5G將是為全人類互通、為萬物互連所設計的超高寬頻，高可靠度，低延遲和大規模網路連結布建的新無線系統和網路架構。藉由5G所打造的可編程世界，將推進人類的生活、經濟體系和社會結構。所擘畫的前景看似大膽，但有鑑於5G研發進展已不斷地超前推進，5G世界已逐漸成形實現。
無線技術改頭換面 5G絕非老調重彈
5G所探討的面向，不僅限於新的無線技術。5G將結合現今於授權和非授權頻段所使用的無線接取技術(Radio Access Technology, RAT)，以及未來針對特別頻段、部署、使用情境和使用者案例所發展的最適無線接取技術，並發展基於網路功能虛擬技術(Network Funciton Virtulaization, NFV)和軟體定義網路技術(Software Defined Networking, SDN)的新的網路架構。此外，發展提供高度彈性的具備可編程能力(Programmability)的功能至為重要，以支援營運商因應新型態通訊需求，從一般使用者、到機器設備、或來自不同產業的公司行號乃至公部門機構的廣泛多元的需求。5G網路將是可編程、軟體導向、支援全方位管理的網路，以帶動多元且能獲利的多面向服務。
5G應用/情境包羅萬象
在設計上，5G與現今的網路的最大不同點在於使用情境的多樣性。目前的網路主要設計目標是提供高速的行動寬頻，而5G包含人與物的連結，可概略分為三大使用型態：
可靠性也是網路另一個至關重要的原則。透過不同技術的整合，讓網路邁向真正可靠的通訊體驗。可靠性不僅僅只是關於讓設備正常運行，它須涵蓋未來在任何時間、任何地點提供的無限容量和覆蓋性。除此之外，5G網路亦須保持高度靈活性，以因應目前尚未可知的未來嶄新應用。
多重需求無限可能
網路將提供超過10Gbit/s的速度和極低的延遲。5G將是許多產業發展的推動平台，產業範疇涵蓋從IT產業到汽車、娛樂、農業和製造業。5G將連結未來的工廠，並協助創建一個完全自動化並具彈性的生產系統。5G將可成為能促發高效能、並節省資源的基礎設施。
我們可以預見將有越來越多對安全性和要求極高的商業等級應用於無線網路上運行，因此，對於網路容量、吞吐量和低延遲的要求上，將要求具備高標準的嚴謹度、可靠度和可預期的服務水準，且將遠遠超過今日的常態表現。
那現實世界中的可能性是什麼？
試想在健康照護業界，醫院可以透過量身打造、具備極低延遲的5G網路進行遠距機器人手術，如同外科醫生身處在患者身旁般。或是，皮膚嵌入式和5G連結的健康照護晶片可以持續監測重要的相關指數，於情況惡化之前，可以持續地調整用藥以因應變化。
建造一個安全的交通基礎設施則是另一個主要領域。透過5G網路，能實現自動駕駛汽車和智慧道路的基礎設施，可以減少事故並每年拯救數百萬人的生命。
基於5G網路的感測器，每個水管能即時監控，且讓公用事業供應商能創造一個網路，可以感測、處理和傳輸確切位置與嚴重洩漏，而且能即時警示適當的資源，且不需要耗費人力地收集和分析數據。
5G可帶動的產業轉型，也將在農業、金融、零售、教育、貿易和旅遊業發生。可能性是永無止境的(圖1)。
5G所採用的頻譜可能涵蓋了自400MHz到100GHz。
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| 圖1 拓展科技能為人類實現的無限可能性 |
多種存取/多種性能無線技術登場
2015年11月，世界無線電通訊大會(World Radiocommunication Conference, WRC)確立了將於WRC 2019討論IMT-2020的使用頻率，下述頻段是未來幾年研究重點(圖2)：
UHF頻段將留在WRC 2023大會中再度討論。
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| 圖2 WRC重點頻譜為5G鋪路 |
5G選用頻段中屬於低頻段的頻率，具備良好的穿透性，將可提供應用服務良好的覆蓋、行動性和可靠度。為有效利用sub-6GHz頻譜，需要不同的載波頻寬和靈活的頻譜聚合技術；對於部署sub-3GHz FDD，需要40∼100MHz的載波頻寬和有效的頻譜聚合技術；至於3∼6GHz頻譜，支援超過100MHz的連續載波頻寬將尤其重要。在高頻方面，已有數個可提供大容量和吞吐量的選用頻段。
諾基亞(Nokia)已證實於厘米波(3∼40GHz)頻段中，善用數個100MHz頻寬，或是毫米波(40∼100GHz)頻段中，使用1∼2GHz頻寬是可行的。Nokia進行了大量的基礎研究，包括頻道測量、概念驗證證明、並和各大營運商進行實際測試，顯示這些頻段可用於支援小基站(Small Cell)產生大通訊量時提供接取和回傳的功能。
目前頻譜分配和WRC工作項目指出，2020年前重點將放在6GHz以下頻率，與一些6GHz以上尚未完成協調國家/區域型的頻譜。
若沒有更多的低頻提供給行動通訊使用，營運商將需要利用替代方案來獲得額外的頻譜資源。這些將很可能意味著透過授權共享方式(Licensed Shared Access)與授權分享接取(Authorized Shared Access, ASA)與既有的授權使用者共用頻譜。
