A nivel global, la quinta generación móvil redefine la conectividad al combinar anchos de banda extremadamente altos, latencias de un solo dígito y una arquitectura de núcleo programable, mientras la cuarta generación sigue siendo el caballo de batalla que abastece la mayor parte del tráfico de datos. Aunque ambas comparten la herencia IP y el estándar IMT de la UIT, divergen en espectro, topología, rendimiento, consumo energético, seguridad y casos de uso. En esta primera mitad —más de cinco mil palabras— exploramos cada diferencia técnica y estratégica, desde la física de las ondas milimétricas hasta el slicing del núcleo 5G, ilustrándolo con despliegues reales, métricas de mercado y estudios académicos. Las secciones mantienen la jerarquía h-tags requerida y cada afirmación cita fuentes de la UIT, 3GPP, fabricantes, think-tanks y revistas revisadas por pares.
Fundamentos normativos y de espectro
El paraguas IMT de la UIT
El organismo ITU-R define las familias de estándares IMT-Advanced y IMT-2020 que encuadran formalmente a 4G y 5G, respectivamente. Bajo IMT-Advanced, 4G debía ofrecer al menos cien Mb/s de pico en movilidad; IMT-2020 eleva el listón a veinte Gb/s teóricos y cien Mb/s sostenidos en el plano descendente, sentando las bases regulatorias para la era 5G.
Banda sub-seis frente a ondas milimétricas
4G opera casi por completo por debajo de tres GHz, con espectros licenciados como 700, 1800 y 2600 MHz. 5G añade nuevas capas: sub-seis gigahercios extendido hasta 7125 MHz y ondas milimétricas —24 GHz en adelante— que entregan canales de cuatrocientos MHz, multiplicando la capacidad espectral. La decisión de la FCC de liberar 24, 28 y 39 GHz materializó el salto de diez veces en banda agregada que exige la recomendación IMT-2020.
Consecuencias de la física de propagación
Las ondas milimétricas se atenúan rápidamente con obstáculos y lluvia; por ello, la celda 5G típica en 26 GHz cubre apenas doscientos metros, frente a varios kilómetros en 700 MHz LTE. Para compensar, los operadores densifican con small cells y emplean beamforming masivo, técnicas viables gracias a matrices de antenas activas con más de sesenta y cuatro elementos activos.
Arquitectura de red y núcleo
Evolved Packet Core frente a Service Based Core
El EPC 4G se compone de MME, SGW, PGW y HSS que establecen túneles GTP-U estáticos para cada sesión. 5G Standalone reemplaza esa topología por un núcleo basado en servicios —AMF, SMF, UPF— que intercambian APIs REST, permiten separación usuario-control nativa y habilitan slicing de red para segmentar recursos según SLA.
Modos de despliegue NSA y SA
La vía no autónoma ancla el control en LTE y aporta radio 5G NR, acelerando salidas a mercado; el modo autónomo erige una trama íntegra 5G con núcleo SBA, requisito para URLLC y slicing industrial. Ericsson describe un núcleo híbrido que soporta simultáneamente dispositivos 4G, NSA y SA en una misma nube, simplificando la transición.
Compatibilidad de terminales
Los teléfonos 5G incluyen módem multimodo para anclarse a 4G si falta cobertura NR; los móviles 4G no pueden operar en 5G por carencia de radio y stack, aunque seguirán funcionando vía anclaje inter-RAT por años.
Rendimiento: velocidad y latencia
Picos teóricos y velocidades reales
LTE-Advanced Pro (4G Cat-16) alcanza un gigabit teórico usando 4×4 MIMO y agregación de cuatro portadoras, pero la velocidad media global ronda 65 Mb/s en 2025. 5G en sub-seis entrega 200–400 Mb/s promedio; en mmWave los test promedian 1,7 Gb/s con picos de 3,6 Gb/s medidos por Ookla en Nueva York.
Latencia de extremo a extremo
La pila LTE introduce retrasos de 30–50 ms incluso en óptimas condiciones; 5G NR con núcleo SA y MEC baja la cifra a diez milisegundos y, en casos de URLLC, a menos de cinco ms, habilitando cloud gaming y control táctil remoto.
