iPhone 12 und iPhone 12 Pro im Test: 5G zieht in die iPhone-12-Familie ein

Das iPhone 12 ist das erste Smartphone von Apple, das den neuen Mobilfunkstandard 5G unterstützt. Zu Beginn der ersten Gerüchte hinsichtlich der neuen Geräte war noch vermutet worden, dass eventuell nur die großen Modelle den neuen Standard erhalten und die kleineren iPhones bei LTE verbleiben werden. Mit Näherrücken der Vorstellung und letztlich der Keynote war dann aber klar, dass jedes iPhone 12 5G unterstützt. Selbst im kleinsten iPhone 12 mini bringt Apple die dafür benötigte Technik unter.

Apple setzt auf bekannte 5G-Technik von Qualcomm

Dass Apple gut anderthalb bis zwei Jahre nach den ersten Android-Smartphones nun ebenfalls auf 5G setzt, hat nicht dazu geführt, dass bahnbrechend andere Technik zum Einsatz kommt, die stark von den bereits vorgestellten Geräten abweicht. Die Auswahl an Zulieferern im 5G-Umfeld ist eingeschränkt, sodass die Wahl immer auf nur eine Handvoll von Konzernen fällt. Im konkreten Fall der iPhone-12-Familie ist Qualcomm der primäre Zulieferer, was allerdings wenig überraschend ist, nachdem sich der Mobilfunkspezialist aus San Diego und Apple zunächst über Jahre bekriegt und dann doch vor Gericht geeignet hatten. Der milliardenschwere Deal sieht vor, dass Apple über die kommende Jahre Modems von Qualcomm einkaufen wird.

Das Snapdragon X60 aus 5-nm-Fertigung ist nicht für das iPhone 12 fertig geworden, sodass Apple mit dem Snapdragon X55 auf bekannte Hardware setzt, die so auch in jedem Android-Smartphone mit Snapdragon 865 (Plus) zum Einsatz kommt. Die Parallelen zum Android-Segment sind mit 5G sogar noch stärker als in den Jahren zuvor, da Qualcomm auch dort auf zwei Chips für Prozessor (AP) und Modem setzt, ganz so, wie es Apple schon immer beim iPhone macht.

Das Snapdragon X55 zählt zu Qualcomms zweiter Generation Modem-RF-System und löste Ende 2019 das Snapdragon X50 ab. Das Modem wird im 7-nm-Verfahren gefertigt und ermöglicht im 5G-Betrieb Geschwindigkeiten von bis zu 7 Gbit/s im Downlink und bis zu 3 Gbit/s im Uplink. Das Modem unterstützt den zu Beginn der 5G-Vermarktung üblichen NSA-Standard (Non-Standalone), der 5G als reinen Datenkanal (eMBB, „enhanced Mobile Broadband“) nutzt und dementsprechend weiterhin auf LTE, 3G und 2G angewiesen ist. Der spätere Standalone-Betrieb (SA) ist aber ebenso möglich. Das Snapdragon X55 ist ein sogenanntes Multi-Mode-Modem und deckt somit alle Mobilfunkstandards von 5G bis 2G in einem Chip ab.

600 Mbit/s im Durchschnitt in deutschen 5G-Netzen

Wie schnell das Snapdragon X55 im iPhone 12 maximal arbeiten kann, gibt Apple nur eingeschränkt preis. Offiziell bekannt ist, dass 5G über den mmWave-Standard bei Verizon in den USA bis zu 4 Gbit/s im Downlink ermöglicht. Im LTE-Betrieb ist das iPhone 12 für bis zu 2 Gbit/s im Downlink ausgelegt. Für die in Deutschland und allgemein in jeder Region außerhalb der USA angebotenen iPhone-12-Modelle nur mit Sub-6-GHz-Unterstützung gab es zur Keynote keine offizielle Angabe zum Downlink. ComputerBase hat auf Nachfrage aber erfahren, dass bei eigenen Tests von Apple in deutschen 5G-Netzen im Durchschnitt etwa 600 Mbit/s im Downlink und damit das Doppelte der maximal bei LTE im Netz der Deutschen Telekom möglichen Geschwindigkeit von 300 Mbit/s erreicht wurde. 600 Mbit/s im Durchschnitt wären ein guter Wert, dieser sagt aber nichts über die theoretische Maximalleistung im Sub-6-GHz-Betrieb aus. Am richtigen Standort sind bei Deutscher Telekom und Vodafone Grenzen von jeweils rund 1 Gbit/s gesetzt.

