5G CPE發展現狀與展望

陳軍俊

自2018年下半年開始，世界各大電信運營商開始5G網絡試點工作，甚至部分運營商宣稱將在2019年全面提供5G商用服務。在國內，從相關媒體報道可以獲悉，例如春晚直播等重大活動已開始使用5G網絡；三大運營商也已開始在機場、火車站等重要交通樞紐鋪設5G網絡。目前，各大手機廠商也陸續推出5G手機，然而其高昂價格讓大多數普通用戶望而卻步[1]。在5G手機價格居高不下以及5G流量資費暫無明確方案的情況下，如何讓用戶提前體驗5G網絡的便捷，解決這一系列問題的答案是5G CPE設備。

1 5G CPE基本概況

1.1 CPE的應用特點

CPE，Customer Premise Equipment，通信業內稱之為“用戶網絡側終端匯聚設備”，主要作用為信號中繼器。由于Wi-Fi路由器信號覆蓋范圍有限，遇到墻壁一類的阻攔，信號還會被繼續削弱。通過信號中繼器，可以將Wi-Fi信號再次中繼，擴大Wi-Fi的覆蓋范圍。

與市面上普通的“Wi-Fi信號放大器”產品不同的是，CPE設備不僅可以中繼Wi-Fi信號，還可以通過內置SIM卡中繼運營商基站發射出的移動網絡信號，再將移動信號轉變為Wi-Fi信號，供其他設備連接。

假定一位商戶在郊區租用一間巨大的倉庫。由于人工成本較高，商戶希望通過視頻遠程的方式實現監控。由于地處偏遠，安裝光纖寬帶連接網絡的成本較高；加上倉庫面積很大，搭建完整的組網結構又必須耗費額外的人力物力，而且寬帶網絡按照使用時長計費的方式不一定適合商戶的需求。此時，使用CPE設備就能解決商戶的大多數問題，只要購置若干臺CPE，通過插入SIM卡就能實現區域內的網絡覆蓋。這種方案鋪設網絡的成本低，網絡資費的選擇上也更加自由，并且CPE的應用方式非常靈活，用戶可根據場地變化來攜帶、重新部署CPE。

1.2 5G時代應用CPE的必要性

目前5G有三大應用場景：增強移動寬帶（eMBB）、海量機器類通信（mMTC）、高可靠低時延（uRLLC），其中增強移動寬帶（eMBB）業務成熟度最高[2]。在eMBB應用場景下，5G網絡峰值速率和用戶體驗速率較4G增長10倍以上[3]。

據工信部數據顯示，通過手機上網的流量占移動互聯網總流量的99.5%。當下，70%的移動業務發生在室內，5G頻段提供了足夠的大帶寬以保證高速上網體驗。實現4G向5G熱點的分流，室內場景首當其沖。

相較于4G頻段，5G中頻室內穿透性不及4G，因此，具備上下行解耦的5G CPE可將4G低頻上行覆蓋與5G上行的高速率形成融合，使室內用戶的體驗得到巨大提升；而面向賽事直播等企業級用戶，意味著CPE至基站的傳輸能力得到增強。

另外，5G CPE免除了網線連接，具有極高的移動性和敏捷性，如同移動Wi-Fi一樣可以被搭載在非固定的設備之中，部署時更加高效。同時5G CPE應用場景也非常靈活，針對室內和室外場景有不同功率的設置，場景范圍的大小也可通過設備數量的調整來應對。

2 5G CPE的應用現狀

2.1 5G網絡更迭過程出現的問題

一是網絡基礎設施更迭上的困難。和鋪設4G網絡不同，5G時代來臨時城市中的網絡基礎設施幾乎已經建設完畢，很難再以傷筋動骨的方式重新進行大規模鋪設。因此在5G進入市場的初期階段，一定要以靈活的方式逐步推進。

二是多種網絡應用存續的可能。任何新的網絡制式在它應用的初期價格肯定非常昂貴，所支持的應用和設備也不廣泛。所以未來很長一段時間內，將是4G、5G、固定寬帶等多種網絡形式并存，運營商之間不斷推進共享合作的局面[4]。5G CPE設備帶有4G/5G網絡切換功能，可在網絡模式轉變的過渡期發揮巨大作用。

三是5G移動化的前景。5G網絡的一大應用領域是在汽車行業，從自動駕駛到車聯網，都需要高速度大流量的5G網絡來匹配。此時CPE的應用可以避開汽車原生硬件中是否有網絡接口的問題，直接以軟件形態搭載各種應用，從而實現智能駕駛。

