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这些多元化的数据与计算业务不仅需要超高带宽的支持，还对时延有极其苛刻的要求。一方面，这些多元化的数据与计算业务不但有时变的带宽需求，而且要求最大带宽需求达到100 MHz以上，才能够为用户提供优质的服务质量（Quality of Service，QoS）。现有的任何一种无线通信系统都无法满足如此大的带宽需求 [5] 。另一方面，这些多元化的数据与计算业务需要实时在线的体验，这要求数据传输时延达到1 ms甚至更低。尤其对于互动娱乐业务，频繁卡顿会严重影响用户体验。工业控制、应急通信等应用要求可靠性达到99.999%甚至100%。在这样的背景下，在无线通信系统中开展多元化的数据与计算业务存在着以下难题：
（1）现有无线通信系统架构不足以提供超宽带的数据传输服务。
为满足用户对动态超带宽数据业务的需求，无线通信系统需实时根据环境以及业务状态动态调整系统与网络资源，从而匹配网络资源和业务需求，为每位用户提供可靠、稳定的服务。然而，一方面，无线通信系统中通信资源是极为稀缺的，当前无线频谱资源根据各个行业的需求，采用静态分配策略进行统筹。无线频谱资源不仅分配殆尽，而且静态分配策略的频谱利用率非常低，因而浪费了宝贵的无线频谱资源 [6] 。另一方面，昼夜业务量差异很大，业务量会随着用户服务请求的随机性而动态变化。目前无线通信系统大部分基于峰值业务量进行网络资源配置与运营，导致资源利用率较低。
（2）现有无线通信系统架构难以支持海量高速数据传输。
在无线通信系统中，制约传输速率、影响传输可靠性的最主要因素就是无线信道传输条件。导致信号功率衰减的主要原因包括路径损耗和阴影效应 [7] 。路径损耗由传输信号的辐射扩散特性以及无线信道的传播特性决定，其对信号功率的影响与通信距离正相关。阴影效应取决于发送端和接收端之间的障碍物，会对信号功率产生严重的影响。例如在蜂窝移动通信系统中，处于小区边缘的用户接收信号功率通常较低，通信质量较差，甚至处于中断状态。
（3）现有无线通信系统架构中计算与存储资源过度集中且远离用户。
由于移动设备的计算资源十分有限，仅仅依靠移动设备很难实现计算密集型应用。为了帮助用户实现计算密集型应用，运营商在远端部署了计算资源共享池，为用户提供更佳的计算质量。然而传统的云计算系统严重依赖远程云计算服务器，这可能导致巨大的通信与计算时延。因此，用户计算任务仅依赖本地计算和远程云服务器，计算密集型应用和资源受限的移动设备之间的紧张关系无法得到有效缓解；移动设备的存储资源也十分有限，用户请求数据的传输仅依赖远程数据服务器，这种传输模式加上无线通信系统流量的爆炸式增长，极大地增加了网络负载，进一步加重了网络拥塞。
在无线通信系统中，通信与计算资源都是极为有限的；用户的数据服务往往是突发的、随机的、弹性的。现有无线通信系统架构中资源分配不够灵活，无法满足多元化的数据与计算业务对带宽、时延的需求，造成无线通信系统不稳定。无线通信系统的稳定性表示无线通信系统性能对不确定性的稳健程度。在使系统偏离平衡状态的扰动消失后，一个稳定的系统应该有能力返回原来平衡状态。这样才能够保障所有用户的服务不会中断，从而给用户提供舒适的体验。如果一个系统变得不稳定，由于网络设备的缓存大小有限，很容易造成数据队列溢出与数据丢失，从而造成数据服务错误率激增、系统可靠性严重下降，甚至服务中断。因此，系统的稳定性是评估系统性能的一个重要因素，在设计无线通信系统的过程中应当充分予以考量，并提出相应的机制作为保障。