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5g cpe技術原理

生活 更新时间:2024-07-24 20:05:13

無線路由器95%的使用場景都是在室内。拉條千兆寬帶,買台WIFI6路由器很容易就能享受到千兆的無線網絡。

那如果是室外或者移動場景下有辦公網絡的需求呢?

單人臨時用一下網絡,其實手機共享個熱點就可以了。

但如果多人或者長時間作業需求,手機開熱點肯定是無法勝任的,實測接5台左右設備上網就開始轉圈圈了。

所以,今天評測的烽火LG6121F 5G CPE路由器,就是為室外和移動辦公這5%的特殊場景專門打造的。

烽火這個牌子可能有些朋友沒有聽過,但其實很多人家裡現在使用的光貓就是烽火的。搞通信的朋友對烽火就更熟悉了,三大運營商基礎光網絡很多都是烽火的設備。

一、外觀與關鍵配置解析1.1 外觀與簡單開箱

烽火LG6121F 5G CPE采用塔式造型,機身外殼是白色啞光塑料材質,不會沾染指紋。

機身頂部有一圈散熱孔,鏡面頂蓋上印有烽火通信的标志。

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頂部散熱

機身正面是有線、4/5G、WIFI和電源的指示燈,當4/5G信号良好時指示燈顯示綠色,而信号不佳時則會顯示橙色。

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正面

機身背面從左到右分别是電源、WAN/LAN、WPS和外置天線接口。LG6121F配備了2個千兆有線接口,其中LAN1口也可以當WAN口用,連接有線寬帶後可以變身家用路由器。

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背面

機器底部是産品信息銘牌,可以看到正式名稱是5G無線數據終端,型号為LG6121F。

電源規格為12V 1.5A,功耗并不高。

揭開橡膠卡扣,可以看到nanoSIM插槽和miniUSB接口。

與手機一樣,SIM卡支持熱插拔。

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底部銘牌和SIM卡槽

設備長9.3厘米,寬9.6厘米,高18厘米,尺寸在路由器中算是比較小巧的,便攜性不錯。

單看上面的三圍尺寸大家肯定沒有概念,所以我把烽火5G CPE與華三BX54路由器,以及一瓶330毫升的可樂放在一起,大家可以直觀的對比下:

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尺寸對比

LG6121F雖然尺寸不大,但是重量卻有640克。可想而知,為了壓制5G和WIFI兩大熱源,烽火在散熱器上肯定沒有省料。

1.2 關鍵配置解析

在華為被打壓後,市場上5G射頻方案隻有高通和聯發科可以選擇。

不同于普通無線路由器WIFI射頻 以太網的結構,5G CPE由5G射頻、WIFI射頻和以太網三個模塊組成,其中5G射頻部分可能占了整個CPE成本的三分之二。

通過對拆解後設備的學習和研究,我已經梳理了烽火LG6121F三個關鍵模塊的系統圖:

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設備關鍵配置

主控芯片:

烽火LG6121F 采用聯發科T750平台打造,集成了5G SoC MT6890 和射頻收發器MT6190,性能強功耗低。

主控芯片為MT6890,Cortex-A55架構,4核心主頻2.0Ghz,支持5G NSA/SA組網、200Mb載波聚合和256QAM調制,最高能提供4.7Gb的下行和2.3Gb的上行速率。

5G射頻方案:

烽火5G CPE的SUB3G頻段采用Skyworks 58277-21高功率FEM芯片,n77和n78頻段采用Qorvo 公司的QM77048 FEM芯片。

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4/5G天線,圖片來自ACwifi網

作為5G高速率的關鍵,CPE共配備了8根4/5G天線,中低頻和高頻各有4根。

與5G商用手機終端一樣,收發均為2T4R。

WIFI方案:

因為使用環境的不同,在WIFI6路由器上必備的穿牆模式,在5G CPE意義卻不大。

烽火LG6121F在WIFI6方案上采用了MT7905 7975的AX1800組合。為了增強射頻性能,還在5G頻段使用了RTC 7675 FEM芯片。

WIFI天線上,2.4Ghz和5G頻段都是2×2MIMO的設計。

千兆有線方案:

