1.2.1 5G设计目标
为了更好地了解5G在工程实现上的难度和挑战，就需要先去了解人们对5G究竟有哪些目标和需求。以下的介绍分别是5G通信中最为核心的一些目标（需要注意的是，我们并不需要同时满足下述的全部需求）。
1.数据速率（data rate）
数据速率的衡量指标又可分为以下几个小一些的领域。
（1）聚合数据速率或区域容量（Aggregate data rate or area capacity）指的是通信系统能够同时支持的总的数据速率，单位是单位面积上的bit/s。相比于上一代的4G通信系统，5G通信系统的聚合数据速率要求提高1 000倍以上。
（2）边缘速率（Edge rate）。指的是当用户处于系统边缘时，例如处于小区中离基站最远的位置，用户可能会遇到的传输速率最差的情况，也就是数据速率的下限。又因为一般取传输速率最差的5%的用户作为衡量边缘速率的标准，边缘速率又称为5%速率。对于该指标，5G的目标是100 Mbit/s到1 Gbit/s，这一指标比相比于4G典型的1 Mbit/s的边缘速率，要求提高了至少100倍。
（3）峰值速率（Peak rate）。顾名思义，指的是所有条件最好的情况下，用户能够达到的最快速率。在这里科普一下，经常有些厂家或运营商会宣布自己蜂窝网可以实现上百兆的最高速率，但这要求小区里就一个用户（只有你一个人接入了基站）。
遇到随机变化的信道状况极好的时候。这一速率甚至有望达到10 Gbit/s的量级。
2.延迟（latency）
目前4G通信系统的往返延迟是15 ms，其中1 ms用于基站给用户分配信道和接入方式产生的必要信令开销。虽然4G的15 ms相对于绝大多数服务而言，已经是很够用了。但随着科技发展，之后兴起的一些设备需要更低的延迟，比如移动云计算和可穿戴设备的联网。为此，需要新的架构和协议。
3.能量花费（Energy and Cost）
随着我们转向5G通信网络，通信所花费的能耗应该越来越低。但前文提到，用户的数据速率至少需要提高1 000倍，这就要求5G通信系统中传输每比特信息所花费的能耗需要降低至少1 000倍。而现在能量消耗的一大部分在于复杂的信令开销，例如网络边缘基站传回基站的回程信号。而5G通信网络，由于基站部署更加密集，这一开销会更多。因此，5G必须要提高能量的利用率。
4.更多设备的接入
5G通信网络需要有更强的服务能力，能够同时接入更多的用户。随着机—机（machine-to-machine，译为设备到另一设备）通信技术的发展，单一宏蜂窝应该能够支持超过1 000个低传输速率设备，同时还要能继续支持普通的高传输速率设备。
5.5G网络架构
5G通信网络将融合多类现有或未来的无线接入传输技术和功能网络，包括传统蜂窝网络、大规模多天线网络、认知无线网络、无线局域网、无线传感器网络、小型基站、可见光通信和设备直连通信等，并通过统一的核心网络进行管控，以提供超高速率和超低时延的用户体验和多场景一致的无缝服务，一个可能的5G网络架构如图1-9所示。
图1-9 5G网络架构
为此，对于5G网络架构，一方面通过引入软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）等技术，实现控制功能和转发功能的分离，以及网元功能和物理实体的解耦，从而实现多类网络资源的实时感知与调配，以及网络连接和网络功能的按需提供和适配；另一方面，进一步增强接入网和核心网的功能，接入网提供多种空口（空中接口）技术，并形成支持多连接、自组织等方式复杂网络拓扑，核心网则进一步下沉转发平面、业务存储和计算能力，更高效地实现对差异化业务的按需编排。
在上述技术支撑下，5G网络架构可大致分为控制平面、接入平面和转发平面，其中，控制平面通过网络功能重构，实现集中控制功能和无线资源的全局调度；接入平面包含多类基站和无线接入设备，用于实现快速灵活的无线接入协同控制和提高资源利用率；转发平面包含分布式网关并集成内容缓存和业务流加速等功能，在控制平面的统一管控下实现数据转发效率和路由灵活性的提升。