什么是RedCap？RedCap將取代誰？

來源：網優雇傭軍

近日，工信部發布《關于推進5G輕量化（RedCap）技術演進和應用創新發展的通知（征求意見稿）》，提出到2025年，5G RedCap產業綜合能力顯著提升，新產品、新模式不斷涌現，融合應用規模上量，安全能力同步增強。其中，全國縣級以上城市實現5G RedCap規模覆蓋，5G RedCap連接數實現千萬級增長。

一時間，RedCap再次成為業界關注的焦點。

那到底什么是RedCap？我們今天來展開講講。

蜂窩物聯技術演進

先來畫一張蜂窩物聯技術演進圖。

自Release 8以來，在移動寬帶（MBB/eMBB）速率不斷增長的同時，3GPP也引入了LTE Cat 1、Cat 1 bis、eMTC、NB-IoT、EC-GSM、RedCap等多種蜂窩物聯技術。

這些蜂窩物聯技術通過不同程度的“功能裁剪”來降低終端和模組的復雜度、成本、尺寸和功耗等指標，從而“量體裁衣”適配不同的物聯需求。

簡單介紹一下：

LTE Cat 1/LTE Cat 1 bis：

LTE Cat 1是3GPP Release 8專門為M2M物聯應用制定的蜂窩物聯技術，信道帶寬為20MHz，下行峰值速率為10Mbps，上行為5Mbps。

LTE Cat1 bis提出于Release 13，作為Cat 1的演進，它進一步將LTE Cat 1終端的雙接收天線裁剪為單接收天線。

LTE Cat 0/eMTC：

LTE Cat 0是3GPP Release 12提出的適用于物聯應用的UE類型，信道帶寬為20MHz，上下行峰值速率為1Mbps。LTE Cat 0支持單接收天線和半雙工模式，因此與LTE Cat 1相比，終端復雜度下降至少50%。

在Release 13中，LTE Cat 0演進為eMTC或LTE-M（Cat M1）。由于最大信道帶寬縮減至1.4MHz，LTE Cat M1相比LTE Cat 0的復雜度進一步減小，覆蓋能力得到進一步提升。

之后，eMTC演進至5G時代的Release 15和Release 16，功能持續增強。

NB-IoT：

NB-IoT是3GPP Release 13引入的窄帶物聯技術，信道帶寬為180KHz,峰值速率幾十至200Kbps左右。

與eMTC一樣，NB-IoT也從4G時代的Release 13、Release14持續演進至5G時代，功能不斷增強，共同推動5G Massive IoT發展。

EC-GSM-IoT：

EC-GSM-IoT是3GPP Release 13規范的一部分，主要由2G技術升級演變而來，可通過2G GSM網絡軟件升級實現，信道帶寬為200KHz，峰值速率約70至240Kbps。

RedCap：

RedCap制定于5G Release 17版本，全稱Reduced Capability NR，即“裁剪NR能力”的意思，所以也被稱為輕量版、簡化版的5G NR。

為什么要引入RedCap?

眾所周知，5G最初定義了eMBB、uRLLC和mMTC三大場景，與之相對應，5G時代的物聯網類型包括寬帶物聯網、關鍵任務型物聯網和大規模物聯網。

eMBB主要針對高清視頻、VR/AR等大帶寬應用，通常網絡下行峰值速率高達Gbps，上行達幾百Mbps。

uRLLC主要針對遠程控制、無人駕駛等關鍵任務型物聯網應用，要求網絡端到端時延低至毫秒級，可靠性高達5個9。

而mMTC由4G時代的NB-IoT和eMTC低功耗廣域物聯網技術演進而來，主要面向智能抄表、智能路燈等大規模物聯網場景，對數據傳輸速率和時延要求很低，網速小于2Mbps，時延可容忍至10秒。

雖然這三大場景差異化匹配了高速率、低時延和低速率的物聯應用需求，但細心的你一定發現了，那些對速率和時延要求中等的物聯網應用還沒有覆蓋到。

比如，用于測量和采集溫度、濕度、壓力等數據的工業無線傳感器要求數據傳輸速率約2Mbps，時延小于100毫秒，可靠性僅需99.99%；智能手表、醫療監控設備、AR/VR眼鏡等可穿戴設備要求數據傳輸速率約2至10Mbps；監控攝像頭要求數據傳輸速率約2至25Mbps,時延小于500毫秒，可靠性僅需99%至99.9%。

這些物聯網場景如果用eMBB和uRLLC能力來支撐，就是大材小用、資源浪費，而mMTC的速率和時延能力又不能滿足需求。

RedCap，正是為了填補eMBB、mMTC與uRLLC之間的“空白地帶”而生的蜂窩物聯技術。

正如演進圖中所示，RedCap位于中間位置。如果根據帶寬、時延、成本、終端功耗、覆蓋距離等技術指標將5G蜂窩物聯網分為低、中、高三個檔位，那么RedCap就是5G時代的“中檔”物聯技術。

RedCap裁剪了哪些能力？

如上表，Release 17 RedCap主要裁剪了以下功能，從而將終端復雜度和成本下降50%至65%。

? 最大帶寬從NR的100MHz縮減為20MHz

? 天線配置從NR的2T4R減少到1T1R或1T2R

? 最小下行MIMO層數減少至1

? 最大調制階數最低可支持64QAM

? 引入了半雙工模式

為了實現更高的峰值速率，RedCap終端設備也可以不用裁剪得這么狠，可以選擇更高級的功能，比如支持2個接收天線、2個下行MIMO層、256QAM、全雙工FDD等。

通過這些能力剪裁，可更加低成本、高效率地匹配可穿戴設備（包括可穿戴手表、AR/VR眼鏡等）、工業無線傳感器、監控攝像頭等物聯應用的網絡連接需求。

同時，針對可穿戴設備、工業無線傳感器等通常沒有外部供電條件的場景，要求電池使用壽命長達1-2周甚至數年，RedCap還通過降低終端發射功率等級、引入eDRX和RRM測量放松等節電技術，來進一步降低終端功耗。

RedCap將取代誰？

比較一下技術指標，很明顯，RedCap主要將取代4G時代的LTE Cat 4和LTE Cat 1/1 bis。

準確點講，Release 17版本的RedCap預計將取代基于LTE Cat 4的物聯應用。而Release 18版本中的RedCap，即增強版RedCap預計將取代基于LTE Cat 1和LTE Cat 1 bis的物聯應用。

在R18版本中，增強版的RedCap或將增加支持5MHz、10MHz和40MHz帶寬，并進一步降低終端復雜度和成本，以及增加定位、sidelink連接等功能，從而支撐更廣泛的物聯應用。

為啥要取代LTE Cat 4和Cat 1/1bis?

首先，RedCap為4G時代的LTE Cat1/1 bis和Cat 4提供了向5G網絡遷移的路徑，面向未來利于運營商重耕4G LTE頻譜資源。據統計，當前LTE Cat 1 bis 和 Cat 4 約占當前全球蜂窩物聯網市場的一半。

其次，與LTE Cat 4和Cat 1/1bis相比， RedCap天然具有5G能力優勢，比如，不僅支持包括毫米波在內的更廣泛的頻段、網絡效率更高、具備5G安全能力，而且可與5G網絡切片、5G專網、5G定位等技術結合提供更好的物聯服務，同時理論上運營商只需對現有5G網絡進行軟件升級即可部署。

另外，RedCap填補了中檔物聯空白，使5G具備了一張網絡適配所有低、中、高檔物聯應用的能力，這也利于蜂窩物聯網統一高效管理。

審核編輯：湯梓紅