烽火LG6121F使用2顆瑞昱RTL8211千兆交換機芯片,支持千兆寬帶接入,同時也能提供有線千兆局域網連接。

一句話來總結烽火5G CPE的關鍵配置:一切都是剛剛好。

至于為什麼?我們來看實際的性能測試。

二、WIFI性能測試

烽火LG6121F也可以連接有線寬帶當做普通路由器用。

所以我也按照傳統路由器測試方法對LG6121F的WIFI性能做了詳細測試。

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有線上聯模式

2.1 測試準備
  • 測試場景:房子100平米普通商品房;
  • 測試終端:ThinkPad X13(AX200 WIFI6);
  • 測試服務器:内網NAS服務器自建SpeedTest,千兆局域網;
  • 測試方法:房子内固定5個常用點測試,記錄平均電平、速率和時延;
  • 發射功率:均采用穿牆模式,都以固件允許的最大功率測試;
  • 測試數據:數據測試3-5次,取平均值。

幹擾情況:測試時5G頻段無線環境很幹淨,測試頻段沒有-85dBm以上的同頻幹擾。

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5G頻段較為幹淨,無同頻幹擾

測試時,5G頻段使用5.2Ghz的40号信道作為中心頻點,開啟最高80Mhz載波帶寬。

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WIFI 5G頻段

測試會有誤差,且結論僅對本次結果負責;

2.2 WIFI6 信号與速率結果

路由器放置在客廳電視櫃,三面無遮擋,離地距離約45厘米。

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從AX200無線網卡的打點圖來看,烽火LG6121F的信号表現還是可以的:邊緣場強隻比600元中端路由器弱6dB左右。

在室外場景下,50米無遮擋距離還能穩定在-60dBm左右。

再來看速率:

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各點位速率

在路由器旁時,X13電腦獲得的最高下行速率為869Mb,上行速率為419Mb。

整體來看,烽火LG6121F的速率表現與中端WIFI6路由器相比還是有一定差距的。比如在E點,烽火LG6121隻能跑到285Mb,而華三BX54可以跑到560Mb。

2.3 WIFI6 測試小結

如果當做家用普通路由器,烽火LG6121F 的WIFI6性能大緻相當于華碩AX56U熱血版。

但是,作為一台5G CPE來說,這樣的WIFI性能已經綽綽有餘了。

因為在是室外或者移動場景下,使用的位置肯定與CPE離的不遠,并不需要CPE去穿牆覆蓋。

而WIFI最大速率870Mb,也已經夠用了,畢竟100Mb載波帶寬的商用5G,實際最高下行速率也就1000Mb左右。

另外,烽火LG6121F WIFI支持32個用戶一起使用,比手機熱點隻能支持8個用戶同時使用強太多了。

三、5G性能測試3.1 5G配置參數簡介

5G的射頻參數比WIFI要複雜的多,烽火CPE裡提供了大量的5G射頻參數,我也在下圖裡給出了中文解釋。

不過,對于普通用戶來說,大部分的指标都沒有意義。

要簡單判斷目前位置5G網絡是否優良,隻需要看标紅的三項:信号強度、信噪比和5G頻段。

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5G參數簡介

信号強度:一般在-105dBm到-70dBm之間,數字越小信号強度越高;

信噪比:一般在-5到30之間,數字越大同頻幹擾越小,信号越幹淨;

信号強度需要與信噪比一起來看,如果信号強度很高,但是信噪比數值很低,那5G速率也跑不上去。

最後來簡單介紹下5G頻段:

中國移動目前在用的是N28(700Mhz)、N41(2.6Ghz)和N79(4.9Ghz),其中N28與廣電共建,主要覆蓋農村區域,因為帶寬比較小,速率相對會低一些;N41頻段是移動5G主力頻段,絕大多數區域都是N41覆蓋;N79是容量覆蓋頻段,很少見。

