Để giải quyết tốt các nhu cầu ngày càng gia tăng của người sử dụng và vượt qua các thách thức đặt ra cho hệ thống 5G, cần thiết phải có những thay đổi mạnh mẽ trong chiến lược thiết kế kiến trúc cho mạng 5G mới. Theo các nghiên cứu cho thấy, người sử dụng di động dành thời gian sử dụng chủ yếu tới 80% ở khu vực bên trong nhà và 20% sử dụng ngoài trời. Trong kiến trúc di động hiện tại, người sử dụng sẽ kết nối với các UE khác ở bên trong hay bên ngoài thường bị ngăn cách bởi
các vật che chắn hay các bức tường nhà, điều này dẫn đến giảm hiệu quả sử dụng phổ, hao tổn năng lượng thiết bị, tốc độ dữ liệu giảm. Để vượt qua thử thách này, đòi hỏi kiến trúc 5G phải được thiết kế với những khác biệt về truy nhập cả trong nhà và ngoài trời. Một ý tưởng đột phá được nghiên cứu áp dụng, đó là sử dụng công nghệ MIMO cỡ lớn, với hàng chục thậm chí hàng trăm đơn vị anten nhỏ được sắp xếp thành mảng theo quy luật, sẽ mang đến những hiệu quả truyền sóng lớn, cải thiện và nâng cao độ lợi gấp nhiều lần so với các kĩ thuật MIMO 2x2 và 4x4 hiện tại.
Mạng 5G là mạng có kiến trúc không đồng nhất, bao gồm các marcocell, microcell, picocell, femtocell, các bộ chuyển tiếp. Smallcell là khái niệm không thể thiếu trong mạng 5G, nó là dạng cell có vùng phủ nhỏ để phục vụ phạm vi hẹp, có khả năng triển khai linh hoạt trên các điều kiện hạ tầng khác nhau, thậm chí có thể đặt smallcell trong trong ô tô, trên tàu hỏa trong khi các hệ thống MIMO lớn được triển khai ở mặt ngoài có thể tương tác với các trạm gốc.
Hình 2.10 Kiến trúc phức hợp mạng di động 5G.
Kiến trúc mạng 5G có thể xây dựng là một dạng phức hợp như trên, không đồng nhất như các thế hệ mạng trước, có khả năng giao tiếp linh hoạt nhiều thành phần mạng phức tạp khác nhau, khai thác nhiều công nghệ mới như MIMO lớn,
mạng vô tuyến nhận thức, sóng milimet,… Các khái niệm mới cũng như các giải pháp mới cũng được khai thác trên nền tảng mạng 5G như: các kiến trúc đám mây dịch vụ và điều khiển, IoT, D2D, 5G-V2X,…