5G CPE发展现状与展望

陈军俊

自2018年下半年开始，世界各大电信运营商开始5G网络试点工作，甚至部分运营商宣称将在2019年全面提供5G商用服务。在国内，从相关媒体报道可以获悉，例如春晚直播等重大活动已开始使用5G网络；三大运营商也已开始在机场、火车站等重要交通枢纽铺设5G网络。目前，各大手机厂商也陆续推出5G手机，然而其高昂价格让大多数普通用户望而却步[1]。在5G手机价格居高不下以及5G流量资费暂无明确方案的情况下，如何让用户提前体验5G网络的便捷，解决这一系列问题的答案是5G CPE设备。

1 5G CPE基本概况

1.1 CPE的应用特点

CPE，Customer Premise Equipment，通信业内称之为“用户网络侧终端汇聚设备”，主要作用为信号中继器。由于Wi-Fi路由器信号覆盖范围有限，遇到墙壁一类的阻拦，信号还会被继续削弱。通过信号中继器，可以将Wi-Fi信号再次中继，扩大Wi-Fi的覆盖范围。

与市面上普通的“Wi-Fi信号放大器”产品不同的是，CPE设备不仅可以中继Wi-Fi信号，还可以通过内置SIM卡中继运营商基站发射出的移动网络信号，再将移动信号转变为Wi-Fi信号，供其他设备连接。

假定一位商户在郊区租用一间巨大的仓库。由于人工成本较高，商户希望通过视频远程的方式实现监控。由于地处偏远，安装光纤宽带连接网络的成本较高；加上仓库面积很大，搭建完整的组网结构又必须耗费额外的人力物力，而且宽带网络按照使用时长计费的方式不一定适合商户的需求。此时，使用CPE设备就能解决商户的大多数问题，只要购置若干台CPE，通过插入SIM卡就能实现区域内的网络覆盖。这种方案铺设网络的成本低，网络资费的选择上也更加自由，并且CPE的应用方式非常灵活，用户可根据场地变化来携带、重新部署CPE。

1.2 5G时代应用CPE的必要性

目前5G有三大应用场景：增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）、高可靠低时延（uRLLC），其中增强移动宽带（eMBB）业务成熟度最高[2]。在eMBB应用场景下，5G网络峰值速率和用户体验速率较4G增长10倍以上[3]。

据工信部数据显示，通过手机上网的流量占移动互联网总流量的99.5%。当下，70%的移动业务发生在室内，5G频段提供了足够的大带宽以保证高速上网体验。实现4G向5G热点的分流，室内场景首当其冲。

相较于4G频段，5G中频室内穿透性不及4G，因此，具备上下行解耦的5G CPE可将4G低频上行覆盖与5G上行的高速率形成融合，使室内用户的体验得到巨大提升；而面向赛事直播等企业级用户，意味着CPE至基站的传输能力得到增强。

另外，5G CPE免除了网线连接，具有极高的移动性和敏捷性，如同移动Wi-Fi一样可以被搭载在非固定的设备之中，部署时更加高效。同时5G CPE应用场景也非常灵活，针对室内和室外场景有不同功率的设置，场景范围的大小也可通过设备数量的调整来应对。

2 5G CPE的应用现状

2.1 5G网络更迭过程出现的问题

一是网络基础设施更迭上的困难。和铺设4G网络不同，5G时代来临时城市中的网络基础设施几乎已经建设完毕，很难再以伤筋动骨的方式重新进行大规模铺设。因此在5G进入市场的初期阶段，一定要以灵活的方式逐步推进。

二是多种网络应用存续的可能。任何新的网络制式在它应用的初期价格肯定非常昂贵，所支持的应用和设备也不广泛。所以未来很长一段时间内，将是4G、5G、固定宽带等多种网络形式并存，运营商之间不断推进共享合作的局面[4]。5G CPE设备带有4G/5G网络切换功能，可在网络模式转变的过渡期发挥巨大作用。

三是5G移动化的前景。5G网络的一大应用领域是在汽车行业，从自动驾驶到车联网，都需要高速度大流量的5G网络来匹配。此时CPE的应用可以避开汽车原生硬件中是否有网络接口的问题，直接以软件形态搭载各种应用，从而实现智能驾驶。

