2、多网协同
未来会有多张网络一起为用户终端提供连接：移动蜂窝、WiFi、终端对终端连接等等。5G系统应该能紧密协调这些网络，为用户提供不中断的顺畅体验。目前，协同多张网络仍然是一个相当大的挑战。Hotspot 2.0与下一代Hotspot的案例会是蜂窝与WiFi集成的一个参考。5G能否让终端设备在几张网络间顺利切换，还有待观察，如何无缝地从一张网络切到另一张上的确是一个最大的挑战。
3、全双工
所有现有的移动通信网络都依赖双工模式来管理上传和下载，有时分双工，有频分双工，比如说LTE FDD，其上行和下行需要两个单独的信道，而TDD呢，无论上行还是下行都采用同一个信道，只是时隙不同。
要想协调好上下行，双工模式肯定是必不可少的，但全双工技术现在仍在讨论中。如果采用这个技术方案，终端设备可同时发送和接收信息，这就有可能使现有的FDD和TDD系统容量翻番。
当然这项技术也存在巨大的挑战：需要从根本消除自干扰，网络和设备都需要巨大变化。如果克服这些挑战，整个网络容量将实现巨大增幅。
4、毫米波
现在，450MHz–2.6GHz的低频段频谱几乎已全部用于移动通信了，好在仍然有很多高频段频谱可用，这部分频谱有的高达300GHz。自然，相比运营商熟悉的低频段频谱，如何应用好这些高频段频谱，所面临的技术挑战也复杂很多，比如说频段越高，建筑物穿透就越困难，只是一面简单的墙就能成为毫米波信号的穿透障碍。
不过，还有一些高频段的GHz频谱已有占用：短距离、点对点、可视范围连接等等，它们用来为无线连接提供了更高的速率。
毫米波可以用于室内small cell（这也符合以上提到的网络增密），为一些密集区域提供高速连接。毫米波的高频段特性意味着天线会非常的小，它对设备影响的范围也相当小。然而，Ovum认为，毫米波是一项超前的技术，可能需要很多年的研发，才能使其具备成本效益能大规模投向市场。
需要注意的是，毫米波技术的发展也不是最新的，2009年成立的WiGig联盟旨在建立全球千兆级高速无缝传输的产业链，关注重点是60GHz频段，这个联盟汇聚了无线领域几乎所有的行业巨头；2014年6月，谷歌收购了由两位Clearwire前工程师创办的企业Alpental，这家公司致力于发展自组织、超低功耗、毫米波千兆无线技术，主要是60GHz频段。
