Was ist 5G? Geschwindigkeiten, Abdeckung, Vergleiche und mehr

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Jahrelang war die 5G-Mobilfunkvernetzung die goldene Gans, nach der viele Hersteller und Betreiber von Mobilgeräten strebten. Und heute ist dieser Traum mehr denn je Realität. 5G-Konnektivität ist auf allen Geräten zu finden, von iPhones über Android-Hardware bis hin zu einigen Mobilgeräten von Drittanbietern. Aber ist zwischen 5G und 4G/LTE wirklich ein so großer Unterschied? Die einfache Antwort lautet ja, aber nichts ist jemals nur schwarz und weiß, insbesondere wenn es um Verbrauchertechnologie geht.

Aber keine Sorge: Wir bei Digital Trends forschen und arbeiten schon seit langem mit 5G-Geräten. Um Ihnen dabei zu helfen, sich durch die Untiefen dieses Themas zu kämpfen, haben wir diesen 5G-Leitfaden zusammengestellt, der Ihnen das gesamte mobile Know-how vermittelt, das Sie benötigen.

Was ist 5G?

Mavenir

Einfach ausgedrückt ist 5G die fünfte Generation mobiler Netzwerke, die langsam 4G/LTE-Netzwerke ersetzt. Und 5G bietet das Potenzial für deutlich schnellere Download- und Upload-Geschwindigkeiten als 4G-Netzwerke sowie eine deutlich geringere Latenz – die Zeit, die Geräte benötigen, um mit drahtlosen Netzwerken zu kommunizieren.

Darüber hinaus sind 5G-Netzwerke von Natur aus effizienter und verarbeiten mehr Verbindungen pro Turm und mit höheren Geschwindigkeiten pro Gerät. Sie sind auch für ein breiteres Spektrum an Funkfrequenzen (Spektrum) ausgelegt, was den Netzbetreibern neue Möglichkeiten in den mittleren und extrem hochfrequenten (EHF) mmWave-Bändern (Millimeterwellen) eröffnet, ihr Netzwerkangebot zu erweitern. Da 5G eine völlig neue Technologie ist, die auf neuen Frequenzen und Systemen betrieben wird, sind reine 4G-Telefone mit den neuen 5G-Netzwerken nicht kompatibel.

Die ersten 5G-Netze wurden 2019 in Betrieb genommen, aber der Grundstein für das Netz der nächsten Generation wurde schon Jahre zuvor gelegt. Die 5G-Standardarchitektur wurde 2016 geschaffen. Ab diesem Zeitpunkt konnten alle beteiligten Unternehmen und Personen sowohl auf der Netz- als auch auf der Verbraucherseite mit der Herstellung von Geräten beginnen, die dem neuen 5G-Standard entsprechen.

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Zu diesem Zeitpunkt hat 5G noch nicht die vollständige Marktsättigung erreicht – aber es ist nah dran. Es bedarf beträchtlicher Investitionen, um ein völlig neues Netzwerk aufzubauen. Beispielsweise dauerte es nach der ersten Einführung in den USA im Jahr 2010 etwa drei Jahre, bis 4G/LTE den Mainstream-Status erreichte. Allerdings hatte 4G/LTE nicht die gleichen Anfangsschwierigkeiten wie die neuere 5G-Technologie, da es im Vergleich einfacher zu implementieren war. Alle großen US-Carrier verwendeten die gleiche grundlegende 4G/LTE-Technologie.

Bei 5G mussten die Netzbetreiber einzigartige Ansätze verfolgen, um bestehende 4G/LTE-Bereitstellungen zu umgehen und gleichzeitig Lizenzen für die höheren Frequenzen zu erwerben, die erforderlich sind, um das größte Versprechen von 5G zu erfüllen: ultraschnelle Gigabit-Geschwindigkeiten. Das hat mehr Zeit in Anspruch genommen, und auf dem Weg dorthin gab es einige Hindernisse.

Es wird wahrscheinlich noch ein oder zwei Jahre dauern, bis 5G das weltweit dominierende Netzwerk wird, aber wir kommen diesem Ziel definitiv näher, insbesondere in den USA. T-Mobile rühmt sich bereits damit, dass seine schnellste 5G-Abdeckung für 260 Millionen Menschen verfügbar ist, und erwartet, dass diese Zahl auf über 300 Millionen anwachsen wird. Obwohl T-Mobile einen großen Vorsprung gegenüber seinen Konkurrenten hatte, holen die anderen Unternehmen schnell auf. Vor nicht allzu langer Zeit gab Verizon bekannt, dass es die 200-Millionen-Marke überschritten habe.