電信和聯通用的主力頻段是N78,3.3-3.5Ghz之間有200Mb帶寬,在農村區域也會使用N1和N3頻段。

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農村區域n1和n28頻段

以上主流頻段,烽火5G CPE除了移動4.9Ghz N79頻段外,其他全部支持。

3.2 5G測試方法和背景說明

本次5G性能測試隻測了電信和移動,一方面是我手頭沒有聯通的卡,另一方面很多地區聯通和電信都是共建5G網絡的,所以測一家就行了。

對比設備用的是采用了骁龍888處理器的中興AXON3 PRO 5G手機,内置了最新最強的高通X60 5G基帶。

WIFI和千兆有線測試分别使用Thinkpad和iPhone 13Pro;

另外提前說明下,由于是在商用網絡下測試,因為基站小區下還有其他用戶數分享帶寬,所以可能導緻測試結果波動較大。

所有結果僅對本次測試負責,5G速率高低不代表運營商網絡強弱。

3.3 電信5G性能測試

我家裡電信5G網絡覆蓋非常好,用中興AXON手機能測得-80dBm的信号強度和15左右的信噪比。

先用手機上用網速管家在同一位置測試3次,得到平均下行速率447Mbps,上行速率82Mbps:

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電信網絡 AXON 3 Pro 5G測試結果

換成CPE後,在同一位置明顯信号更強,可以測得-75dBm的電平和20的信噪比。

我使用Thinkpad X13電腦用網線連接CPE千兆網口,同樣使用網速管家APP測試3次,得到平均下行速率481Mbps,平均上行速率107Mbps。

可以看到,烽火CPE的上下行速率都超過了中興AXON 3,下行速率領先不到10%,但是上行速率領先了20%不止。

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5G CPE在千兆有線模式下的測試結果

我随後也用電腦和iPhone 13Pro的WIFI(5G頻段)連接CPE進行了測試,結果跟有線方式很接近。

總結來說,如果5G基站單小區能提供500M左右的下行速率,使用5G CPE時,無論是有線還是WIFI6 連接,都能獲得接近100%的速率。

3.3 移動5G性能測試

因為我家裡移動5G信号非常差,所以我額外找了一個離5G基站比較近的位置進行了測試。

先來看中興AXON 3手機的測試結果。

可能接入的移動基站用的是64通道天線,最高下行速率飙到了934Mbps,這個速率已經接近或者可能超過了大部分的家庭千兆寬帶。

同一位置測試3次後,平均下行速率也高達845Mbps,上行速率則穩定在100Mbps以上;

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移動網絡 AXON 3 Pro 5G測試結果

再來看烽火5G CPE有線和WIFI6連接方式下的測試結果。

有線模式下,使用Thinkpad X13測得的最大下行速率為886Mbps,測3次平均下行速率761Mbps,上行速率108Mbps。

這裡要特别說明下,實際上有線模式下平均速率可以達到800Mbps以上,因為在做第三次測試時,CPE不小心從窗台跌落,下行速率隻測到了561Mbps。這個是明顯的異常數據,但是因為流量金貴,所以沒有進行複測。

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5G CPE 有線千兆和WIFI6模式測試結果

在WIFI6模式下,Thinkpad X13測得的最高速率為819Mbps。測3次的平均下行速率為731Mbps,上行速率為109Mbps。

WIFI6模式下,我還使用iPhone 13 Pro的Speedtest額外多做了一次測試,結果為:下行705,上行87.7。

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iPhone 13 Pro WIFI6模式測試

總結來說,如果5G基站單小區可以提供800Mb以上的下行速率:

那麼5G CPE在有線模式也可以獲得95%左右的速率;

而WIFI6模式下最高可以獲得87%左右的5G速率,但是距離增大,速率會下降。

3.4 性能測試總結

從上面的測試結果大家也許發現了,我并沒有拿5G手機轉WIFI去跟 5G CPE 轉WIFI做對比測試,之所以沒有這樣做:

一方面是為了控制變量,因為5G手機開WIFI熱點的能力其實非常弱,而且不同的品牌、不同型号的手機開熱點性能個體差異非常大,因為手機品牌的不同,我測試的結果可能跟你們實際使用的效果差距非常大;

