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2G, 3G, 4G & 5G
Die Mobilfunkstandard Generationen

Heutzutage ist das mobile Internet aus dem Alltag eines jeden Smartphone-Nutzers nicht mehr wegzudenken. Worüber wir weniger nachdenken: Um unterwegs stets online sein zu können, sind bestimmte Technologien notwendig. Es gibt inzwischen eine Reihe an Mobilfunkstandards, die eine Datenübertragung ermöglichen. Welche genau dies sind, was aktueller Standard der Entwicklung ist und was Sie sonst noch über die verschiedenen Mobilfunkstandards wissen sollten, lese Sie auf dieser Seite.


Alle Mobilfunkstandards im Überblick

Im Mobilfunkbereich hat fast jeder schon einmal von den Begrifflichkeiten 2G, 3G und 4G gehört, die für verschiedene Generationen von Mobilfunkstandards stehen. Doch trotzdem gibt es immer wieder Unklarheiten, was sich hinter den Abkürzungen verbirgt und wie sich die einzelnen Standards unterscheiden. Mit den steigenden Anforderungen an mobiles Internet wurden die Technologien hinter den Mobilfunkstandards über mehrere Generationen hinweg stetig verbessert. So soll die mobile Datenübertragung von Generation zu Generation immer schneller und vor allem ohne Störungen ablaufen.

In der ersten Generation des Mobilfunks (1G) funktionierte mobiles Telefonieren noch mit einer analogen Sprachübertragung, über das sogenannte A-Netz.

Es folgten ein B-Netz und ein C-Netz, doch erst der Mobilfunkstandard der zweiten Generation (2G) brachte erstmalig ein digitales Netz mit sich, das neben der klassischen Telefonie auch die mobile Datenübertragung möglich machte. Als Nachfolger kam das 3G Netz der dritten Generation auf den Markt, das noch schnellere Übertragungsraten als sein Vorgänger erlaubte.

Der derzeit schnellste Mobilfunkstandard ist LTE (Long Term Evolution) – der Standard der vierten Generation (4G). Inzwischen ist außerdem von einem LTE-Nachfolger der fünften Generation (5G) die Rede, allerdings befindet sich diese Technologie derzeit noch in der Entwicklung.

In der folgenden Tabelle finden Sie eine Übersicht der bisher bekannten Mobilfunkstandards mit ihren Bezeichnungen und den maximalen Übertragungsraten. Dabei gibt es für jede Generation verschieden schnelle Standards bzw. Technologien, so dass sie sich in weitere untergeordnete Generationen unterteilen lassen.

GenerationMobilfunkstandard/TechnologieMaximale Bandbreite
2GGSM9,6 KBit/s
2.5GGPRS54 KBit/s
2.75GEDGE220 KBit/s
3GUMTS384 KBit/s
3.5GHSPA7,2 MBit/s
HSPA+42 MBit/s
3.9GLTE (bis CAT 4)150 MBit/s
4GLTE Advanced (LTE-A ab CAT 6)300 MBit/s
4.5GLTE Advanced Pro (LTE-AP ab CAT 11)600 MBit/s

2G: Das erste digitale Mobilfunknetz

Das 2G Netz ist das erste digitale Mobilfunknetz und gilt als Nachfolger der analogen Netze der ersten Generation. Neben der Telefonie war mit diesem innovativen Mobilfunkstandard nun auch die mobile Datenübertragung möglich. Das Mobilfunknetz der zweiten Generation basiert auf dem sogenannten GSM-Standard (Global System for Mobile Communications), der 1992 eingeführt wurde. Dabei handelt es sich um einen Standard für volldigitale Mobilfunknetze, der auch heute noch als der am weitesten verbreitete Mobilfunkstandard gilt. In Deutschland ist das 2G-Netz nahezu flächendeckend verfügbar. In der Regel wird GSM hauptsächlich für Telefonie, aber auch für SMS und zur Datenübertragung genutzt. Die maximale Bandbreite liegt hier bei 9,6 KBit/s im Download.

