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4G/5G-Vergleich: Unterschiede, Erwartungen und Realität

4G- und 5G-Netzarchitekturen werden sich unterscheiden. Aber es kann sein, dass Organisationen und Endanwender für einige Zeit nicht alle Verbesserungen nutzen können.

In einer perfekten Welt verbessert jede Generation die guten Eigenschaften ihrer Vorgänger und gedeiht auf eine Weise, die frühere Generationen nicht bieten konnten. In gewisser Weise reagieren neue Generationen auf die Probleme der älteren Generationen.

Dies ist besonders relevant für neue Generationen von Mobilfunknetzen und Mobilfunktechnologien. Im Fall der vierten und der fünften Generation von drahtlosen Geräten zielt 5G darauf ab, nicht nur die 4G-Fähigkeiten zu übertreffen, sondern auch die Ziele von 4G für Geschwindigkeiten, Latenzzeiten und Zelldichte zu erreichen und zu übertreffen.

Die 4G-Ära brachte schon verschiedene, innovative Netzwerktrends, wie etwa das Wachstum des IoT, eine steigende Anzahl von Smartphones sowie entfernte und mobile Arbeitskräfte. Diese Trends entwickelten sich in den 2010er Jahren enorm und machten es notwendig, höhere Geschwindigkeiten und eine höhere Zelldichte zu unterstützen. Viele Experten hoffen, dass 5G die von 4G eingeführten Probleme und Versprechungen lösen wird.

Bevor Unternehmen jedoch auf den 5G-Zug aufspringen, müssen sie die Unterschiede zwischen 4G- und 5G-Netzwerkarchitekturen verstehen und vorhersehen, wie sich beide Architekturen auf ihren Geschäftsbetrieb auswirken könnten. Dieser Artikel geht intensiv auf diese Unterschiede ein und diskutiert, was die wichtigen Unterscheidungsmerkmale für Unternehmen weltweit bedeuten.

Definition der Unterschiede zwischen 4G und 5G

4G. Die vierte Generation der drahtlosen Kommunikation ist der Vorgänger von 5G und die vierte Generation der Mobilfunktechnologie. In den 2010er Jahren galt 4G als die neueste, innovativste Generation der Mobilfunktechnologie und erreichte innerhalb des Jahrzehnts die Allgegenwärtigkeit. Einige der Versprechungen von 4G umfassten eine verbesserte Zelldichte, verbesserte VoIP-Funktionen und eine höhere Bandbreite.

LTE wurde während der 4G-Blütezeit als 4G-Standard entwickelt. LTE ist der goldene, globale Standard für drahtloses Breitband und bildet die Grundlage für 5G-Netze. Sowohl 4G als auch LTE unterstützen verschiedene Traffic-Typen, bei denen frühere Generationen Schwierigkeiten hatten, und die 5G nun weiter verbessern muss.

5G. Die drahtlose fünfte Generation ist die neueste Entwicklung der Mobilfunktechnik. Kleine, frühe Implementierungen begannen Ende 2010, aber 5G wird erst Mitte der 2020er Jahre allgegenwärtig sein. Zu den Vorteilen von 5G gehören erhöhte Netzwerkgeschwindigkeiten und Echtzeit-Kommunikationsmöglichkeiten.

5G verfügt auch über verschiedene neue Funktionen und Fähigkeiten, einschließlich Network Slicing, orthogonales Frequenzmultiplexing (OFDM) und massives Multiple Input, Multiple Output (MIMO). Darüber hinaus kann 5G auch mit einem neuen Frequenzspektrum – der Millimeterwelle – arbeiten. Es kann Wellenlängen zwischen 30 GHz und 300 GHz verwenden, verglichen mit den Wellenlängen von 4G LTE unterhalb von 6 GHz. Aufgrund des Millimeterwellenspektrums erfordert 5G neue, kleinzellige Basisstationen für Betrieb und Funktion.

Die wichtigsten Unterschiede zwischen 4G- und 5G-Netzwerkarchitekturen sind:

  • Latenzzeit
  • mögliche Download-Geschwindigkeiten
  • Basisstationen
  • OFDM-Kodierung
  • Zelldichte

Vergleich der Unterschiede zwischen 4G und 5G

Der größte Unterschied zwischen 4G und 5G ist die Latenzzeit. 5G verspricht Latenzzeiten unter 1 ms, während die Latenzzeiten bei 4G von 60 ms bis 98 ms reichen. Und während 4G verschiedene VoIP-Funktionen einführte, baut 5G auf den Versprechungen schneller potenzieller Download-Geschwindigkeiten auf und erweitert sie. OFDM kann diese Geschwindigkeiten unterstützen, da es die Daten auf verschiedenen Frequenzen codiert, um Störungen zu vermeiden.

