一文讀懂RedCap標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)業(yè)最新進(jìn)展?。ǜ綀D）

3GPP于2022年6月凍結(jié)的5G標(biāo)準(zhǔn)版本Rel-17，面向中高速連接場(chǎng)景引入了第一項(xiàng)基于5G的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并定義為5G輕量化終端設(shè)備類(lèi)型——“RedCap”。國(guó)內(nèi)外同步啟動(dòng)RedCap技術(shù)研發(fā)，IMT-2020（5G）推進(jìn)組基于產(chǎn)業(yè)發(fā)展節(jié)奏，分兩個(gè)階段規(guī)劃我國(guó)RedCap技術(shù)試驗(yàn)，2022年已完成關(guān)鍵技術(shù)測(cè)試，2023年將開(kāi)展設(shè)備端到端的互操作測(cè)試。

首個(gè)5G物聯(lián)網(wǎng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布

基于5G統(tǒng)一空口的RedCap是“輕量化”的5G蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在滿(mǎn)足特定應(yīng)用需求的前提下，通過(guò)精簡(jiǎn)設(shè)備能力和降低設(shè)備復(fù)雜度，達(dá)到節(jié)約成本、縮小尺寸、降低功耗和延長(zhǎng)壽命等目標(biāo)。

RedCap重點(diǎn)面向工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器、可穿戴設(shè)備和視頻監(jiān)控等應(yīng)用場(chǎng)景，技術(shù)定位介于5G增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB）與低功耗廣域（LPWA）技術(shù)之間。RedCap能夠?qū)崿F(xiàn)高于NB-IoT、LTE-M等LPWA物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率；同時(shí)，其終端成本和功耗又遠(yuǎn)低于5G eMBB，在使用RedCap后終端成本降幅最高可達(dá)70%，在傳感器場(chǎng)景下電池續(xù)航時(shí)長(zhǎng)高達(dá)兩年。

為降低成本和功耗，RedCap在Sub-6GHz頻段將最大帶寬從100MHz收窄至20MHz，帶寬降至20%；接收天線(xiàn)數(shù)/通道數(shù)從典型的4天線(xiàn)減少為2天線(xiàn)或1天線(xiàn)接收，最小接收天線(xiàn)數(shù)/通道數(shù)降至1/4；最大調(diào)制階數(shù)從256QAM降至64QAM，并支持半雙工模式等。此外，RedCap終端還可以根據(jù)應(yīng)用需求，選擇支持VoNR、小數(shù)據(jù)包傳輸、較低時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)切片、定位等5G原生能力，通過(guò)定制化方案平衡性能與成本，滿(mǎn)足更多物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景需求。

目前，3GPP正在制定的Rel-18標(biāo)準(zhǔn)，面向智能電網(wǎng)、智慧城市、工業(yè)自動(dòng)化和工業(yè)監(jiān)測(cè)傳感等速率需求更低、對(duì)終端成本更敏感的業(yè)務(wù)，提出了5G RedCap演進(jìn)技術(shù)，進(jìn)一步降低RedCap終端設(shè)備成本與復(fù)雜度，拓寬5G在蜂窩物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用空間。

分兩階段規(guī)劃我國(guó)RedCap技術(shù)試驗(yàn)

2022年3月，IMT-2020（5G）推進(jìn)組（下稱(chēng)“推進(jìn)組”）基于產(chǎn)業(yè)發(fā)展節(jié)奏，明確了我國(guó)RedCap技術(shù)試驗(yàn)規(guī)劃包括制定試驗(yàn)規(guī)范和構(gòu)建測(cè)試環(huán)境兩部分，并分兩個(gè)階段組織RedCap技術(shù)與產(chǎn)品測(cè)試。2022年面向典型應(yīng)用場(chǎng)景，推進(jìn)組制定關(guān)鍵技術(shù)測(cè)試規(guī)范，開(kāi)展芯片測(cè)試終端和終端原型樣機(jī)測(cè)試；2023年面向商用需求，重點(diǎn)驗(yàn)證RedCap商用和預(yù)商用設(shè)備的端到端功能，以及芯片測(cè)試終端和系統(tǒng)間的互操作能力，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)成熟。

第一階段的關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)于2022年11月圓滿(mǎn)完成，驗(yàn)證了RedCap各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)以及測(cè)試終端與系統(tǒng)配合工作的基本能力。其中，華為、中興、中國(guó)信科、愛(ài)立信和諾基亞貝爾5家系統(tǒng)廠商通過(guò)升級(jí)5G商用基站軟件，完成了系統(tǒng)側(cè)的RedCap關(guān)鍵技術(shù)功能和外場(chǎng)性能測(cè)試；翱捷科技（ASR）、紫光展銳等廠商基于芯片的RedCap測(cè)試終端參加了關(guān)鍵技術(shù)功能和外場(chǎng)性能測(cè)試；vivo、必博科技基于RedCap終端原型驗(yàn)證平臺(tái)參加了關(guān)鍵技術(shù)功能測(cè)試。

RedCap外場(chǎng)測(cè)試是在懷柔外場(chǎng)的5G試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，采用3.5GHz頻段商用系統(tǒng)配置，對(duì)RedCap UE的接入與基本工作、下行和上行單用戶(hù)峰值速率、多點(diǎn)接入與速率、用戶(hù)面時(shí)延和基站間切換等內(nèi)容開(kāi)展測(cè)試。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，部分系統(tǒng)與芯片廠商組合的上下行峰值速率接近或可達(dá)到預(yù)期理論值，但部分測(cè)試組合尚有一定差距；Ping包用戶(hù)面平均時(shí)延最小可達(dá)7ms，與eMBB終端時(shí)延相當(dāng)；部分測(cè)試組合的性能與工作穩(wěn)定性仍有待提升。