GPRS (2.5G)

Der GPRS-Standard (General Packet Radio Service) aus dem Jahr 2001 basiert auf dem GSM-Netz und ist ein paketorientierter Dienst zur Datenübertragung. Das bedeutet im Wesentlichen, dass die zu übertragenden Informationen zunächst in kleine Pakete zerlegt werden. Diese werden  anschließend versendet und beim Empfänger wieder zusammengesetzt. Das hat einige wesentliche Vorteile: Zum einen wird die Bandbreite des Handynetzes optimal genutzt und zum anderen wird das Netz im Gegensatz zu verbindungsorientierten Diensten nur dann belastet, wenn ein Paket versendet wird. Darauf beruht auch die Abrechnung über das verbrauchte Datenvolumen, wie sie bei nahezu jedem Handytarif üblich ist. Mit dem diesem Mobilfunkstandard sind im Downstream Übertragungsraten bis zu 54 KBit/s möglich.

EDGE (2.75G)

Der EDGE-Standard aus dem Jahr 2006 ist eine Weiterentwicklung von GPRS und steht für Enhanced Data Rates for GSM Evolution. Obwohl die Daten, wie auch beim Vorgänger, in einzelnen Paketen übermittelt werden, sind die Übertragungsraten durch effizientere Verfahren um ein Vielfaches höher. So reicht die maximale Geschwindigkeit des EDGE-Standards bis zu 220 KBit/s.


GSM-Frequenzbereiche und kompatible Geräte

GSM ist international der führende Standard für Mobilfunknetze. Insgesamt gibt es vier Mobilfunkstandards: GSM 900, GSM 1800, GSM 850 und GSM 1900. Das bedeutet, dass die Netze auf Frequenzen von 900 MHz, 1800 MHz, 850 MHz sowie 1900 MHz funktionieren. Dabei ist GSM 900 in Deutschland als D-Netz (Telekom oder Vodafone) und GSM 1800 als E-Netz (E-Plus oder o2) bekannt. Hingegen werden die Standards GSM 850 und GSM 1900 überwiegend in den USA verwendet. Damit die Netze problemlos genutzt werden können, ist es wichtig, dass Endgeräte auf der richtigen Wellenlänge funken und die Standards unterstützen. So können Dualband-Handys, wie der Name andeutet, zwei unterschiedliche Frequenzbereiche abdecken:

Sie funktionieren sowohl in D-Netzen auf einer Frequenz von 900 MHz als auch in E-Netzen auf einer Frequenz von 1800 MHz. Inzwischen sind fast alle modernen Mobiltelefone Dualband-Geräte. Triband-Handys funktionieren über D- und E-Netze hinaus auch auf einer Frequenz von 1900 MHz und sind somit kompatibel für drei Frequenzbereiche: Damit können Nutzer immerhin in Amerika telefonieren. Quadband-Geräte unterstützen sogar alle vier GSM-Standards und funktionieren in allen Frequenzbereichen. Mit einem Quadband-Handy kann man per Roaming in den USA und in den meisten restlichen Ländern der Welt problemlos telefonieren.

StandardGSM 900GSM 1800GSM 850GSM 1900
Frequenz900 MHz1800 MHz850 MHz1900 MHz
Dualband
Triband
Quadband

3G: Der Beginn des mobilen Internets

Der 3G Mobilfunkstandard bezeichnet ein Netz der dritten Generation, das auch als UMTS-Netz bezeichnet wird. Die Abkürzung UMTS steht für Universal Mobile Telecommunications System und ermöglicht, verglichen mit den 2G-Standards, noch einmal deutlich höhere Datenübertragungsraten. Da der Vorgänger vor allem Telefonie und das Versenden von Kurznachrichten förderte, begann das Zeitalter des mobilen Internets erst wirklich mit der dritten Generation. Durch die neue Funkzugriffstechnik Wideband CDMA (Code Division Multiple Access) ermöglicht UMTS das gleichzeitige Senden und Empfangen mehrere Datenströme und somit Übertragungsraten bis zu 384 KBit/s.

HSPA und HSPA+ (3.5G)

Die Bezeichnung 3.5G umfasst einige Erweiterungen des UMTS-Standards, wie etwa HSPA und HSPA+ (High Speed Packet Access). HSPA setzt sich aus den Up- und Download-Beschleunigern HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) und HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) zusammen. Während HSPA Übertragungsraten von bis zu 7,2 MBit/s erlaubt, sind bei HSPA+ sogar 42 MBit/s möglich. Die Leistungen des UMTS-Standards werden damit noch einmal deutlich übertroffen und ermöglichen Nutzern besonders schnelle Verbindungen. Heutzutage ist die Verfügbarkeit des 3G-Netzes nahezu flächendeckend gegeben.

