任何下一代移動通信技術必須要提供比上一代更好的性能。例如，由于從
3G 到 4G 的過渡，理論峰值數據速率從大約 2 Mbps 跳到 150 Mbps。隨后，LTE Advanced Pro 達到了 Gbps
的峰值數據速率，最近已在演示 1.2 Gbps 的數據吞吐量1。在最近由高通和諾基亞聯合發起的關于 5G 的調查中2，有86％的參與者聲稱他們需要或希望在下一代智能手機上實現更快的連接。這次調查得出的結論是數據速率一直是技術演進的推動力。
但是 5G 不僅是追求更高的數據速率。這個下一代標準可以滿足的各種應用需求一般可按所謂的“應用三角形”分類，如圖 1 所示。追求更高的數據速率和更大的系統容量被歸納為增強型移動寬帶（eMBB）。超可靠低延遲通信（URLLC）是另一個主要驅動因素，最初的重點是低延遲。所要求的更低延遲影響整個系統架構 - 核心網和協議棧，包括物理層。為了啟動新的服務和垂直市場，如增強/虛擬現實、自動駕駛和“工業 4.0”，需要低延遲。此三角形以大規模機器類通信（mMTC）結束；然而，最初的標準化工作主要集中在 eMBB 和 URLLC 上。所有這些應用有不同的要求，要采用不同方法優先排序它們的關鍵性能指標。這提出了一個挑戰，因為這些不同的要求和優先權必須以“一刀切”的技術同時解決。
圖1、IMT-2020定義的5G應用場景。
Pre-5G 與 5G
在標準化組織（如第三代合作伙伴計劃（3GPP））內定義一個“一體適用”技術需要花費很長時間。數百家公司和組織都在貢獻建議，推薦應對 5G 挑戰和要求的方案。要討論和評估這些提案，最后決定如何實施。在定義解決無線接入網、空中接口和核心網的新技術和新標準之初，制定過程可能相當耗時---一些網絡運營商沒有時間等待。
通常情況下，一種應用問題得到解決時，同時形成標準，它只針對一種場景。使用非授權頻譜的 LTE（LTE-U）是 4G 中的一個例子。目標是輕松使用無授權 5 GHz ISM 頻段的較低和較高部分來創建更寬的數據管道。大約 15 個月后，3GPP 延續自己的思路，頒布稱為授權輔助訪問（LAA）的嵌入式標準方法。5G 也不例外。固定無線接入（FWA）并且將在全球體育賽事---韓國平昌2018 年冬奧會提供“5G 服務”，是 5G 討論中的兩個例子。在這兩個例子中，定制的標準是由提出的網絡運營商及其行業合作伙伴開發的。這兩個標準都是基于LTE標準（由3GPP制定的標準）和它發布的第12版技術規范，來增強去支持更高的頻率、更寬的帶寬和波束賦形技術。
以固定無線接入為例。這一需求背后的網絡運營商是美國服務提供商 Verizon Wireless。今天的服務提供商不僅提供傳統的有線通信和無線服務；他們還支持到家庭的高速互聯網連接，并通過這些連接擴展到提供內容服務。
圖2、低于6 GHz的三種載頻的相干時間與速度。
圖3、28 GHz 路徑損耗與小區分離，使用 ABG信道模型，針對市區宏部署將自由空間傳播損耗（FSPL）與視線（LOS）連接和非視線（NLOS）連接相比較。
Verizon 最初實現橋接著名的“最后一英里”到家庭的方法是光纖到戶（FTTH）。Verizon在一些市場上將該業務出售給其他服務提供商，如Frontier Communications。3為了強化他的業務模式，Verizon正在開發自己的無線技術，用于連接到家庭的高速互聯網。為了形成競爭力并保持未來的發展，Gbps連接是必要的，勝過今天采用LTE-Advanced Pro能實現的。
無線鏈路能提供多大的數據速率取決于4個因素：
調制、可實現的信噪比（SNR）、可用帶寬以及是否使用多輸入多輸出（MIMO）天線技術。從90年代初到2000年，無線行業對其標準進行了優化從而提高了信噪比，進而提高了數據速率。在世紀之交，隨著互聯網的成功，這已不再可接受；3G的帶寬增加到5 MHz。
從4G開始，引入更寬的帶寬 - 高達20 MHz ，同時引入2×2 MIMO。今天，使用高達256-QAM的更高階調制、8×8 MIMO和捆綁多個不同頻段載波的載波聚合（CA），峰值數據速率已達到1.2Gbps。要想進一步提高數據速率，尤其是對于使用固定無線接入的情況，更寬的帶寬必不可少。這個帶寬，在今天的無線通信“熱土”（450 MHz 和6 GHz之間）上不可能實現。更大的帶寬僅能在采用厘米波波長和毫米波波長的更高頻率上獲得。但是沒有免費的午餐。頻率升高會帶來它自己的挑戰。
*EIRP = 接收機靈敏度 + 信噪比 – 接收天線增益 + 路徑損耗（EIRP：等效全向輻射功率）
*鏈路余量 = 總發射EIRP – 路徑損耗 – 接收信號電平