2.2 5G CPE替代光纤入户

目前绝大多数家庭用户主要通过光纤到户实现宽带接入，但受经济发展以及地理环境等因素的影响，很多地区的光纤铺设至今没有到位，推进困难重重，快速高效的连接互联网无从谈起。

5G网络的出现为解决光纤入户的难题提供新的思路和方法。5G网络的超高速已经接近甚至超过了现有的家庭宽带网速，运营商无需再在楼道和室内铺设光纤，只需要给用户配备一台5G CPE设备，就能够为整个家庭提供高速的互联网接入服务。

同时5G CPE具有路由器功能，能将5G网络信号转换为Wi-Fi信号发射，另一边Wi-Fi网络接收的数据变成5G网络信号上传。这样即使我们的智能手机、平板、手提电脑等终端不支持5G网络，也可以体验5G带来的高速网络。

3 5G CPE的未来展望

3.1 结合微波技术

5G与微波相结合技术能在农村和偏远地区发挥更大作用。微波在没有建筑物遮挡的情况下，空中直线传输距离可达30～50km，特别适用于农村及缺少高大建筑物的偏远地区。例如在两山山顶建造微波传输基站，则两山之间的村落乡镇都可以接收到5G网络信号。电信运营商只需建造少量基站，就能通过微波技术传输5G网络。农村乡镇家庭中安装5G CPE设备，接收基站所发射的5G信号，继而就可接入互联网。如此一来，运营商无需耗费巨大成本铺设光纤至偏远地区的每家每户，只需修建5G微波基站，结合5G CPE设备即可提供高速互联网服务，有效缩短和拉近城乡之间网络发展的差距。

3.2 重塑VR/AR业务体验

以往VR在本地端至少需要13毫秒用于渲染，加之4G接近百毫秒的传输时延，使得观看VR过程产生强烈的眩晕感，用户体验可想而知。只有传输时延在20毫秒以内时，眩晕感才会消失。因此，将VR渲染放在云端，5G CPE 在独立组网（SA）模式下支持低成本部署MEC+网络切片，使得端到端的传输时延整体压缩，VR眩晕的几率大幅减小。

目前业界主流厂商的5G CPE 在Sub-6GHz的理论峰值速率可达4.6Gbps，现网实测速率高达3.2Gbps，在毫米波频段实现最快达到6.5Gbps，实现在线8K视频秒开，3秒钟下载的720P高清电影可观看半小时。同时，由于5G CPE设备支持Wi-Fi 6.0标准，实现了与5G近乎等同的峰值速率，保证用户在家享受4K/8K大片的同时，可以实现云VR、云游戏、AR阅读等以往难以达到的高带宽、高并发、低时延的体验。

3.3 助力城市智慧化管理

基于5G CPE搭载改装的互联网汽车[5]，未来商用后将实现车辆的轨迹记录、无人驾驶、自动泊车、自动编队驾驶、辅助驾驶等一系列智能化控制。同时，能够协助交警对移动车辆进行实时数据（如车牌号码）的采集与管理，极大提升城市的交通运行效率。

除去地面交通外，5G CPE同样可以应用在航空领域。如无人机物流运输、远程快递/外卖，无人机农业播种、无人机巡检等。如遇突发事件，5G无人机可实时传输高清视频。

在医疗场景下，基于5G CPE的多种远程接入能力，可将医院救护车辆改造为移动ICU，便于在运送途中及时有效的对病危患者进行实时会诊、提供专家级的救治措施，争分夺秒挽救生命。

通过赋能不同的行业，5G CPE将逐渐衍变为通用型终端，成为不断推动城市智慧化管理的强大驱动力。

4 结束语

5G CPE设备有着极高的市场价值和广阔的发展前景。当前，大型展会活动的5G网络体验均使用的是5G CPE，国内外市场不断扩大的需求将保持产品高增长的态势。5G CPE设备对于运营商和家庭组网来说，是一个变革性的设备，5G CPE的出现为互联网用户带来极大的便利，摆脱光纤的束缚，人们生活也将步入高度智能化的时代。