Diese Zahlen beziehen sich außerdem nur auf die erweiterten 5G-Netze der Netzbetreiber. Je nach Netzbetreiber erreicht das Standard-Low-Band-5G bereits 85 bis 95 Prozent der US-Bevölkerung. Diese Frequenzen im unteren Bandbereich liefern zwar nicht die gleichen beeindruckenden Geschwindigkeiten, bieten aber andere Vorteile – und die Möglichkeit, 4G/LTE zu ersetzen.

Wie funktioniert die 5G-Netzwerktechnologie?

O-RAN-Allianz

Wie 4G nutzt auch die 5G-Technologie ein breites Spektrum an Funkfrequenzen, kann aber auf einer breiter Reichweite als aktuelle Netzwerke. Bei 5G gibt es drei verschiedene Frequenzbereiche, die auf unterschiedliche Weise funktionieren. Die gängigste Form von 5G wurde traditionell als Sub-6 bezeichnet, wurde aber in letzter Zeit in zwei Unterkategorien unterteilt. Darüber hinaus gibt es mmWave, das auf deutlich höheren Frequenzen arbeitet – mit einigen wichtigen Kompromissen.

Sub-6 (Tiefband): Der Begriff Sub-6 ist die Abkürzung für Sub-6GHz und umfasst technisch gesehen alle 5G-Frequenzen, die unterhalb dieser 6-GHz-Schwelle liegen. In den frühen Tagen von 5G bestand dieses Spektrum jedoch fast ausschließlich aus Niederfrequenzen unter 2 GHz – demselben Spektrum, das jahrelang von 2G-, 3G- und 4G/LTE-Netzwerken verwendet wurde. Die meisten Netzbetreiber begannen ihre 5G-Implementierungen mit diesen Frequenzen, da dies der einfachste und kostengünstigste Einstieg war. 5G-Hardware konnte dieselben Türme und Funkwellen nutzen, die auch der 4G/LTE-Dienst nutzte, und da Niederfrequenzen viel weiter reichen und müheloser Wände, Bäume und andere Hindernisse durchdringen, mussten die Netzbetreiber auch nicht viele neue Türme errichten, um Gebiete mit 5G-Abdeckung abzudecken. Die Verwendung dieses Niederfrequenzspektrums hatte jedoch einen Nachteil: Die 5G-Leistung war nicht wesentlich schneller als die der vorherigen 4G/LTE-Dienste. Tatsächlich könnte es in einigen Fällen sogar langsamer sein, da der 5G-Verkehr den älteren 4G/LTE-Signalen, die dieselben Frequenzen nutzen, digital Vorfahrt gewähren musste.

mmWelle: Am anderen Ende des 5G-Spektrums befindet sich Millimeterwelle, ein Teil des EHF-Spektrums, in dem 5G derzeit auf Frequenzen zwischen 24 GHz und 39 GHz betrieben wird, obwohl es in Zukunft wahrscheinlich noch weiter ausgebaut wird. Wie der Name schon sagt, haben diese Frequenzen eine sehr kurze Wellenlänge, was bedeutet, dass sie überhaupt nicht weit reichen – bestenfalls ein paar Häuserblocks. Der Vorteil ist, dass 5G im Vergleich zu mmWave eine erstaunliche Leistung liefern kann – unter idealen Bedingungen werden problemlos Downloadgeschwindigkeiten von 4 Gbit/s erreicht. Noch wichtiger ist, dass diese höhere Kapazität auch eine bessere Abdeckung in dicht besiedelten Gebieten wie Stadien, Konzerthallen und Flughäfen ermöglicht. Um ein Gebiet mit dieser unglaublich schnellen Abdeckung abzudecken, sind jedoch Tausende kleiner Netzwerkzellen erforderlich – um 95 % von New York City abzudecken, wären fast 60.000 einzelne mmWave-Türme erforderlich. Aus diesem Grund war die frühe 5G-Abdeckung von Verizon, die ausschließlich auf mmWave basierte, nur in den Innenstädten einiger weniger Großstädte verfügbar.