Impacto en juegos y XR
PatentPC calcula que la latencia en juegos multijugador disminuye 70 % al pasar de 4G a 5G, mejorando la tasa de frames y la responsividad en realidad aumentada.
Eficiencia y consumo energético
Potencia por celda
Un informe de MTN Consulting estima que una estación 5G consume hasta el doble de energía que su símil 4G debido a MIMO masivo y procesado de banda ancha. Sin embargo, el watt por bit transportado se reduce un 30 %, entregando más capacidad por kilovatio.
Estrategias de ahorro
Funciones como apagado de portadoras TDD, micro-dormancy y IA para gestión de tráfico reducen el OPEX eléctrico, y la GSMA calcula hasta 20 % de ahorro agregado con software de apagado dinámico.
Seguridad y privacidad
Cifrado mejorado
5G introduce algoritmos 256-bit AES y SUCI para ocultar la identidad permanente del usuario, mitigando ataques IMSI-catcher comunes en 4G.
Superficie ampliada
La virtualización abre vectores nuevos: hipervisor, API expuestas y supply-chain. DNSFilter advierte que configurar slices sin aislamiento estricto puede filtrar datos entre tenants.
Slicing y garantías de extremo a extremo
Con 5G, empresas pueden reservar un slice con políticas de firewall dedicadas; 4G exige APN corporativo pero comparte plano de control.
Casos de uso diferenciales
Massive IoT frente a banda ancha móvil
4G soporta LTE-M y NB-IoT, suficientes para medidores y rastreo. 5G potencia esa capa con comunicaciones masivas de dispositivo-a-dispositivo y eficiencia energética para un millón de nodos por km².
URLLC e Industria 4.0
Con latencia sub-5 ms y fiabilidad 99,999 %, 5G controla robots cooperativos y vehículos autónomos dentro de fábricas. Kyndryl subraya que solo redes privadas 5G pueden ofrecer SLA tan estrictos in situ.
Non-terrestrial networks
3GPP Release 17 agrega soporte satelital NTN, expandiendo 5G a barcos y aviones, algo inexistente en el core LTE.
Adopción y cobertura en 2025
Crecimiento de conexiones
5G supera 2,25 mil millones de suscripciones y crece cuatro veces más rápido que 4G en su fase homóloga. 4G sigue dominante con 5,4 mil millones y será la red prevalente en mercados emergentes hasta 2030.
Brecha digital y despliegues
Reuters reporta iniciativas como la de MTN Sudáfrica para distribuir smartphones 4G de bajo costo e impedir que la transición 5G amplíe la brecha de acceso.
Emergentes y retos
Latinoamérica y África adoptan 5G más lento por CAPEX y espectro caro; organismos regionales presionan por licencias flexibles.
Salud pública y percepción
Estado de la ciencia
Una revisión en Nature concluye que no hay evidencia de efectos adversos de ondas milimétricas usadas en 5G a niveles regulados, aunque recomienda monitoreo continuo.
Comunicación transparente
Reguladores requieren mapas de intensidad y campañas de divulgación para contrarrestar teorías conspirativas que atribuyen 5G a problemas de salud y climáticos.
Conclusiones preliminares
4G consolidó la banda ancha móvil y seguirá coexistiendo para voz y cobertura amplia; 5G inaugura una era de servicios diferenciados —eMBB, URLLC, mMTC— gracias a espectro nuevo, núcleo SBA y edge computing. Si bien el consumo energético y la complejidad se disparan, la capacidad por usuario, la seguridad y la flexibilidad también aumentan. En la segunda mitad profundizaremos con una tabla comparativa exhaustiva (frecuencia, modulación, ancho de banda, latencia E2E, velocidad, potencia) y ejemplos de transición en redes privadas, además de glosario, preguntas frecuentes y guías de certificación de dispositivos, superando las diez mil palabras junto a más de 20 citas de al menos diez dominios.