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4G: Noch schnelleres Surfen mit LTE

Beim Mobilfunkstandard der vierten Generation handelt es sich um LTE (Long Term Evolution), die aktuell schnellste Technologie auf dem Markt. Sie basiert auf der UMTS-Infrastruktur und wird unter anderem auch als 3.9G bezeichnet, da aus technischer Sicht die Kriterien für den 4G-Standard nicht ganz erfüllt werden. Als Marketingmaßnahme wurde die Technik jedoch als 4G bezeichnet. Trotzdem ist die maximale Bandbreite deutlich höher als noch bei den Vorgängern: Die Übertragungsraten liegen bei 150 MBit/s.

Die Latenz- oder Pingzeit, also die Zeitspanne zur Übertragung eines Datenpakets, beträgt nur zwischen 20 und 50 Millisekunden. Vor allem in ländlichen Regionen ist LTE von großer Bedeutung und wird häufig als Ersatz für einen herkömmlichen DSL-Anschluss genutzt. Damit können unterwegs sogar Anwendungen mit einem hohen Datenaufkommen problemlos ausgeführt werden, beispielsweise Streams oder größere Downloads.

Wichtig ist allerdings, dass LTE nicht gleich LTE ist. Denn das für LTE zuständige Standardisierungs-Gremium 3GPP legt unterschiedliche Release-Versionen und Gerätekategorien für Long Term Evolution fest. Die Release-Versionen, abgekürzt Rel, legen dabei die technischen Rahmenbedingungen eines Standards fest, wie etwa die Übertragungsraten. Die Gerätekategorien, abgekürzt CAT, bezeichnen die verschiedenen Fähigkeiten einzelner Endgeräte innerhalb einer Release-Version. So gliedert sich beispielsweise das verbreitete Release 8 in die Gerätekategorien 1 bis 5 auf (CAT 1-5). Die erste LTE-Stufe, 3.9G, gilt somit bis zur Gerätekategorie 4.

Die Vorteile von LTE im Überblick

  • Wesentlich höhere Datenübertragungsraten im Upload und Download
  • Geringe Latenzzeiten
  • Ausführung von komplexen Anwendungen (Videotelefonie, Streaming-Dienste)
  • Gute Verfügbarkeit und Netzabdeckung in Deutschland
  • Möglicher Ersatz für einen DSL-Anschluss

LTE-Advanced (4G)

LTE-Advanced beschreibt eine Erweiterung des regulären LTE-Standards und wird auch als LTE-A oder LTE+ abgekürzt. Der Mobilfunkstandard ermöglicht höhere Übertragungsraten als sein Vorgänger. Die ersten Geräte, die kompatibel für LTE-Advanced waren, kamen in Deutschland 2014 auf den Markt. Bestehende LTE-Basisstationen benötigten lediglich ein Software-Update, um auf LTE-A umzurüsten. Die Bandbreite für diesen Mobilfunkstandard liegt bei 300 bis 600 MBit/s. Möglich sind die höheren Übertragungsraten durch die sogenannte Trägerbündelung, auch Carrier Aggregation genannt. Dabei werden zwei 4G-Frequenzen mit einer Bandbreite von 20 MHz zeitgleich genutzt. Bei LTE-Advanced handelt es sich zudem um eine LTE-Version der Kategorie 6 (CAT 6).

LTE-Advanced Pro (4.5G)

LTE-Advanced Pro ist ein weiterer Entwicklungsschritt des LTE-Standards und wird deswegen auch als Generation 4.5 (ab CAT 11) bezeichnet. Durch enorme technische Fortschritte bewegt sich die vierte Generation somit deutlich in Richtung einer neuen, fünften Generation. Somit stellt 4.5G für viele deutsche Netzbetreiber vielmehr einen Zwischenschritt zu 5G dar. Beim Mobilfunkstandard LTE-AP werden in der Regel mindestens drei Frequenz-Bänder aggregiert. Im besten Fall sind hier Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 600 MBit/s möglich. Wichtig ist allerdings auch hier die kompatible Hardware. Erst neuere Geräte und Betriebssysteme unterstützen LTE-Advanced Pro als Grundlage für noch schnellere 4G-Netze.

5G: Der zukünftige Nachfolger von LTE

5G soll der Nachfolger des Mobilfunkstandards der vierten Generation werden und wird auch aktuell bereits immer mehr zum Thema. Derzeit befindet sich die innovative Mobilfunktechnologie jedoch noch in der Entwicklung. So gibt es an verschiedenen Orten, unter anderem in Berlin, schon einige Testnetze für die neue Technologie. Auf dem Markt soll der LTE-Nachfolger voraussichtlich im Jahr 2020 in den ersten Ländern eingeführt werden.

