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Ratgeber

Mobilfunkstandards: 2G, 3G, 4G, LTE und 5G im Vergleich

So schnell sind die verschiedenen Verbindungsarten im Mobilfunknetz

Mit Sicherheit sind Dir in der oberen Symbolleiste Deines Smartphone-Displays schon einmal die Buchstaben LTE, 4G, Edge, 3G oder HSPA+ begegnet. Doch was bedeuten diese kryptischen Abkürzungen überhaupt und was ist der Sinn verschiedener Funktechnologien? Wir bringen Licht ins Dunkle und wollen Dir anschaulich zeigen, welchen Vorteil Dir die unterschiedlichen Mobilfunkstandards in Kombination mit den aktuellsten Smartphones geben können.

Die verschiedenen Mobilfunkstandards werden weltweit auf vier große Gruppen eingegrenzt: 2G, 3G, 4G und 5G. Das G steht hier für das Wort „Generation“. Jede dieser Stufen enthält mehrere verschiedene Standards, die pro Generation auf den gleichen technischen Grundlagen basiert. Es handelt sich in den einzelnen Gruppen also um Weiterentwicklungen und keine Neuerfindungen. Wollen wir beginnen mit der Geschichte der Mobilfunk-Übertragungsstandards:

Es war einmal 2G

2GQuelle: ©Dmitri Stalnuhhin - stock.adobe.com
Schon vor rund 30 Jahren startete das sogenannte GSM-Netz in Deutschland. Mit diesem war vorerst nur das normale Telefonieren möglich, etwa mit den berühmten „Knochen“ – dem Motorola International 3200. Pünktlich zur Jahrtausendwende konnte man in Deutschland erstmals mobil surfen: Das Nokia 7710 erlaubte den Zugriff auf das Internet. Die Geschwindigkeit über das GSM-Netzwerk lag bei 53,6 Kilobit pro Sekunde.

Hättest Du Dir auf dem Nokia 7710 ein farbiges Foto angeschaut (was aufgrund des Schwarz-Weiß-Displays gar nicht möglich war), hätte das Laden der Datei bei einer Größe von einem Megabyte unter Idealbedingungen knapp unter drei Minuten benötigt. Um 2000 gab es sehr wenige optimierte Webseiten für so geringe Datenraten. Auch sogenannte responsive Webseiten waren faktisch nicht im Netz zu finden. Deswegen war das mobile Surfen noch recht unbeliebt. Das 2G-Netz wurde meist nur für den Austausch von MMS genutzt.

Edge bringt Geschwindigkeitsschub

Das Nokia N95 wurde 2006 veröffentlicht und unterstützte neben Edge bereits 3G.
Das Nokia N95 wurde 2006 veröffentlicht und unterstützte neben Edge bereits 3G.

Ab 2003 kamen die ersten deutschen Handybesitzer in den Genuss von Edge: Der neue Standard basierte weiterhin auf dem GSM-Protokoll, bot aber vergleichsweise hohe Datenübertragungsraten. Bis zu 256 Kilobit pro Sekunde konnten nun aus dem Internet empfangen werden. Hättest Du das gleiche Bild per Edge heruntergeladen, so hättest Du „nur noch“ eine halbe Minute bis zur Anzeige der Datei warten müssen.

Edge (Ausgeschrieben „Enhanced Data Rates for GSM Evolution“) läutete außerdem den Erfolg von Smartphones ein. Auch wenn Du Dich bestimmt noch an die panischen Reaktionen erinnerst, die auf das versehentliche Öffnen des Browsers aufgrund der horrenden Preise folgte: Die dauerhafte Internetverbindung ermöglichte den Erfolg des ersten iPhones, das 2007 in Deutschland erschien. Erste passende Mobilfunkverträge kosteten übrigens um die 30 Euro für 200 Megabyte im Monat. Ohne Flat kostete ein Megabyte zwischen 50 Cent und –  je nachdem, wie halsabschneiderisch oder alt der Tarif war – mehrere Euro.