Sub-6 (Mittelband/C-Band): Um das Versprechen von 5G zu erfüllen, mussten Netzbetreiber und Regulierungsbehörden einen Mittelweg zwischen dem ultraschnellen, aber extrem kurzreichweitigen mmWave-Frequenzband und den unteren Frequenzbändern finden, die zwar eine größere Reichweite boten, aber keine nennenswerte Geschwindigkeitsverbesserung gegenüber den 4G/LTE-Netzen, die 5G ersetzen soll, darstellten. Die Antwort lag in einem (weitgehend) neuen Bereich von Mittelbandfrequenzen, der vom 2,5-GHz-Netz von T-Mobile bis zum von Verizon und AT&T lizenzierten C-Band-Spektrum von 3,7 GHz bis 3,98 GHz reichte. Dieses Spektrum hat sich zum Sweet Spot für 5G entwickelt und bietet eine wesentlich bessere Reichweite als mmWave bei nahezu Gigabit-Leistungsniveaus, die 4G/LTE-Netze in den Schatten stellen.

Heute haben die großen US-Carrier 5G in allen drei dieser Spektren eingeführt, wenn auch mit leicht unterschiedlichen Ansätzen. Verizon begann mit mmWave in einer Handvoll Städte, bevor es Ende 2020 sein landesweites Low-Band-5G-Netz startete und dann Anfang 2022 seine C-Band-Frequenzen ausrollte. T-Mobile begann mit einem 600-MHz-Netz im sehr niedrigen Band, mit dem es als erstes landesweites 5G in allen 50 US-Bundesstaaten anbieten konnte, und nutzte dann das 2,5-GHz-Mittelbandspektrum, das es durch seine Fusion mit Sprint im Jahr 2020 erworben hatte, um einen Vorsprung beim Aufbau seines schnelleren 5G-Netzes zu erlangen. Es setzte schnelleres mmWave nur an Orten wie Stadien ein, wo die höhere Kapazität unbedingt erforderlich war. AT&T hinkt seinen beiden Konkurrenten etwas hinterher; es verfügt über ein großes Low-Band-5G-Netz und verwendet wie T-Mobile mmWave-Transceiver, um dichtere Gebiete abzudecken, aber seine C-Band-Einführungen haben bisher nur etwa ein Dutzend Städte erreicht.

Wie schnell ist 5G?

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5G ist eindeutig schneller als 4G, aber um wie viel? Die kurze Antwort lautet: „Das kommt darauf an.“ Die von 3GPP entwickelten Standards für Telekommunikationstechnologien sind ziemlich komplex, aber hier ist ein allgemeiner Überblick über die Geschwindigkeiten, die 5G unter optimalen Bedingungen erreichen kann:

In der realen Welt variieren die tatsächlichen 5G-Geschwindigkeiten stark. Irgendwann werden Midband-Netzwerke durch Technologien wie Carrier Aggregation in der Lage sein, Geschwindigkeiten von mehreren Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) zu liefern, aber im Moment können Sie Geschwindigkeiten von etwa 200 Mbit/s bis 400 Mbit/s erwarten, wenn Sie ein Midband-/C-Band-Netzwerk nutzen, und unter 100 Mbit/s bei Low-Band-5G-Diensten. Unter idealen Bedingungen können diese Zahlen höher ausfallen – wir haben Gigabit-Geschwindigkeiten auf C-Band-Frequenzen gemessen, aber das ist alles andere als typisch. Normalerweise müssen Sie relativ allein in der Nähe eines mmWave-Transceivers sein, um diese Art von Geschwindigkeiten zu erreichen. Denken Sie daran, dass Sie die verfügbare Bandbreite auch mit allen anderen teilen, die denselben Turm verwenden, sodass Ihre Leistung während der Spitzenzeiten des Tages in einem belebten Gebiet sinkt.

Wenn Sie Low-Band-5G nutzen, werden Sie wahrscheinlich feststellen, dass Ihre Verbindung nicht schneller ist als 4G/LTE. In einigen Fällen kann sie sogar langsamer sein. Dies liegt hauptsächlich daran, dass der 4G/LTE-Verkehr diese Frequenzen immer noch nutzt. Frühe Low-Band-5G-Bereitstellungen wurden mithilfe einer Technologie namens Dynamic Spectrum Sharing (DSS) auf 4G/LTE-Türmen „huckepack“ genommen. Dadurch können 5G- und 4G/LTE-Verkehr auf denselben Funkwellen koexistieren, aber da DSS eine 5G-Funktion ist, muss der 5G-Verkehr den 4G/LTE-Signalen Platz machen. Die gute Nachricht ist, dass sich die Low-Band-5G-Leistung verbessern wird, da immer mehr Leute auf 5G-Smartphones umsteigen und weniger 4G/LTE-Verkehr zu bewältigen ist.