Während in Deutschland bei der Deutschen Telekom 90 MHz Bandbreite für 5G bei 3.610 bis 3.700 MHz und bei Vodafone ebenfalls 90 MHz für 5G bei 3.400 bis 3.490 MHz zur Verfügung stehen, bündelt der US-Anbieter Verizon mehrere hundert MHz im mmWave-Spektrum, die überhaupt erst die hohen Übertragungsraten von mehreren Gbit/s ermöglichen. Das funktioniert aber nur im direkten Umfeld des Sendemasten und setzt zusätzliche Antennen im Smartphone voraus.

Transceiver von Qualcomm und mmWave-Antennen von USI

Im iPhone 12 ist neben dem Snapdragon X55 als Modem ein SDR865-Transceiver (Sender/Empfänger) von Qualcomm verbaut, der in 14 nm gefertigt wird, wie eine erste Analyse von Tech Insights zeigt. Über den Transceiver werden unter anderem LTE und 5G im Sub-6-GHz-Spektrum, die „Carrier Aggregation“ (CA) für Downlink und Uplink sowie „Dynamic Spectrum Sharing“ (DSS) abgewickelt.

Um bei den US-Modellen auch mmWave abzudecken, werden zusätzlich mmWave-Antennenmodule benötigt, die in den restlichen Varianten nicht verbaut werden müssen. Beim US-Modell erkennt man das an einer zusätzlichen Aussparung rechts im Rahmen. Auch hier hätte Apple auf Qualcomm setzen können, doch offenbar wollte Apple nicht das gesamte Modem-RF-System in San Diego einkaufen und sich vollständig von Qualcomm abhängig machen. Noch dazu hätten Qualcomms aktuelle mmWave-Antennenmodule der Baureihe QTM525 gar nicht in die neue iPhone-12-Familie gepasst. Das QTM525 ermöglicht von der Bautiefe her Smartphones knapp unterhalb von 8 mm, die neuen iPhones kommen aber gerade mal auf 7,4 mm. Dafür hätte es das neuere QTM535 gebraucht, das aber erst Anfang 2021 gemeinsam mit dem Snapdragon X60 einsatzbereit sein soll. Wie der Teardown von iFixit zeigt, kauft Apple die mmWave-Antennenmodule nach exakten Vorgaben für das iPhone 12 gefertigt bei USI in China ein. Für den Zulieferer aus Schanghai-Zhangjiang dürfte es sich um einen der größten Aufträge jüngster Zeit handelt, wenngleich USI auch für den U1-Chip verantwortlich ist.

Apple unterstützt sehr viele 5G- und LTE-Bänder

Doch wie ist es nun konkret in Deutschland um die 5G-Fähigkeiten der iPhone-12-Familie bestellt? Zunächst einmal ist positiv hervorzuheben, dass Apple mit allen vier Geräten sehr viele 5G- und LTE-Frequenzen abdeckt. Wie Apples Informationsseite für die Mobilfunkunterstützung entnommen werden kann, decken die unter anderem in Deutschland vertriebenen Geräte 17 5G- und 27 LTE-Frequenzen ab. Vor allem im 5G-Bereich hat der Konzern damit eine einzigartige Stellung und unterstützt weit mehr Bänder als die Android-Konkurrenz.

• 5G: n1 (2100 MHz), n2 (1900 MHz), n3 (1800 MHz), n5 (850 MHz), n7 (2600 MHz), n8 (900 MHz), n12 (700 MHz), n20 (800 DD), n25 (1900 MHz), n28 (700 APT), n38 (TD 2600), n40 (TD 2300), n41 (TD 2500), n66 (AWS‑3), n77 (TD 3700), n78 (TD 3500), n79 (TD 4700)
• 4G: 1 (2100 MHz), 2 (1900 MHz), 3 (1800 MHz), 4 (AWS), 5 (850 MHz), 7 (2600 MHz), 8 (900 MHz), 12 (700 MHz), 13 (700c MHz), 17 (700b MHz), 18 (800 MHz), 19 (800 MHz), 20 (800 DD), 25 (1900 MHz), 26 (800 MHz), 28 (700 APT), 30 (2300 MHz), 32 (1500 L‑band), 34 (TD 2000), 38 (TD 2600), 39 (TD 1900), 40 (TD 2300), 41 (TD 2500), 42 (TD 3500), 46 (TD Unlicensed), 48 (TD 3600), 66 (AWS‑3)

