompatibilität ist 5G die bessere Wahl. Dennoch ist die Qualität der Abdeckung wichtiger als die Nummer der Mobilfunkgeneration. Ein starkes LTE-Advanced-Signal kann weiterhin ein besseres Nutzererlebnis bieten als eine weit entfernte oder überlastete 5G-Verbindung.

Für die meisten Käufer, die ein neues Smartphone erwerben, ist ein 5G-kompatibles Modell eine sinnvolle Entscheidung, sofern es die lokalen Frequenzbänder des jeweiligen Anbieters unterstützt. Nutzer, die bereits ein zuverlässiges 4G-Smartphone besitzen, müssen nicht unbedingt allein wegen des alltäglichen Surfens, der Kommunikation oder des Videostreamings aufrüsten. Die praktische Entscheidung sollte sich an den lokalen Abdeckungskarten, unabhängigen Geschwindigkeitstests, der Gerätekompatibilität und dem tatsächlichen Preis des Mobilfunktarifs orientieren.

📚 Quellen

• ITU – IMT-Advanced- und 4G-Leistungsziele
• ITU – Detaillierte Spezifikationen der IMT-2020-Funkschnittstellen
• 3GPP – Überblick über das 5G-System
• GSMA – 5G-Netze und Technologie
• Ericsson – Überblick über die 5G-Technologie