5G CPE發(fā)展現(xiàn)狀與展望

陳軍俊

自2018年下半年開始，世界各大電信運(yùn)營商開始5G網(wǎng)絡(luò)試點(diǎn)工作，甚至部分運(yùn)營商宣稱將在2019年全面提供5G商用服務(wù)。在國內(nèi)，從相關(guān)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(wǎng)絡(luò)；三大運(yùn)營商也已開始在機(jī)場、火車站等重要交通樞紐鋪設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)。目前，各大手機(jī)廠商也陸續(xù)推出5G手機(jī)，然而其高昂價格讓大多數(shù)普通用戶望而卻步[1]。在5G手機(jī)價格居高不下以及5G流量資費(fèi)暫無明確方案的情況下，如何讓用戶提前體驗5G網(wǎng)絡(luò)的便捷，解決這一系列問題的答案是5G CPE設(shè)備。

1 5G CPE基本概況

1.1 CPE的應(yīng)用特點(diǎn)

CPE，Customer Premise Equipment，通信業(yè)內(nèi)稱之為“用戶網(wǎng)絡(luò)側(cè)終端匯聚設(shè)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(xù)削弱。通過信號中繼器，可以將Wi-Fi信號再次中繼，擴(kuò)大Wi-Fi的覆蓋范圍。

與市面上普通的“Wi-Fi信號放大器”產(chǎn)品不同的是，CPE設(shè)備不僅可以中繼Wi-Fi信號，還可以通過內(nèi)置SIM卡中繼運(yùn)營商基站發(fā)射出的移動網(wǎng)絡(luò)信號，再將移動信號轉(zhuǎn)變?yōu)閃i-Fi信號，供其他設(shè)備連接。

假定一位商戶在郊區(qū)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(yuǎn)程的方式實現(xiàn)監(jiān)控。由于地處偏遠(yuǎn)，安裝光纖寬帶連接網(wǎng)絡(luò)的成本較高；加上倉庫面積很大，搭建完整的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)又必須耗費(fèi)額外的人力物力，而且寬帶網(wǎng)絡(luò)按照使用時長計費(fèi)的方式不一定適合商戶的需求。此時，使用CPE設(shè)備就能解決商戶的大多數(shù)問題，只要購置若干臺CPE，通過插入SIM卡就能實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。這種方案鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)的成本低，網(wǎng)絡(luò)資費(fèi)的選擇上也更加自由，并且CPE的應(yīng)用方式非常靈活，用戶可根據(jù)場地變化來攜帶、重新部署CPE。

1.2 5G時代應(yīng)用CPE的必要性

目前5G有三大應(yīng)用場景：增強(qiáng)移動寬帶（eMBB）、海量機(jī)器類通信（mMTC）、高可靠低時延（uRLLC），其中增強(qiáng)移動寬帶（eMBB）業(yè)務(wù)成熟度最高[2]。在eMBB應(yīng)用場景下，5G網(wǎng)絡(luò)峰值速率和用戶體驗速率較4G增長10倍以上[3]。

據(jù)工信部數(shù)據(jù)顯示，通過手機(jī)上網(wǎng)的流量占移動互聯(lián)網(wǎng)總流量的99.5%。當(dāng)下，70%的移動業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)，5G頻段提供了足夠的大帶寬以保證高速上網(wǎng)體驗。實現(xiàn)4G向5G熱點(diǎn)的分流，室內(nèi)場景首當(dāng)其沖。

相較于4G頻段，5G中頻室內(nèi)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(nèi)用戶的體驗得到巨大提升；而面向賽事直播等企業(yè)級用戶，意味著CPE至基站的傳輸能力得到增強(qiáng)。

另外，5G CPE免除了網(wǎng)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(shè)備之中，部署時更加高效。同時5G CPE應(yīng)用場景也非常靈活，針對室內(nèi)和室外場景有不同功率的設(shè)置，場景范圍的大小也可通過設(shè)備數(shù)量的調(diào)整來應(yīng)對。

2 5G CPE的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 5G網(wǎng)絡(luò)更迭過程出現(xiàn)的問題

一是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施更迭上的困難。和鋪設(shè)4G網(wǎng)絡(luò)不同，5G時代來臨時城市中的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施幾乎已經(jīng)建設(shè)完畢，很難再以傷筋動骨的方式重新進(jìn)行大規(guī)模鋪設(shè)。因此在5G進(jìn)入市場的初期階段，一定要以靈活的方式逐步推進(jìn)。

二是多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用存續(xù)的可能。任何新的網(wǎng)絡(luò)制式在它應(yīng)用的初期價格肯定非常昂貴，所支持的應(yīng)用和設(shè)備也不廣泛。所以未來很長一段時間內(nèi)，將是4G、5G、固定寬帶等多種網(wǎng)絡(luò)形式并存，運(yùn)營商之間不斷推進(jìn)共享合作的局面[4]。5G CPE設(shè)備帶有4G/5G網(wǎng)絡(luò)切換功能，可在網(wǎng)絡(luò)模式轉(zhuǎn)變的過渡期發(fā)揮巨大作用。

