The rapidly increasing number of mobile devices, voluminous data, and higher data rate are pushing to rethink the current generation of the cellular mobile communication. The next or fifth generation (5G) cellular networks are expected to meet high-end requirements. The 5G networks are broadly characterized by three unique features: ubiquitous connectivity, extremely low latency, and very high-speed data transfer. The 5G networks would provide novel architectures and technologies beyond state-of-the-art architectures and technologies. In this paper, our intent is to find an answer to the question: “what will be done by 5G and how?” We investigate and discuss serious limitations of the fourth generation (4G) cellular networks and corresponding new features of 5G networks. We identify challenges in 5G networks, new technologies for 5G networks, and present a comparative study of the proposed architectures that can be categorized on the basis of energy-efficiency, network hierarchy, and network types. Interestingly, the implementation issues, e.g., interference, QoS, handoff, security–privacy, channel access, and load balancing, hugely effect the realization of 5G networks. Furthermore, our illustrations highlight the feasibility of these models through an evaluation of existing real-experiments and testbeds

چکیده

افزایش سریع تعداد دستگاه های تلفن همراه، داده های حجیم (انبوه)، و نرخ های داده ای بالاتر نشان دهنده  تجدید نظر در نسل فعلی ارتباطات تلفن همراه سلولی است. نسل بعدی یا نسل پنجم (5G) شبکه های تلفن همراه سلولی انتظار می رود که الزامات بالاتری را برآورده نماید. شبکه های نسل پنجم به طور گسترده با سه ویژگی منحصر به فرد مشخص می شوند: قابلیت اتصال موجود در همه جا، تاخیر بسیار کم و انتقال داده با سرعت بسیار بالا. شبکه های نسل پنجم، ساختار هایی جدید و فن آوری هایی فراتر از ساختار ها و فن آوری های قبلی، ارائه می دهد. در این مقاله، هدف ما یافتن یک پاسخ به این سوال که: '' چه چیزی توسط شبکه های نسل پنجم  انجام خواهد شد و چگونه؟ '' ما محدودیت های جدی از شبکه های تلفن همراه نسل چهارم (4G) و متناظر با آن ویژگی های جدید شبکه های نسل پنجم را بررسی و بحث خواهیم نمود. ما چالش های در شبکه های نسل پنجم، فن آوری های جدید برای شبکه های نسل پنجم را شناسایی  نموده، و یک مطالعه مقایسه ای از ساختار های پیشنهادی ارائه می دهیم که می تواند بر مبنای بهره وری انرژی، سلسله مراتب شبکه و انواع شبکه دسته بندی شود. به طور قابل توجه، پیاده سازی مسائل شبکه های نسل پنجم، به عنوان مثال، تداخل، QoS، دست به دست کردن، امنیت، حفظ حریم خصوصی، دسترسی به کانال، و حفظ تعادل بار، تاثیر بسیار بالایی در تحقق شبکه های نسل پنج ندارد. علاوه بر این، تصاویر ما امکان سنجی این مدل ها را از طریق ارزیابی های موجود واقعی آزمایش و testbeds، برجسته می کند.

1-مقدمه

تکامل نسل شبکه تلفن همراه در درجه اول با رشد مداوم دستگاه های کاربران بی سیم، استفاده از داده ها، و نیاز به کیفیت بهتر تجربه  (QoE) تحت تاثیر قرار می گیرد. انتظار می رود بیش از 50 میلیارد دستگاه متصل، از خدمات شبکه تلفن همراه تا پایان سال 2020 استفاده کند [1]، که منجر به یک افزایش فوق العاده ای در ترافیک داده ها، در مقایسه با سال 2014 [2]، می شود. با این حال، راه حل های قبلی برای چالش های فوق الذکر نا کافی است...