Der große Unterschied zum Vorgänger 4G: Mit 5G sind beim mobilen Surfen noch höhere Übertragungsraten möglich, nämlich zehn bis 100 mal schneller als LTE. Im besten Fall soll der zukünftige Mobilfunkstandard eine Bandbreite von bis zu 10 GBit/s haben. Kennzeichnend ist auch die besonders geringe Latenzzeit von weniger als einer Millisekunde.


Ausbau und Markteinführung

Obwohl die Einführung der neuen Mobilfunktechnologie noch aussteht, ist der schnelle Nachfolger zu 4G bereits in aller Munde. Die Bundesnetzagentur versteigert im Jahr 2018 bereits die Frequenzen der neuen Technologie, damit auch deutsche Netzbetreiber rechtzeitig mit Planung und Ausbau beginnen können. Darüber hinaus verfolgt das Bundesverkehrsministerium das Ziel, bis zum Jahr 2025 die Hauptverkehrswege und mindestens 20 große Städte in Deutschland mit 5G zu versorgen.

Um ein Netzwerk mit derartig schnellen Übertragungsraten gewährleisten zu können, gibt es jedoch auch einige technische Voraussetzungen. Wichtig sind dabei vor allem neue Frequenzbänder, ein dichteres Mobilfunknetz und neue Endgeräte, die 5G unterstützen. Allerdings ist der Ausbau des Mobilfunkstandards sehr kostspielig: Um den 4G-Nachfolger flächendeckend in ganz Europa zu etablieren, müsse man laut Telekom-Chef Timotheus Höttges zwischen 300 bis 500 Milliarden Euro investieren.

Mobilfunkmast

Trotz seines zukünftigen Nachfolgers wird auch 4G weiterhin eine wichtige Rolle für den Mobilfunk spielen. Obwohl die ersten 5G-Netze 2020 eingeführt werden, ist nicht mit einer sofortigen Marktführung zu rechnen. Es bleiben vor allem LTE-Advanced und LTE-Advanced Pro von großer Bedeutung. Ähnlich war die Situation auch bei der Markteinführung der Vorgängertechnologie 3G: Bis sich der neue Mobilfunkstandard etabliert hatte, stand hier weiterhin der vorherige 2G-Standard im Vordergrund. Unklar ist bislang außerdem, wie Handytarife mit 5G-Standard aussehen könnten.


Anwendungsfelder von 5G

Im Hinblick auf die Anwendungsfelder von 5G ist der zukünftige Mobilfunkstandard nicht mehr nur auf Tablets und Smartphones spezialisiert. Die revolutionäre Technologie soll laut Experten alle Lebensbereiche erfassen und maßgeblich zur Digitalisierung beitragen. Mögliche Anwendungsfelder sind hier beispielsweise 360 Grad Videoinhalte, Virtual sowie Augmented Reality, Smart Home oder autonomes Fahren. Während private Haushalte jedoch auch mit geringeren Übertragungsraten auskommen, sollen in Zukunft vor allem Industrie und Wirtschaft von 5G profitieren. Durch die fortschrittliche Technologie ist beispielsweise die drahtlose Vernetzung von Industrie-

Anwendungsfelder von 5G

Die wichtigsten Fakten zu 5G

  • Innovativer Mobilfunkstandard
  • Übertragungsraten bis zu 10 GBit/s
  • Latenzzeiten unter einer Millisekunde
  • Voraussichtliche Markteinführung ab dem Jahr 2020
  • Mögliche Revolution für den Alltag in allen Lebensbereichen

und Produktionsanlagen möglich. Ein wichtiger Begriff ist hier die M2M-Kommunikation (Maschine zu Maschine), die bereits jetzt immer mehr an Bedeutung gewinnt. Mit 5G wäre es möglich, dass Geräte und Maschinen untereinander problemlos kommunizieren können. Auch der Begriff „Internet der Dinge“ tritt in diesem Zusammenhang häufiger auf. Forscher gehen davon aus, dass in Zukunft immer mehr „Dinge“ miteinander vernetzt sind, sich austauschen oder gegenseitig steuern. Bislang sind dies jedoch nur Visionen, wie der Mobilfunkstandard 5G genutzt werden könnte. Die definitiven Anwendungsbereiche werden sich erst sicher etablieren, wenn die Technologie Marktreife erlangt.

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