Für das „echte“ 5G ist in Deutschland das Band n78 wichtig, das für die von der Deutschen Telekom, Vodafone und Telefónica genutzten Frequenzen von 3.400 bis 3.700 MHz zuständig ist. Dort stehen bei Deutscher Telekom und Vodafone jeweils 90 MHz Bandbreite und bei Telefónica 70 MHz Bandbreite zur Verfügung. Das ist der Frequenzbereich, in dem Geschwindigkeiten von bis zu 1 Gbit/s im Downlink möglich sind. Es ist auch der Bereich, für den Apple selbst durchschnittlich etwa 600 Mbit/s im Downlink angibt.

Wo in Deutschland überall 5G zur Verfügung steht, lässt sich auf den Netzkarten der drei Netzbetreiber (Deutsche Telekom, Vodafone, Telefónica) einsehen. Da die Deutsche Telekom und Vodafone einen deutlichen Vorsprung gegenüber Telefónica beim 5G-Ausbau haben, fokussiert sich der Test bei den weiteren Details auf diese beiden Anbieter. Konkret im 5G-Netz verwendet wurde das iPhone 12 Pro mit einer SIM-Karte der Deutschen Telekom.

5G kommt mit DSS nur auf LTE-Geschwindigkeit

Nachteil der Netzkarten ist aber, dass diese nicht zwischen dem „echten“ 5G mit deutlich mehr Bandbreite und damit auch höherer Geschwindigkeit im Downlink und dem nachgeschobenen 5G auf den Frequenzen von LTE und 3G unterscheiden, das im Dual-Betrieb über „Dynamic Spectrum Sharing“ (DSS) ausgesendet wird. Bei DSS kommen dieselben Antennen, wie sie zuvor für 3G oder LTE verwendet wurden, nun auch für 5G zum Einsatz. Der Parallelbetrieb ermöglicht für Nutzer eines modernen Smartphones den Zugriff auf 5G, ältere Geräte werden weiterhin mit den alten Standards versorgt. Doch wo dann 5G angezeigt wird, kommt nicht das erwartete 1 Gbit/s an, sondern 5G mit einer von LTE oder 3G bekannten Geschwindigkeit. Das Band n78 findet man meistens in Großstädten an ausgewählten, strategisch wichtigen Standorten.

LTE-Ankerfrequenzen für den 5G-Betrieb

Die Unterstützung vieler Frequenzbänder, die das iPhone 12 durchaus sehr gut erfüllt, ist aber nur ein Baustein des 5G-Supports. Es ist auch wichtig, wie die verschiedenen Bänder miteinander kombiniert werden können, vor allem für den DSS-Betrieb ist das von Bedeutung. Denn 5G ist derzeit nur eine zusätzliche Technologie, die auf LTE aufbaut und lediglich einen schnelleren Datenkanal zur Verfügung stellt. Alle weiteren Netzdienste, darunter zum Beispiel die klassische Telefonie, finden weiterhin über die älteren Standards statt. Auch für den Erstkontakt und die „Einwahl“ in das Netz sind weiterhin die älteren Standards vonnöten.

Speziell für DSS ist zudem wichtig, welche LTE-Ankerfrequenzen mit 5G kombiniert werden können. Während beim schnelleren Band n78 keine Komplikationen mit den LTE-Ankern bekannt sind, können die für 5G über DSS genutzten Bänder nicht beliebig mit LTE-Ankerzellen kombiniert werden. Problematisch ist an dieser Stelle, dass weder Apple noch die Netzbetreiber auf ihren Websites erklären, welche Konfigurationen im Detail möglich sind.