Das Edge-Netz ist immer noch aktiv und wird in einigen Situationen auch Dich mit dem Internet verbinden. Durch eine niedrigere Funkfrequenz ist die Funkreichweite größer und Du kannst auch weit von einem Funkmast entfernt zumindest die Grundfunktionen Deines Messengers oder Browsers nutzen. Du erkennst die Verbindung mit dem Edge-Netz am „E“ neben der Signalstärkeanzeige.

3G: Willkommen in der Neuzeit

3G Quelle: ©Dmitri Stalnuhhin - stock.adobe.com
Mit dem Mobilfunkstandard UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) läuteten Netzanbieter wie die Telekom und Vodafone den Start in das digitale Zeitalter ein: Bis zu 384 Kilobit pro Sekunde wurden übertragen. Das ist zwar nur minimal mehr als Edge, jedoch wurde das Übertragungssystem technisch so überarbeitet, dass sich die Datenrate besser skalieren ließ. Das ein Megabyte große Bild wäre mit UMTS, das sich an Deinem Smartphone mit „3G“ bemerkbar macht, nach 21 Sekunden heruntergeladen.

HSPA und HSPA+: 20-mal schneller

Kurz nach UMTS folgte deswegen der erste richtig schnelle Standard, den Du mit Sicherheit in ländlicheren Regionen ab und zu noch nutzt: Hinter dem Akronym HSPA verbirgt sich die Weiterentwicklung der UMTS-Technik. Der „High Speed Packet Access“ erlaubt es Dir, bis zu 7,2 Megabit pro Sekunde zu transferieren. In vielen Gebieten wurde damit der Mobilfunk schneller als die häusliche DSL-Verbindung. HSPA verbreitete sich ab 2010 in Deutschland. Das ein Megabyte große Bild braucht nur noch etwas mehr als eine Sekunde, um vollständig zu laden.

Mit einem kleinen Update seitens der Funkantennen-Hersteller kommt das heutige HSPA-Netz sogar auf Datenübertragungsraten von 21,6 Mbit/s, was für normales Web-Surfing und hochauflösende Videos völlig ausreicht.

Bis zu 168 Mbit/s mit HSPA+

Die neuere Version von HSPA ließ nicht lange auf sich warten: Nach kurzer Zeit wurde HSPA+ der neue Mobilfunkstandard. Du kannst die Verbindung mit diesem Protokoll am „H+“ an der Signalanzeige erkennen. Der Nachfolger wurde bis 2015 in Deutschland weiterentwickelt und dann von LTE abgelöst. Die hierzulande maximal erreichbare Datenrate liegt bei 42 Megabit pro Sekunde. Das entspricht fünf in einer Sekunde heruntergeladenen Fotos. Du kannst mit HSPA+ in jeder Situation schnell genug surfen. Allerdings gibt es so viele gleichzeitige Benutzer dieses Funkprotokolls, dass das Netz deutlich langsamer läuft als die schnelleren LTE-Netze. Deswegen bietet es sich beim Neukauf eines Smartphones an, auf die Unterstützung von LTE zu achten.

Mit der Vergangenheit und Zukunft von 4G, LTE und 5G befassen wir uns auf der nächsten Seite.

Schneller als DSL erlaubt: 4G und LTE

4GQuelle: ©Dmitri Stalnuhhin - stock.adobe.com
LTE (Long Term Evolution) stellt die derzeit am weitesten verbreitete Form der mobilen Datentransferprotokolle dar. Die vierte Generation der Mobilfunk-Technologie ist dabei in verschiedene Kategorien unterteilt: Die erste Version von LTE schaffte nur rund 10 Megabit im Download. Diese fand aber nie den Weg an die Funkmasten.