另外一方面,我測試的目的是想知道5G信号轉換成有線和WIFI後,最終能獲得的最大速率是多少,所以直接跟目前市場上速率最快的5G手機直接作對比。

我在5G性能測試中得出的結論是:

當5G基站能提供500Mb下行速率時,烽火5G CPE無論是有線連接還是WIFI連接,均能獲得500Mb左右的下行速率;

當5G基站能提供800Mb以上速率時,烽火5G CPE在有線模式下能獲得95%左右的5G速率,在WIFI6模式下最高能獲得87%左右的5G速率。

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有線連接下的速率

而上行速率,在絕大部分時刻都能跑到100Mb以上,這個速率對戶外的4K/8K直播很友好。

還有一點要提下,在室外5G和WIFI射頻同時工作時(28度,非陽光直射),CPU溫度也就45度,外殼上幾乎感覺不出來。

四、固件特性

文章寫到這裡,其實已經講了很多幹貨了。

但是固件中很多特性我還沒有講,不過為了節省大家的時間,這一章我隻挑重點講。

4.1 5G那麼快,房子會變成移動的嗎?

這個肯定最多用戶關心的問題,畢竟把5G用在路由器,流量很快就見底了。

烽火當然也考慮了這個問題,在系統的流量管理中是可以設置每天和每月的流量限額的,我們可以根據套餐合理分配每日的流量:

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流量管理

系統中的蜂窩流量統計中也貼心的給出了每日和本月已經使用的總流量,所以房子還是你的,移動拿不走:

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蜂窩流量統計

4.2 鎖定小區和頻率專業設置

專業預警!!!

無線網絡,尤其是蜂窩網絡與有線寬帶最不同的地方就是,在同一個位置可能同時有多個小區信号覆蓋。

這就可能存在CPE在多個小區内切換,導緻斷網或者網速波動。

烽火CPE也在開發者選項中為專業用戶提供了鎖小區設置:可以填入目标的頻點和PCI(物理小區标識),這時,CPE就牢牢鎖定在該小區下。

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鎖小區設置

這個功能還是非常實用的:如果你的CPE用于室内AGV小車,使用鎖小區功能後CPE就可以穩穩留在室内小區,哪怕到窗邊也不會跑到室外基站上去。

同樣,CPE也提供鎖頻段設置。

中國移動5G現在有N28(700M)和N41(2600M)頻段,N41頻段帶寬更大,速率更快。

如果你把頻段鎖定在N41,那麼CPE隻會選擇N41頻段進行連接,哪怕同一區域内N28頻段信号再強、質量再好CPE也不會去連接。

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鎖頻功能

鎖頻段功能也是非常實用的。

如果你正在使用CPE做對速率要求高的業務,例如4K直播,鎖頻後能夠更好的保證速率。

4.3 短信功能

與手機一樣,CPE裡的SIM卡仍然可以收發短信。

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短信接收發送功能

如果你恰好使用這張SIM卡注冊了一些網站,不用擔心收不到相關短信。

就是操作起來相對麻煩點。

五、總結與購買建議

烽火LG6121F 5G CPE可以比手機熱點提供更穩定運行的網絡,更多的同時連接用戶數,在戶外和移動辦公場景下為工作和生産提供強大的網絡保障。

如果你們有戶外直播的需求,尤其是有無人機、相機、手機多個機位,那麼5G CPE是你們直播的好夥伴;

如果你們有緊急情況需要在室外搭棚辦公,那麼5G CPE可以用最快的速度幫你們搭好工作所需網絡;

如果你是野營車/房車愛好者,恰好也是個旅行UP主,那5G CPE可以幫你更好的剪輯和上傳視頻;

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如果你是露營愛好者,喜歡搭個帳篷和朋友們晚上一起看看電影,吃吃燒烤,那麼5G CPE可以為你的投影和播放設備提供穩定的網絡;

當然,5G流量不便宜,室外使用也需要戶外電池的支持,這款5G CPE也不是為普通用戶準備的。

但如果有以上的需求,那麼購入一台5G CPE确實非常有必要。

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