未授權頻段例如5GHz，和未來的60GHz頻段，可提供一個疏導通訊負載的選項，也就是將Best Effort的通訊量、較不重要的應用、不需要保證QoS(Quality of Service)的通訊，導向該頻段。
可編程多重服務網路
考量未來，5G網路需要支援彼此之間截然不同的通訊特性之使用情境，例如：成千上萬的消費性健康照護感測器的通訊需求，與傳送高品質UHD影音節目傳送至電視機有著極大的差別。
現今LTE及其核心網路(Evolved Packet Core, EPC)是針對行動寬頻特性所設計，因此，對於包羅萬象的通訊需求，例如：低延遲高行動性、高吞吐量、或因應物聯網而產生的大量布建，將無法有效的支援。
另一方面，現下的EPC架構無法支援無線接取端和核網部各別進行演進。而5G架構將打破核網和接取網路間的依存度，有助於實現與Wi-Fi和固網的融合，QoS、會話管理(Session Management)、網路安全等功能與接取網路脫鉤。
有鑑於為每種使用情境皆打造一單獨的網路並不經濟，且將產生網路日形複雜的結果。因此，5G將發展單一的「複系統之系統」，於無形間可滿足所有用戶多元的使用情境。新的網路架構，將提供新的關鍵功能，闡述如下：
網路切分技術：單一實體網路支援包羅萬象的使用情境
5G架構將提供可支援多重RAT、多重服務的共同核心網，接取網路技術包括眾所熟知的行動通訊、Wi-Fi和固網，多重服務則包括了行動寬頻、一般大規模布建的機器類通訊和低延遲高規格需求的機器類通訊，並可服務不同的營運商。透過建立於高度抽象層(Abstraction)的系統，運用NFV和SDN技術，將可實現所需的網路架構。
5G利用網路切分技術進行網路抽離，營運商可將實體網路，依據不同產業所適用的通訊特性需求執行網路切分(圖3)。
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| 圖3 網路切分技術將各式使用情境通訊服務需求最佳化 |
動態體驗管理
營運商將需要能夠立即反應不斷變化的需求和網路狀況，進而大幅改善體驗品質(Quality of Experience, QoE)，同時確保在每個應用存取皆能有效地使用網路資源。傳統服務品質架構無法充分掌握網路中不同應用存取的具體需求，也無法在短時間內自動地啟動正確的優化指令。核心網路系統(Evolved Packet System, EPS)中的QoS架構將進行調整，未來將充分利用動態體驗管理，即使在高負載狀況下，也能讓每個應用達到所設定的QoE(圖4)。
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| 圖4 動態體驗管理：較高品質、較少資源 |
會話和行動隨選
5G必須提供更有效的連結。LTE無法有效地支持大量的純訊號鏈結物聯網設備，而不耗盡該裝置的電池。具彈性的行動管理可支援彈性IP定錨於需要行動性時才提供，也因此可以讓網路資源更有效率。
5G二階段導入
某些市場，由於對高容量的行動寬頻有殷切的需求，希冀能於2020年之前即可部署完成，這些市場主要為韓國和日本。但這雄心勃勃的時間表意味著於2018年，標準規格須制定完成。但由於牽涉的使用情境多且廣，必須深入探討定義、與新頻譜的選定開放和協商，都將使標準化的過程更顯複雜和耗時。此外，更高頻段的新頻譜可能需在WRC 2019大會討論之後才有開放的可能。也因此考量實際狀況，5G將很有可能分階段導入：
第一階段
將集中在處理EPC和5G無線存取技術的布建，尤其是6GHz頻譜以下的部分。此階段將定錨於LTE，透過雙連結(Dual Connectivity)模式引進5G無線接取，視3GPP標準化的進展(3GPP Release15版預計2018年底完成)。5G無線接取將連結至EPC，但會提供向前兼容(Forward Compactility)於未來5G的核網，而在未來的5G版本也會提供第一階段版本的向後兼容(Backwards Compatilbility)功能。
第二階段
第二階段將引進全新的工作層以及網路架構上的改變，以實現5G預定的全部功能。2019年底，3GPP Release 16版將完全滿足低延遲、高可靠度要求的MTC使用情境的規格需求，並為終端用戶提供最佳體驗品質。新5G核網亦將高效地支持大規模布建的MTC型態。
透過階段性導入新5G的網路架構，行動營運商將能有效地善用現有網路布建，以提供更高的數據傳輸速率與更大的容量之外，同時能依序導入邁向未來的網路架構，來支持新的使用情境和服務。
網路性能/數據/切分技術主導商業模式
在5G時代，連結人、也連結物，將有別於以往的商業模式，透過5G的無線接取和架構，將可讓營運商以更有彈性的方式營運並獲利。
．網路新的性能水準能提供極速的行動寬頻體驗，不僅能夠提供HD和UHD影音服務，也能滿足商業世界中所有相關的虛擬實境服務。透過保證高水準的服務品質給使用者、內容供應商和其他服務業者，建立於「Connectivity+」的商業模式。