Am verbreitetsten in Deutschland sind die Kategorien drei, vier und fünf: Diese schaffen 100, 150 und 300 Megabit pro Sekunde. Schon bei 100 Mbit/s kannst Du bereits 4K-Filme streamen und gleichzeitig noch andere Dateien herunterladen. Schnellere Verbindungen mit etwa 300 Megabit werden de facto noch nicht benötigt. Das entspricht immerhin mehr als 60 Megabyte pro Sekunde. Damit könntest Du einen Film auf DVD innerhalb einer Minute herunterladen, Fotos schneller downloaden als Du sie anschauen könntest und fast eine Stunde Musik in einer Sekunde speichern. Dein Smartphone zeigt Dir die Verbindung mit dem LTE-Netz mit den Buchstaben „L“ oder „LTE“ an.

Du wirst die oben genannten maximalen Datenraten aber wohl nur in Laborbedingungen erreichen: Zu viele Personen sind gleichzeitig im Netzwerk. Das drosselt die maximal erreichbare Geschwindigkeit. Je mehr Funknetze ein Netzanbieter besitzt, desto schneller kannst Du surfen: Durch das Zusammenschließen verschiedener Antennen (MIMO-Technik) addiert sich die Bruttogeschwindigkeit.

Der große Vorteil von LTE liegt aber auch bei der Skalierbarkeit: Durch die insgesamt hohe Datenrate können sich mehr Teilnehmer im gleichen Funknetz befinden, ohne dass die Geschwindigkeit einbricht. Im Idealfall bekommst Du in Deutschland bereits sehr schnelle mobile Internetverbindungen: Bist Du Kunde bei der Deutschen Telekom, bekommst Du bis zu 300 Megabit im LTE-Netz. Das Telefónica-Netz erreicht 225 Megabit und das Vodafone-Netz sogar bis zu 500 Megabit pro Sekunde.

LTE ist nicht gleich 4G

Dieser Funkturm trägt sowohl Edge als auch 4G- und LTE-Antennen.Quelle: Samuel Zeller / Unsplash
Dieser Funkturm trägt sowohl Edge als auch 4G- und LTE-Antennen.

Im Gegensatz zur Werbung diverser Mobilfunkanbieter ist LTE nicht das Gleiche wie 4G. Vielmehr beschreibt LTE („Long Term Evolution“) das Protokoll in seinen ersten „Cat.“ oder Kategorien, bei denen die Funkverbindung maximal 150 Megabit pro Sekunde erreichte. Ab der vierten Generation von LTE spricht man von 4G – und das ist noch mal ein ganzes Stück schneller als der Vorgänger. 4G wird vielerorts auch als LTE-Advanced bezeichnet.

Vodafone schafft Dank dem Einsatz von LTE Cat. 6 und dessen Nachfolgern, die unter den 4G-Standard fallen, mehr als 500 Mbit/s. Zum Vergleich: Nur weniger als ein paar Prozent der DSL-Anschlüsse Deutschlands bekommt eine so hohe Datenrate. Solltest Du ein 4G-Netz nutzen, wird das bei Deinem Handy wahlweise durch die Logos „4G“ oder „LTE+“ symbolisiert.

4G: Surfen mit Gigabit-Speed

4G ist zukunftssicher: Der Standard wurde bereits bis zu einer Datenübertragungsrate von einem Gigabit pro Sekunde spezifiziert. Das entspricht 125 Megabyte, die pro Sekunde von Deinem Gerät empfangen werden. Du hättest 125 der anfangs erwähnten Bilder heruntergeladen, ein DVD-Film wäre innerhalb von 37 Sekunden heruntergeladen. Bis zum Jahr 2020 soll der Ausbau in Deutschland voranschreiten.

In Finnland wird bereits weiter geplant: Der Netzanbieter „Elisa“ erreichte bereits experimentelle 1,9 Gigabit über den 4G-Standard.

5G: Der neue Standard mit kleiner Latenz und großer Datenrate

Vodafone plant Start von 5GQuelle: jamesteohart @ stock.adobe.com
5G-Netzwerke sollen ganze Städte verbinden.