2.2 5G CPE替代光纖入戶

目前絕大多數家庭用戶主要通過光纖到戶實現寬帶接入，但受經濟發展以及地理環境等因素的影響，很多地區的光纖鋪設至今沒有到位，推進困難重重，快速高效的連接互聯網無從談起。

5G網絡的出現為解決光纖入戶的難題提供新的思路和方法。5G網絡的超高速已經接近甚至超過了現有的家庭寬帶網速，運營商無需再在樓道和室內鋪設光纖，只需要給用戶配備一臺5G CPE設備，就能夠為整個家庭提供高速的互聯網接入服務。

同時5G CPE具有路由器功能，能將5G網絡信號轉換為Wi-Fi信號發射，另一邊Wi-Fi網絡接收的數據變成5G網絡信號上傳。這樣即使我們的智能手機、平板、手提電腦等終端不支持5G網絡，也可以體驗5G帶來的高速網絡。

3 5G CPE的未來展望

3.1 結合微波技術

5G與微波相結合技術能在農村和偏遠地區發揮更大作用。微波在沒有建筑物遮擋的情況下，空中直線傳輸距離可達30～50km，特別適用于農村及缺少高大建筑物的偏遠地區。例如在兩山山頂建造微波傳輸基站，則兩山之間的村落鄉鎮都可以接收到5G網絡信號。電信運營商只需建造少量基站，就能通過微波技術傳輸5G網絡。農村鄉鎮家庭中安裝5G CPE設備，接收基站所發射的5G信號，繼而就可接入互聯網。如此一來，運營商無需耗費巨大成本鋪設光纖至偏遠地區的每家每戶，只需修建5G微波基站，結合5G CPE設備即可提供高速互聯網服務，有效縮短和拉近城鄉之間網絡發展的差距。

3.2 重塑VR/AR業務體驗

以往VR在本地端至少需要13毫秒用于渲染，加之4G接近百毫秒的傳輸時延，使得觀看VR過程產生強烈的眩暈感，用戶體驗可想而知。只有傳輸時延在20毫秒以內時，眩暈感才會消失。因此，將VR渲染放在云端，5G CPE 在獨立組網（SA）模式下支持低成本部署MEC+網絡切片，使得端到端的傳輸時延整體壓縮，VR眩暈的幾率大幅減小。

目前業界主流廠商的5G CPE 在Sub-6GHz的理論峰值速率可達4.6Gbps，現網實測速率高達3.2Gbps，在毫米波頻段實現最快達到6.5Gbps，實現在線8K視頻秒開，3秒鐘下載的720P高清電影可觀看半小時。同時，由于5G CPE設備支持Wi-Fi 6.0標準，實現了與5G近乎等同的峰值速率，保證用戶在家享受4K/8K大片的同時，可以實現云VR、云游戲、AR閱讀等以往難以達到的高帶寬、高并發、低時延的體驗。

3.3 助力城市智慧化管理

基于5G CPE搭載改裝的互聯網汽車[5]，未來商用后將實現車輛的軌跡記錄、無人駕駛、自動泊車、自動編隊駕駛、輔助駕駛等一系列智能化控制。同時，能夠協助交警對移動車輛進行實時數據（如車牌號碼）的采集與管理，極大提升城市的交通運行效率。

除去地面交通外，5G CPE同樣可以應用在航空領域。如無人機物流運輸、遠程快遞/外賣，無人機農業播種、無人機巡檢等。如遇突發事件，5G無人機可實時傳輸高清視頻。

在醫療場景下，基于5G CPE的多種遠程接入能力，可將醫院救護車輛改造為移動ICU，便于在運送途中及時有效的對病危患者進行實時會診、提供專家級的救治措施，爭分奪秒挽救生命。

通過賦能不同的行業，5G CPE將逐漸衍變為通用型終端，成為不斷推動城市智慧化管理的強大驅動力。

4 結束語

5G CPE設備有著極高的市場價值和廣闊的發展前景。當前，大型展會活動的5G網絡體驗均使用的是5G CPE，國內外市場不斷擴大的需求將保持產品高增長的態勢。5G CPE設備對于運營商和家庭組網來說，是一個變革性的設備，5G CPE的出現為互聯網用戶帶來極大的便利，擺脫光纖的束縛，人們生活也將步入高度智能化的時代。