ComputerBase hat bei der Deutschen Telekom nachgefragt, welche LTE-Anker beim iPhone 12 verwendet werden können, wenn 5G auf dem Band n1 bei 2.100 Mhz, also einem ehemaligen 3G-Band, genutzt werden soll. Laut offizieller Aussage des Unternehmens funktioniert das mit den LTE-Ankerfrequenzen 800 MHz (Band 20) und 900 MHz (Band 8). Eine Kombination aus zweimal Mid-Band mit n1 und Band 3 (1.800 MHz) funktioniert hingegen nicht. Das hat die Deutsche Telekom zwischenzeitlich auch gegenüber Mobiflip bestätigt, wo eine vollständige Liste der Kombinationen für DSS zur Verfügung steht. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass die iPhone-12-Geräte keine Frequenzen bündeln können, die nahe beieinander liegen, also Low-Low-Band und Mid-Mid-Band. Beim Band n78 gibt es diese Problematik nicht, da hier keine anderen Standards in direkter Nähe gefahren werden.

Bandkombination	iPhone 12 mini	iPhone 12	iPhone 12 Pro	iPhone 12 Pro Max
LTE B3 + 5G n1	×	×	×	×
LTE B7 + 5G n1	×	×	×	×
LTE B8 + 5G n1	✓	✓	✓	✓
LTE B20 + 5G n1	✓	✓	✓	✓
LTE B1 + 5G n3	×	×	×	×
LTE B20 + 5G n3	✓	✓	✓	✓
LTE B3 + 5G n28	✓	✓	✓	✓
LTE B7 + 5G n28	✓	✓	✓	✓
LTE B8 + 5G n28	×	×	×	×
LTE B20 + 5G n28	×	×	×	×
Quelle: Mobiflip via Deutsche Telekom

Wenn sich das iPhone 12 nun also an einem Standort befindet, an dem 5G über das ehemals für 3G und seit einigen Monaten auch für LTE und 5G verwendete Band 1 bei 2.100 MHz als 5G-Band n1 zur Verfügung gestellt wird, und mit dem neuen Netzstandard verbinden will, wird dafür ein LTE-Anker bei 800 MHz (B20) oder 900 MHz (B8) verwendet. Da diese Frequenzen unter Umständen aber nicht überall zur Verfügung stehen, könnte rein in der Theorie alternativ Band 3 bei 1.800 MHz verwendet werden, was aber eben mit dem iPhone 12 nicht funktioniert, sodass es auf LTE umspringt. Bei LTE steigt dann immerhin ebenfalls die Bandbreite, da statt für 5G dann eben ein weiteres Band für LTE gebündelt werden kann.

Ein praxisrelevanter Nachteil ergibt sich durch diese Einschränkungen bei den Bandkombinationen allerdings nicht respektive nur im Einzelfall, da 5G auf den alten Frequenzen von 3G und LTE zumindest nach aktuellem Stand ohnehin dieselben Geschwindigkeiten wie die früheren Mobilfunkgenerationen bietet. Nur weil 5G angeboten wird, ist das Netz nicht automatisch schneller, da ja weiterhin mit der Bandbreite der alten Generation gefahren wird. Wirklich schneller ist 5G erst mit mehr Bandbreite, wie sie im „echten“ 5G-Band n78 angeboten wird, wo dann je nach Nähe zum Mast und Auslastung der Zelle 1 Gbit/s möglich ist. Bei DSS kann man hingegen die Geschwindigkeiten erwarten, die schon mit LTE anlagen.

Vodafone verzichtet auf 5G im Low-Band

Vodafone bietet 5G für das iPhone 12 erst gar nicht im Low-Band bei 700 MHz an. Wie ein Sprecher auf Nachfrage bestätigte, wird dem iPhone 12 5G bei 3,5 GHz auf Band n78 (High-Band) und im Mid-Band bei 1,8 GHz (n3) angeboten. Von den derzeit 1.200 5G-Mobilfunkstandorten seien die „allermeisten“ im High-Band n78 aktiv, in Innenstädten „einige“ auch bereits im Mid-Band bei 1,8 GHz. Auf n78 kann man bei Vodafone wie bei der Deutschen Telekom 1 Gbit/s im Downlink erwarten, im Mid-Band sollen noch bis zu 500 Mbit/s ankommen. Im Low-Band bei 700 MHz, wo 5G und LTE im DSS-Betrieb an aktuell etwa 30 Standorten in Deutschland angeboten werden, um einen Festnetzersatz anzubieten, nutzt das iPhone 12 ausschließlich LTE.