Seit 2018 heißt es: 5G wird den Mobilfunk komplett verändern. Schnellere Verbindungen, keine Verzögerung bei der Übertragung, geringere Kosten für mehr Datenübertragung. Der neue Standard soll autonome Autos miteinander verbinden, Telemedizin vereinfachen, Drohnen in der Luft koordinieren, stadtumspannende smarte Netze schaffen. Vieles davon wird Wirklichkeit werden – aber alles steht und fällt mit dem Ausbau des 5G-Netzes, welches sowohl neue Antennen als auch neue Empfangsgeräte (Handys, Router, Smart Home etc.) benötigt.

5G ist derzeit eines der größten Buzzwords von Mobilfunkanbietern. Sie versprechen noch schnellere Netze, niedrigere Antwortzeiten, weniger Netzüberlastungen. Generell wird alles besser. Aber: Was kann die Technologie wirklich?

Mit einer Übertragungslatenz von weniger als einer Millisekunde zwischen Smartphone und Funkmast ist 5G dafür gemacht, zeitsensitive Aufgaben zu übernehmen. Alte Standards wie LTE brauchen nur 10 Millisekunden – bei selbstfahrenden Autos zählt aber beispielsweise jede noch so kleine Sekunde. Dazu ist die schnelle Übertragungsgeschwindigkeit ein Garant für stabiles, schnelles Internet. 5G funkt auf drei großen Frequenzbändern: 2 GHz, 3,6 GHz und 26 GHz. Letztere Frequenz ist weder in Deutschland noch weltweit bereits aktiv.

„Das alles und noch viel mehr wär‘ möglich, wenn 5G Mobilfunkstandard wär‘.“

Die erste Generation von 5G wird zunächst einmal Verbindungen mit einer Geschwindigkeit von bis zu einem Gigabit pro Sekunde erlauben. Das wären 125 Bilder mit einem Megabyte Größe, die Du in einer Sekunde herunterladen kannst. Aber das ist bei weitem nicht alles: Schon heute lassen sich im Labor Verbindungen mit bis zu 20 Gigabit pro Sekunde realisieren. Der Standard wird uns in den nächsten Jahren wacker begleiten und von Generation zu Generation schneller und weiter verbreitet werden.

5G-Netzausbau in Deutschland – Status: Es ist kompliziert

Nach mehr als einem Monat sind nun die Lizenzverhandlungen für die 5G-Frequenzen abgeschlossen. Die 5G-Versteigerung war eine der am längsten anhaltendsten und teuersten Frequenzversteigerungen, die jemals in Deutschland durchgeführt wurden. Insgesamt vier Bieter beteiligten sich an der Auktion und konnten sich jeweils einige Frequenzblöcke sichern:

  • Telekom: 2x 40 MHz @2 GHz, 90 MHz @3,6 GHz für 2,17 Mrd. Euro
  • Drillisch / 1und1: 2×20 MHz @2 GHz, 50 MHz @3,6 GHz für 1,07 Mrd. Euro
  • Telefonica (Eplus und O2): 2x 20 MHz @2 GHz, 70 MHz @3,6 GHz für 1,42 Mrd. Euro
  • Vodafone: 2x 40 MHz @2 GHz, 90 MHz @ 3,6 GHz für 1,07 Mrd. Euro

5G ist derzeit eines der größten Buzzwords von Mobilfunkanbietern. Sie versprechen noch schnellere Netze, niedrigere Antwortzeiten, weniger Netzüberlastungen. Generell wird alles besser. Aber: Was kann die Technologie wirklich?

Nach der Auktion geht es nun an den Ausbau. Alle Anbieter haben versprochen, den Standard schnell einzuführen. Durch die hohen Versteigerungskosten haben die Provider allerdings zwei Probleme: Zum einen fehlt eine Menge Geld in der Kasse, die eigentlich für den Ausbau gedacht war. Zum anderen müssen die nicht geplanten Mehrkosten irgendwie auf den Verbraucher umgeschichtet werden. Die teure Auktion hat also direkte Auswirkungen auf Dich als Verbraucher.

Preise für 5G-Verträge wurden bisher nicht genannt. Wir gehen aber davon aus, dass die Tarife nicht unter 50 Euro pro Monat kosten werden – ohne Handy, das 5G überhaupt empfangen könnte. Das muss zukünftig erstanden werden.