Ein weiterer wesentlicher Unterschied zwischen 4G und 5G ist die Basisstation, die zur Übertragung von Signalen benötigt wird. Wie seine Vorgänger sendet auch 4G Signale von großen Mobilfunkmasten. 5G verwendet jedoch die Kleinzellentechnologie aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeiten und Millimeterwellenfrequenzen. Anstatt einige große Türme für Mobilfunk-Basisstationen zu verwenden, setzen 5G-Mobilfunkanbieter bei den sehr hohen Frequenzen an weitaus mehr Standorten viel mehr Antennen für kleine Zellen ein, die etwa so groß wie Pizzaschachteln sind.

Aufgrund der Millimeterwellenfrequenz müssen die Netzbetreiber kleine Zellen in verschiedenen Bereichen einsetzen. Während die Frequenz höher ist, als es die Mobilfunktechnologie bisher jemals gesehen hat, weist die Millimeterwelle schwächere Signale auf, die sich über kürzere Distanzen ausbreiten. Kleinzellenstationen müssen häufig in 5G-fähigen Gebieten platziert werden, um sicherzustellen, dass die Signale überhaupt die Benutzer und Unternehmen erreichen können.

Während sich 4G und 5G in vielerlei Hinsicht unterscheiden, will 5G dort ansetzen, wo 4G nicht zufriedenstellen konnte.
Abbildung 1: Während sich 4G und 5G in vielerlei Hinsicht unterscheiden, will 5G dort ansetzen, wo 4G nicht zufriedenstellen konnte.

Die Kleinzellentechnologie ermöglicht es 5G, eine stärkere Zelldichte zu erreichen und die Netzwerkkapazität zu erhöhen. Während dies auch Versprechungen von 4G waren, wird 5G hoffentlich von dem lernen, was sein Vorgänger nicht erreicht hat. 4G hat seine hohen Ziele für die allgemeine Geschwindigkeit nie vollständig erreicht. Mit 5G werden die Netzwerke dichter, das heißt, sie haben mehr Kapazität, um mehr Benutzer und Geräte zu unterstützen, was zu einer höheren Geräte- und Verbindungskapazität führt.

Vergleich von Latenz, Geschwindigkeit und Bandbreite

Latenz. Der größte Unterschied zwischen 4G und 5G ist die Latenz. 5G verspricht eine geringe Latenzzeit unter 1 ms, während 4G eine Latenzzeit von 60 ms bis 98 ms aufweist. Darüber hinaus bringt eine geringere Latenz auch Fortschritte in anderen Bereichen mit sich, zum Beispiel höhere Download-Geschwindigkeiten.

Mögliche Download-Geschwindigkeiten. Während 4G verschiedene VoIP-Funktionen einführte, geht 5G auf das Versprechen schnellerer potenzieller Download-Geschwindigkeiten ein und verbessert diese. Die Download-Geschwindigkeiten von 4G erreichen 1 GBit/s. Das Ziel von 5G ist es, diese Geschwindigkeit zu verzehnfachen, um eine maximale Download-Geschwindigkeit von 10 GBit/s zu erreichen.

Basisstationen. Ein weiterer wichtiger Unterschied zwischen 4G und 5G ist verwendete Basisstation, die zur Übertragung von Signalen erforderlich sind. Wie seine Vorgänger überträgt 4G Signale von Mobilfunkmasten. Auch 5G wird weiterhin Mobilfunkmasten für seine niedrigeren Frequenzspektren verwenden. Für die neuen hohen Frequenzen setzt 5G jedoch aufgrund des Millimeter-Wellenfrequenzniveaus (mm-Welle) auf Kleinzellentechnologie. Diese Kleinzellen sind kompakt und nur so groß wie eine Pizzaschachtel oder lassen sich in Straßenbeleuchting integrieren.

