該技術擁有非常高的數據傳輸速率，比4G LTE低得多的延遲，并且能夠讓每個蜂窩站連接更多的設備。簡而言之，5G是承載汽車，物聯網設備中的傳感器以及越來越多的下一代電子產品所產生大量數據的最佳通信技術。
推動這種技術發展的是一種新的無線電空中接口，它將使移動網絡運營商能夠在同樣的頻譜分配中實現更高的效率。新的網絡層次將有助于實現5G的分片化網絡，允許根據特定流量需求動態分配多種流量。
“這關乎容量和延遲，” Cadence的定制IC和PCB組的RF解決方案架構師Michael Thompson說：“這關乎我能以多快的速度獲取大量數據。它的另一個好處是，由于是一個動態系統，所以它可以讓我不必占用整個頻道或多個頻道的帶寬。這有點像帶寬點播，取決于應用對帶寬的需求。這樣，它比上一代標準更加靈活，容量也”高得多。“
這為家庭、體育賽事以及工業和交通領域開辟了新的應用。 Thompson said.說：“如果在飛機上有足夠的傳感器，我就可以監控它，通過機器學習應用程序，我們就知道什么時候需要維修或更換部件或系統。所以，當飛機飛越了整個國家，將在拉瓜迪亞機場降落，在到達那里之前，會有信息顯示某個部件的磨損跡象。當飛機著陸的那一刻，備用零件已經就緒了，且有人會進行替換。這套對系統實施自監控的系統對于非常大型的土方設備和采礦設備也是很有價值的，。我們通常需要要防止這些價值數百萬美元的設備出現故障時不會坐等零件而延遲了維修時間。’如果如果如果需要快速的接收到這些由傳感器產生的海量數據，那就需要大帶寬和低延遲的支持。“
一種技術，多種實現方式
目前，‘5G’這個術語的使用方式有很多種。Arm基礎設施業務部門無線營銷總監Colin Alexander解釋說：“它的最通用形式是蜂窩無線技術，它允許通過標準驅動的無線接口管理新業務。多個現有的和新的頻譜將被分配用于承載1GHz以下用于城市郊區有較長距離、較大覆蓋范圍的頻段，，以及從26到60GHz面向高容量、低延遲應用的毫米波頻段”。
下一代移動網絡聯盟(NGMN)和其他組織設計了一個模型，將應用實例映射到三角形的三個點上—— 一個角代表增強的移動寬帶，一個代表超可靠、低延遲通信(URLLC)，第三個為大規模的機器間通信。每一種都需要不同的網絡來滿足他們的需求。
“這導致了在定義5G的核心網絡時需要考慮其他各種需求 -，”Alexander說，“核心網將具備可擴展的能力，用以有效承載所有不同的流量類型。”
他指出，移動網絡運營商正試圖確保他們能夠盡可能靈活地升級和擴展網絡，這一目標可以利用運行在云上的商用計算硬件上的虛擬化軟件實現。
涉及URLLC流量類型的應用，現在可以通過云來管理這些應用程序，但這要求將一些控制和用戶功能移動到更靠近網絡邊緣的地方，靠近無線空中接口。例如，工廠中的智能機器人，出于安全性和效率的原因，需要低延遲網絡。Alexander表示，這就需要邊緣計算機，每個計算機都具有計算、存儲、加速和機器學習功能，用以在網絡邊緣實現通信與信息處理。有一些但不是所有的V2X和汽車應用服務都會有類似的需求。
“在要求低延遲的情況下，再次處理可能會被推到邊緣，以便允許計算和中繼V2X決策。如果應用與停車或制造商跟蹤等資源管理更相關，那么計算可能發生在云中的計算設備上，“Alexander說。
針對5G的設計
對于負責設計5G芯片的工程師來說，他們需要處理很多難題。這些問題都有很強的不確定性較，每個問題都有自己的一套限制條件。例如，在基站端需要解決的主要問題之一是功耗。
Flex Logix公司首席執行官Geoff Tate表示：”大多數基站正在使用基于先進工藝節點設計的ASIC和FPGA，還有SerDes，它消耗了大量的功率并占用了不少面積。如果可以將可編程性集成到ASIC中，就能夠降低功耗和所占用的面積，因為不需要在芯片之外快速運行SerDes來實現片間通信，并且可編程邏輯和ASIC之間提供更大的帶寬。英特爾已經實現了至強系列處理器和Altera FPGA在同一封裝內部的集成化。采用這種方式可以提升100倍的帶寬。”
對于要部署在核心網絡或云中的設備，要求是不同的。其中一個關鍵考慮因素是架構允許輕松部署管理軟件，且應用可輕松移植到設備上。
Arm公司的 Alexander表示：“處理虛擬化服務的標準生態系統非常重要，例如OPNFV(網絡功能虛擬化開放平臺)。通過協調服務來管理網絡元素之間的交互和流量流也將是關鍵。ONAP(開放式網絡自動化平臺)就是一個例子。功耗和設備效率也是設計的關鍵考量因素。”
在網絡邊緣，要求低延遲、高用戶吞吐量和低功耗。
Alexander說：“我們需要能夠輕松支持多種加速器來應對不同計算需求，因為這些需求不一定能在通用CPU中高效處理。通過多個芯片或機箱安裝設備來實現SoC器件之間的擴展非常重要。研究一種可以支持基于ASIC、ASSP和FPGA的不同設計之間實現輕松擴展的體系結構也很重要，因為邊緣計算可能被設計成各種尺寸或形式的設備在網絡中進行部署。此外，軟件可擴展性也很重要。“