Übrigens: In den Ausbau in Deutschland sind sowohl Nokia als auch Ericsson und Huawei involviert.

5G-Smartphones noch Seltenheit

Bisher ist 5G bei Smartphones noch nicht wirklich weit verbreitet. Das liegt vor allem daran, dass die neuen Antennen mit zusätzlichem Prozessor in der ersten Generation relativ teuer waren. Qualcomm präsentierte auf dem diesjährigen Mobile World Congress entsprechende Hardware in Form eines einzelnen, externen Chips. Im Prozessor selbst war die nötige Hardware noch nicht verbaut. Durch den zusätzlich benötigten Platz war die 5G-Technik bei Herstellern aber zuerst einmal eher unbeliebt.

Display Samsung Galaxy S10 5GQuelle: Berti Kolbow-Lehradt / handy.de
Das erste 5G-Smartphone hört auf den Namen Samsung Galaxy S10 5G.

Das einzige Smartphone, welches derzeit alle 5G-Funktionen unterstützt, ist das Samsung Galaxy S10 5G. Es ist im Vergleich zum normalen Galaxy S10 rund zwei Millimeter dicker, um die zusätzlich nötigen Antennen verbauen zu können – gleichzeitig gibt es aber auch 400 mAh mehr Akku-Kapazität.

Mit neuen Prozessoren, etwa dem im nächsten Jahr erscheinenden Qualcomm Snapdragon 865, wird 5G dann direkt im SoC (System on a Chip, die Platine, auf der der Prozessor sitzt) integriert sein, sodass keine weiteren Funkchips verbaut werden müssen. Die Antennen sind trotzdem vonnöten.

3G, 4G und jetzt 5G. Der neue und noch schnellere Mobilfunkstandard wird 2019 endgültig starten. Chip-Hersteller Qualcomm erwartet mehr als 30 5G-fähige Smartphones in diesem Jahr. Als Basis dient der Snapdragon 855.

Diese Smartphones sind am schnellsten im Mobilfunknetz

Da sich 4G in den höheren Kategorien erst vor zwei Jahren etabliert hat, sind nur High-End-Smartphones und aktuelle Mittelklassegeräte mit schnellem LTE ausgestattet. Die Geschwindigkeit im Netzwerk hängt auch mit dem verbauten Handy-Prozessor zusammen. Das Samsung Galaxy S8 schafft mit seinem Cat.16-Modul bis zu einen Gigabit pro Sekunde über das LTE-Netz. Die iPhone-Fraktion ist mit dem iPhone X etwas langsamer unterwegs,es erreicht nur bis zu 225 Mbit/s. Der Nachfolger iPhone Xr funkt Dank Unterstützung von Cat.18 mit bis zu 1,2 Gigabit pro Sekunde – umgerechnet 150 Megabyte pro Sekunde

Fürs 5G-Netz sind bisher nur sehr wenige Handys auf dem Markt. Als erstes massentaugliches 5G-Smartphone wird das Samsung Galaxy S10 5G gehandelt. Es hat als erstes Handy die erste Generation von mobilen Empfangs- und Sendeantennen und einen zusätzlichen Chip verbaut. Geschwindigkeit: Bis zu 2 Gigabit pro Sekunde.

Im Vergleich: So schnell sind die Mobilfunkstandards Edge, 3G, 4G, LTE und 5G

Verbindung Apple iOS Android Windows Phone Download-Rate
GSM, GPRS GPRS G G 53,6 kbit/s
GSM, Edge E E E 256 kbit/s
UMTS 3G 3G 3G 384 kbit/s
UMTS, HSPA 3G H H 21,6 Mbit/s
UMTS, HSPA+ 3G H+ H+ 42 Mbit/s
LTE LTE LTE LTE 300 Mbit/s
LTE-Advanced, 4G 4G LTE+/4G 4G 1 Gbit/s
5G 5G Derzeit 1 Gbit/s, bis zu 10 Gbit/s