FaceTime HD funktioniert unterwegs erst mit 5G-Verbindung

Der angesprochene, meistens nicht praxisrelevante Nachteil beim Verzicht auf 5G kommt nur an einem Beispiel dann doch zum Tragen: wenn 5G für einen Netzdienst vorausgesetzt wird. Ganz konkret beim iPhone 12 ist das FaceTime HD in Full-HD-Auflösung, das ausschließlich im WLAN und eben über 5G funktioniert, nicht aber mit LTE oder 3G, wo FaceTime zu einer Non-HD-Auflösung wechselt. Würde 5G also über mehr Bandkombinationen oder bei Vodafone auch über 700 MHz zur Verfügung stehen, könnte man FaceTime HD quasi erzwingen, auch wenn die Mobilfunkzelle gar nicht die Geschwindigkeit von „echtem“ 5G liefert. Für einen FaceTime-HD-Anruf dürfte die Geschwindigkeit dennoch ausreichen.

5G wird nur zeitweise aktiviert

Wann das iPhone 12 5G verwendet und welche Dienste es darüber abwickelt, lässt sich in den iOS-Einstellungen festlegen. Unter „Mobiles Netz -> Datenoptionen -> Datenmodus“ stehen die Optionen „Mehr Daten auf 5G erlauben“, „Standard“ und „Datensparmodus“ zur Auswahl. Im Standardmodus werden automatische Updates und Hintergrundaktionen über Mobilfunk (5G, LTE und 3G) abgewickelt, erst mit „Mehr Daten auf 5G erlauben“ werden im 5G-Netz Videos und FaceTime-Anrufe in höherer Qualität wiedergegeben. Im Datensparmodus wird die Mobilfunkverbindung eingeschränkt, indem automatische Updates und Hintergrundaktionen angehalten werden.

Darüber hinaus gibt es unter den Datenoptionen im Bereich „Sprache & Daten“ die Auswahl, ob nur LTE, automatisch 5G oder immer 5G, wenn verfügbar, genutzt werden soll. Standardmäßig ist das iPhone 12 auf „5G automatisch“ eingestellt, das Apple zufolge 5G nur dann verwendet, wenn die Batterielebensdauer dadurch nicht signifikant verringert wird. Laut Hersteller sollen Verbesserungen bei den eigenen Apps und den Frameworks auf System­ebene dazu führen, dass viele Apps 5G nutzen können, ohne mehr Energie zu verbrauchen. Updates im Hintergrund werden zum Beispiel standardmäßig über LTE abgewickelt. Soll aber genau jetzt eine aktuelle Serienstaffel geladen werden, wechselt das iPhone 12 zu 5G. Das iPhone zeigt oben rechts im Display aber auch dann 5G an, wenn das Netz zwar zur Verfügung steht, das Smartphone dieses aber gar nicht nutzt. Mit der optionalen Einstellung „5G aktiviert“ wird 5G für alle Dienste verwendet, sobald das Netz zur Verfügung steht, selbst wenn dies die Batterielebensdauer verkürzt. Und wer 5G überhaupt nicht nutzen möchte, kann über den Schalter „LTE“ nur die vorherigen Mobilfunkgenerationen verwenden.

Dual-SIM bei 5G soll nachgereicht werden

Wichtig mit Blick auf die 5G-Anbindung ist die eingeschränkte Dual-SIM-Fähigkeit. Üblicherweise ist es zumindest bei Android-Smartphones so, dass bei Dual-SIM nur auf einer der beiden Karten 5G verwendet werden kann, während die andere auf LTE beschränkt ist. Bei den neuen iPhones ist es allerdings so, dass Dual-SIM gar nicht mehr funktioniert, sobald 5G verwendet wird. Bei zwei SIM-Karten, also einer physischen Nano-SIM und einer eSIM, arbeitet das iPhone 12 (Pro) nur noch mit LTE. Apple will diesen Umstand mit einem künftigen Software-Update beseitigen, damit einmal 5G und einmal LTE funktioniert. Einen Termin gibt es dafür aber noch nicht.