Die Frequenz ist zwar höher als die, die die bisherige Zelltechnologie erreicht hat, aber die mm-Welle hat schwächere Signale, die sich nur über kürzere Entfernungen ausbreiten. Deshalb müssen mehr kleine Zellstationen in einem Gebiet platziert werden, um sicherzustellen, dass die Signale die Nutzer erreichen.

Die niedrigen Frequenzen sind daher für den ländlichen Raum mit großen ENtfernungen interessant, während die hohen Frequenzspektren sich besser für Ballungszentren wie Städte eignen.

OFDM-Kodierung. OFDM wird verwendet, um verschiedene drahtlose Signale in separate Kanäle aufzuspalten, um Interferenzen zu vermeiden, wodurch auch eine größere Bandbreite bereitgestellt werden kann. Weil OFDM Daten auf verschiedenen Frequenzen kodiert, kann dies die 4G- und 5G-Download-Geschwindigkeiten erhöhen, da diese Netzwerke ihre eigenen Signalkanäle haben und nicht einen gemeinsamen. 4G arbeitet mit 20 MHz-Kanälen, während 5G Kanäle von 100 MHz bis 800 MHz verwendet.

Zelldichte. Die Technologie der kleinen Zellen ermöglicht es 5G, eine höhere Zellendichte zu erreichen und die Netzkapazität zu erhöhen. Dies waren zwar auch Versprechungen für 4G, aber 5G wird hoffentlich dort Erfolg haben, wo sein Vorgänger hinterherhinkt. 4G hat die hohen Ziele für allgemeine Geschwindigkeiten nie ganz erreicht. Mit 5G sollen die Netze dichter werden, was bedeutet, dass sie mehr Kapazität aufweisen, um mehr Benutzer und angeschlossene Geräte zu unterstützen. Das führt zu einer erhöhten Kapazität für mobile Geräte und Verbindungen.

Trotz der angepriesenen Fortschritte von 5G ist Geduld angesagt, da die Versprechen nicht am ersten Tag eintreffen werden. Die Netzbetreiber brauchen Zeit, um die Mängel und Diskrepanzen herauszuarbeiten, die 5G verursachen könnte.

Werfen Sie einen Blick zurück auf die Geschichte der Mobilfunktechnologie und sehen Sie, wie sich Download-Geschwindigkeiten und Latenzzeiten im Laufe der Generationen verändert haben.
Abbildung 2: Werfen Sie einen Blick zurück auf die Geschichte der Mobilfunktechnologie und sehen Sie, wie sich Download-Geschwindigkeiten und Latenzzeiten im Laufe der Generationen verändert haben.

Erwartungen versus Realität

Frühe technologische Versprechen sind nicht immer garantiert. Unternehmen, die Unterschiede zwischen 4G und 5G für ihre Netzwerkarchitektur bewerten wollen, sollten einen Schritt zurücktreten und sich erst einmal ansehen, was 4G versprochen hat, was es tatsächlich liefert und was das für die Realität von 5G bedeuten könnte. Vorsicht ist der Schlüssel, denn Ziele bedeuten nicht immer Realität.

Ein Ziel von 4G war zum Beispiel, dass es allgemeine Geschwindigkeiten von 100 MBit/s bis 1 GBit/s erreichen sollte. In Wirklichkeit lagen diese Geschwindigkeiten bei durchschnittlich 7 MBit/s bis 43 MBit/s. Das bedeutet nicht, dass 4G schlecht ist oder dass die ursprünglichen Ziele Lügen waren. Stattdessen bilden diese Ziele von 4G die Grundlage dafür, was 5G erreichen soll und könnte. Die Download-Geschwindigkeiten und Latenzziele von 5G sind beispielsweise eine Erweiterung der ursprünglichen Ziele von 4G.

5G wird nicht alle seine Ziele am ersten Tag erreichen. Die neuen Errungenschaften könnten Jahre dauern oder gar nicht erst eintreten. Für Unternehmen und Netzwerkteams ist es von entscheidender Bedeutung zu verstehen, dass sich die Erwartungen und Realitäten von 4G und 5G gegenseitig ausschließen.

Obwohl 5G den Betrieb verbessern kann, erfüllt es möglicherweise nicht sofort die Erwartungen. Dennoch hat 5G das Potenzial, den Betrieb zu verbessern und die Mängel zu beheben, die 4G nicht abgestellt hat. Wie 5G dies auf langfristige, globale Weise tut, ist noch nicht absehbar.

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