三是5G移動化的前景。5G網(wǎng)絡(luò)的一大應(yīng)用領(lǐng)域是在汽車行業(yè)，從自動駕駛到車聯(lián)網(wǎng)，都需要高速度大流量的5G網(wǎng)絡(luò)來匹配。此時CPE的應(yīng)用可以避開汽車原生硬件中是否有網(wǎng)絡(luò)接口的問題，直接以軟件形態(tài)搭載各種應(yīng)用，從而實現(xiàn)智能駕駛。

2.2 5G CPE替代光纖入戶

目前絕大多數(shù)家庭用戶主要通過光纖到戶實現(xiàn)寬帶接入，但受經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及地理環(huán)境等因素的影響，很多地區(qū)的光纖鋪設(shè)至今沒有到位，推進(jìn)困難重重，快速高效的連接互聯(lián)網(wǎng)無從談起。

5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為解決光纖入戶的難題提供新的思路和方法。5G網(wǎng)絡(luò)的超高速已經(jīng)接近甚至超過了現(xiàn)有的家庭寬帶網(wǎng)速，運(yùn)營商無需再在樓道和室內(nèi)鋪設(shè)光纖，只需要給用戶配備一臺5G CPE設(shè)備，就能夠為整個家庭提供高速的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。

同時5G CPE具有路由器功能，能將5G網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換為Wi-Fi信號發(fā)射，另一邊Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)變成5G網(wǎng)絡(luò)信號上傳。這樣即使我們的智能手機(jī)、平板、手提電腦等終端不支持5G網(wǎng)絡(luò)，也可以體驗5G帶來的高速網(wǎng)絡(luò)。

3 5G CPE的未來展望

3.1 結(jié)合微波技術(shù)

5G與微波相結(jié)合技術(shù)能在農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)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(dá)30～50km，特別適用于農(nóng)村及缺少高大建筑物的偏遠(yuǎn)地區(qū)。例如在兩山山頂建造微波傳輸基站，則兩山之間的村落鄉(xiāng)鎮(zhèn)都可以接收到5G網(wǎng)絡(luò)信號。電信運(yùn)營商只需建造少量基站，就能通過微波技術(shù)傳輸5G網(wǎng)絡(luò)。農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)家庭中安裝5G CPE設(shè)備，接收基站所發(fā)射的5G信號，繼而就可接入互聯(lián)網(wǎng)。如此一來，運(yùn)營商無需耗費(fèi)巨大成本鋪設(shè)光纖至偏遠(yuǎn)地區(qū)的每家每戶，只需修建5G微波基站，結(jié)合5G CPE設(shè)備即可提供高速互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，有效縮短和拉近城鄉(xiāng)之間網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的差距。

3.2 重塑VR/AR業(yè)務(wù)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(chǎn)生強(qiáng)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(nèi)時，眩暈感才會消失。因此，將VR渲染放在云端，5G CPE 在獨(dú)立組網(wǎng)（SA）模式下支持低成本部署MEC+網(wǎng)絡(luò)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(yè)界主流廠商的5G CPE 在Sub-6GHz的理論峰值速率可達(dá)4.6Gbps，現(xiàn)網(wǎng)實測速率高達(dá)3.2Gbps，在毫米波頻段實現(xiàn)最快達(dá)到6.5Gbps，實現(xiàn)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(shè)備支持Wi-Fi 6.0標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)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(xiàn)云VR、云游戲、AR閱讀等以往難以達(dá)到的高帶寬、高并發(fā)、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(lián)網(wǎng)汽車[5]，未來商用后將實現(xiàn)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(xié)助交警對移動車輛進(jìn)行實時數(shù)據(jù)（如車牌號碼）的采集與管理，極大提升城市的交通運(yùn)行效率。

除去地面交通外，5G CPE同樣可以應(yīng)用在航空領(lǐng)域。如無人機(jī)物流運(yùn)輸、遠(yuǎn)程快遞/外賣，無人機(jī)農(nóng)業(yè)播種、無人機(jī)巡檢等。如遇突發(fā)事件，5G無人機(jī)可實時傳輸高清視頻。

在醫(yī)療場景下，基于5G CPE的多種遠(yuǎn)程接入能力，可將醫(yī)院救護(hù)車輛改造為移動ICU，便于在運(yùn)送途中及時有效的對病?；颊哌M(jìn)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(yè)，5G CPE將逐漸衍變?yōu)橥ㄓ眯徒K端，成為不斷推動城市智慧化管理的強(qiáng)大驅(qū)動力。

4 結(jié)束語

5G CPE設(shè)備有著極高的市場價值和廣闊的發(fā)展前景。當(dāng)前，大型展會活動的5G網(wǎng)絡(luò)體驗均使用的是5G CPE，國內(nèi)外市場不斷擴(kuò)大的需求將保持產(chǎn)品高增長的態(tài)勢。5G CPE設(shè)備對于運(yùn)營商和家庭組網(wǎng)來說，是一個變革性的設(shè)備，5G CPE的出現(xiàn)為互聯(lián)網(wǎng)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。