5G UW vs. 5G UC vs. 5GE

T-Mobile 5G am Schiefen Turm, Niles Adam Doud / Digital Trends

Da 5G im mittleren Frequenzband eine viel bessere Leistung bietet als die 5G-Frequenzen im unteren Frequenzband, hat jeder Netzbetreiber hart daran gearbeitet, diese verbesserten 5G-Dienste mit einzigartigen Markennamen und speziellen Statusleistensymbolen auf Ihrem Telefon zu bewerben. So wissen die Kunden, wann sie das beste 5G nutzen, und können sich gleichzeitig von ihren Konkurrenten abheben.

AT&T war tatsächlich der erste Anbieter, der eine spezielle 5G-Marke einführte, aber dieser erste Versuch trübte die Lage nur, da es sich nicht einmal um ein echtes 5G-Netzwerk handelte. AT&Ts sogenanntes 5G Evolution (5GE)-Netzwerk war kaum mehr als ein Marketing-Gag; der Anbieter benannte sein neu aufgerüstetes 4G/LTE Advanced-Netzwerk um und behauptete, es sei der erste Schritt in der „Evolution in Richtung 5G“. In Wirklichkeit war es dieselbe 4G/LTE-Netzwerktechnologie, die Verizon und T-Mobile bereits anboten, nur mit einer falschen Bezeichnung, um die Leute glauben zu machen, AT&T sei den anderen bei der Einführung von 5G zuvorgekommen.

AT&T

Nachdem AT&T für diesen dummen Schritt zu Recht an den Pranger gestellt wurde, wurde das Unternehmen mit seinen 5G-Plänen etwas konservativer. Dennoch war es Anfang 2020 das erste Unternehmen, das einen einzigartigen Namen einführte, um seinen mmWave-Dienst von seinem breiteren Low-Band-Netzwerk zu unterscheiden. AT&T nannte dies „5G Plus“ (5G+) und es war zunächst in den Innenstädten von etwa 35 Städten verfügbar. Anfang 2022 fügte AT&T sein neues C-Band-Spektrum dem 5G+-Netzwerk hinzu und erhöhte im Laufe dieses Jahres die Abdeckung in etwa einem Dutzend US-Städten.

Verizon folgte Ende 2020 mit 5G Ultra Wideband (5G UW). Anders als bei AT&T handelte es sich hierbei um eine Umbenennung des bis dahin gesamten 5G-Netzes, da Verizon 5G ausschließlich mit mmWave startete. Der Name 5G UW wurde notwendig, nachdem der CEO von Verizon die Gelegenheit nutzte, bei Apples iPhone 12-Launch-Event auf die Bühne zu gehen und den neuen landesweiten 5G-Dienst des Netzbetreibers anzukündigen – ein Low-Band-5G-Netz, das 5G in den Rest des Landes bringen würde. Wie AT&T erweiterte Verizon seinen 5G Ultra Wideband-Dienst Anfang 2022 auf die neuen C-Band-Frequenzen und erhöhte die 5G-UW-Abdeckung praktisch über Nacht auf über 100 Millionen Kunden.

In der Zwischenzeit baute T-Mobile langsam ein 2,5-GHz-Mittelbandnetz auf, seit es dieses Spektrum 2020 von Sprint erworben hatte. Der „Uncarrier“ bot bereits eine bessere Kapazität und Geschwindigkeit als seine Konkurrenten, die neues C-Band-Spektrum von der Federal Communications Commission (FCC) erwerben und gegen die Ängste der Luftfahrtindustrie ankämpfen mussten. T-Mobile hat sein Mittelbandnetz jedoch erst 2021 vollständig gebrandet und es 5G Ultra Capacity (5G UC) genannt, um es von seinem Low-Band-5G Extended Range-Netzwerk zu unterscheiden.

Wo ist 5G-Abdeckung verfügbar?

Verizon

Wann können Sie also damit rechnen, dass 5G in Ihrer Nachbarschaft verfügbar sein wird? Wenn Sie in einem relativ dicht besiedelten Gebiet leben, bietet mindestens einer – und wahrscheinlich alle – der großen Anbieter bereits 5G an….