移动通信从第一代到第五代 (5G) 的演进在过去 40 年中彻底改变了人类社会的许多方面。为了加速这一发展，下一代无线网络 (NGWN) 被设想为大量新型应用的基石，从远程手术到智慧城市。按照服务分类为增强型移动宽带 (eMBB)、海量机器类通信 (mMTC) 和超可靠低延迟通信 (URLLC)，NGWN 将支持甚至具有各种吞吐量、延迟和可靠性要求的更多样化的服务。同时，由于可靠性和连接密度的提高，NGWN 有望通过支持自动驾驶和工厂自动化 等用例来吸引传统移动通信用户之外的企业用户。

    上述演变一直在塑造无线网络，使其变得越来越异构和动态。例如，NGWN 将结合各种组件，例如设备到设备(D2D)、车联网 (V2X) 和移动边缘计算 (MEC)，以及不同的无线接入技术，包括蜂窝、 Wi-Fi 和专用短程通信DSRC），以及作为不同的接入点，例如蜂窝基站 (BS)、路边单元(RSU) 和无人机 (UAV)。集成异构通信网络中的每个组件都可以有一个独特的焦点和一组相应的性能指标。例如，V2X 通信必须处理高度动态的通信通道和快速变化的网络拓扑，而 D2D 通信需要分散的通道访问控制和高能效的通信资源分配。    

    由于异构和动态特性是支持日益多样化的通信服务日益增长的需求的必然结果，它们对NGWN的架构设计、网络部署和网络管理提出了重大挑战。为NGWN设计能够处理多样化服务并最大化基础设施和资源利用效率的架构是第一个重大挑战。为了实现增加网络容量和适应具有严格服务质量 (QoS) 要求的高度多样化服务的目标，需要对网络架构进行创新。通过部署超密集小型蜂窝来实现网络密集化可以提高网络容量。然而，它并没有为异构网络的可扩展管理提供解决方案，而是带来了额外的挑战，例如额外的基础设施部署成本、低小区利用率和小区间干扰。地面和空间网络的集成已被提议用于提供无缝通信覆盖。然而，考虑到无人机的动态轨迹、卫星的轨道、 以及由此产生的对服务范围和沟通渠道的影响。还提出了一种基于云/雾无线电接入网络 (RAN) 的架构，该架构将云和雾计算的范式结合到无线网络中 。然而，这样的架构侧重于提高能源效率、降低成本和减轻前传的数据流量，而不是满足复杂异构网络中的多样化业务需求。

    第二个挑战是如何实现可适应动态网络环境的可扩展智能网络管理。由于用户移动性、随时间变化的信道条件、动态变化的流量负载分布以及内容流行度的时间变化，网络环境会迅速变化。直到当前这一代无线通信服务，处理动态环境的问题大多在小范围内进行研究，即从单个或多个移动用户或基站的角度进行研究。一个例子是机会性频谱接入，它针对个别二级移动用户，让他们在动态网络环境中接入信道。另一个例子是基于计算任务到达模式的云雾计算系统中虚拟机的动态部署。尽管如此， 管理 NGWN 需要开发适合大规模问题和异构网络架构的可扩展和自适应模型和方法，这应该包括集中式和分散式网络控制组件。

    最后但同样重要的是，在存在多维资源、多种服务类型和未知流量模型的情况下，有效的实时网络资源编排是另一个挑战。NGWN 将集成网络、缓存、计算、传感和控制的功能。相应地，NGWN 中的资源将超越传统的通信资源（即带宽、时间和/或发射功率），并包括计算和缓存资源。因此，考虑到数据流量的急剧增长以及日益多样化和严格的 QoS 要求，自适应和灵活的网络资源编排变得至关重要。在 NGWN 的某些部分，传统的集中式资源分配可能会变得不充分。例如，可能需要在本地决定微蜂窝和 D2D 通信中的资源分配，以减少信令开销和响应时间 。此外， 依赖瞬时网络信息（例如信道状态信息）并专注于优化瞬时性能指标（例如瞬时数据速率）的传统方法在此类信息未知时可能变得不适用。在NGWN中，利用时空流量模式，同时实现服务差异化并保持海量连接将是网络资源编排的主要挑战。