第二階段的RedCap設(shè)備端到端功能和互操作試驗(yàn)工作已于2023年初啟動(dòng)。今年6月，推進(jìn)組發(fā)布了《RedCap終端設(shè)備技術(shù)要求》《RedCap終端設(shè)備測(cè)試方法》《支持RedCap的基站設(shè)備技術(shù)要求》《支持RedCap的基站設(shè)備測(cè)試方法》《RedCap外場(chǎng)性能測(cè)試方法》和《RedCap終端與基站互操作測(cè)試方法》等6項(xiàng)設(shè)備級(jí)技術(shù)試驗(yàn)規(guī)范。今年的試驗(yàn)將在第一階段關(guān)鍵技術(shù)測(cè)試的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)驗(yàn)證RedCap設(shè)備和系統(tǒng)的商用能力，增加面向商用需求的基站功能、終端功能、終端與系統(tǒng)的互操作以及外場(chǎng)性能測(cè)試。目前，產(chǎn)業(yè)界正在進(jìn)行RedCap芯片終端與5G系統(tǒng)的調(diào)試，8月底將正式啟動(dòng)測(cè)試，11月前完成二階段全部試驗(yàn)工作，為我國(guó)RedCap的正式商用提供技術(shù)支撐。

快速推進(jìn)RedCap通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定

2023年4月，中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CCSA）無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)工作委員會(huì)（TC5）的移動(dòng)通信無(wú)線(xiàn)工作組（WG9），正式啟動(dòng)了基于Rel-17的RedCap終端設(shè)備及支持RedCap的基站設(shè)備通信行標(biāo)制定工作。標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)信通院與運(yùn)營(yíng)商牽頭，國(guó)內(nèi)外基站、終端、芯片和模組等企業(yè)廣泛參與。在起草單位的積極推進(jìn)下，《輕量化（RedCap）終端設(shè)備技術(shù)要求（第一階段）》和《6GHz以下頻段基站設(shè)備技術(shù)要求（第三階段）》已完成第三版征求意見(jiàn)稿，預(yù)計(jì)8月形成標(biāo)準(zhǔn)送審，年底前完成標(biāo)準(zhǔn)編制，并進(jìn)入報(bào)批階段。在技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容基本定型后，開(kāi)始起草3項(xiàng)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，即《輕量化（RedCap）終端設(shè)備測(cè)試方法（第一階段）第1部分：功能和網(wǎng)絡(luò)兼容性測(cè)試》、《輕量化（RedCap）終端設(shè)備測(cè)試方法（第一階段）第2部分：一致性測(cè)試》和《6GHz以下頻段基站設(shè)備測(cè)試方法（第三階段）》。這3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)將于明年6月前提交報(bào)批，初步形成指導(dǎo)RedCap技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)體系。

RedCap國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)仍在持續(xù)演進(jìn)，CCSA也于今年啟動(dòng)了面向增強(qiáng)RedCap技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研課題——《5G輕量化終端的演進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)研究》。產(chǎn)業(yè)界正基于應(yīng)用發(fā)展需求，研究RedCap演進(jìn)技術(shù)的新業(yè)務(wù)場(chǎng)景、關(guān)鍵技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)部署方案等，預(yù)計(jì)年底完成研究工作。2024年，推進(jìn)組將基于研究結(jié)論，向工信部提交面向3GPP Rel-18版本的第二階段RedCap通信行標(biāo)立項(xiàng)建議，并于2025年形成標(biāo)準(zhǔn)文稿。

積極規(guī)劃RedCap產(chǎn)品“路標(biāo)”

RedCap是目前解決5G終端高成本問(wèn)題的有效途徑，產(chǎn)業(yè)界積極跟進(jìn)RedCap產(chǎn)品規(guī)劃，以期快速實(shí)現(xiàn)RedCap商用，助力5G與行業(yè)的融合向縱深發(fā)展。

在芯片方面，高通、聯(lián)發(fā)科技、紫光展銳、翱捷科技等主流芯片企業(yè)積極投入研發(fā)，預(yù)計(jì)2023年第三季度將推出工程樣片或預(yù)商用芯片，隨后陸續(xù)發(fā)布商用芯片，2024年實(shí)現(xiàn)芯片的規(guī)模商用。值得一提的是，相比于5G NR，RedCap研發(fā)門(mén)檻較低，這也給予了國(guó)內(nèi)芯片初創(chuàng)企業(yè)更多的發(fā)展空間，必博科技、新基訊、無(wú)錫摩羅科技等新興芯片企業(yè)也啟動(dòng)了RedCap的技術(shù)和芯片研發(fā)。

在終端方面，廠商為典型的消費(fèi)應(yīng)用場(chǎng)景和行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景規(guī)劃了多樣的RedCap終端設(shè)備。預(yù)計(jì)2023年RedCap終端將具備商用條件，業(yè)界出現(xiàn)面向智慧電力、視頻監(jiān)控等場(chǎng)景的終端樣機(jī)，2024年RedCap終端進(jìn)入商用階段，形態(tài)日漸豐富。

在模組方面，預(yù)計(jì)2023年底移遠(yuǎn)通信、廣和通、鼎橋等企業(yè)將推出基于RedCap模組的樣機(jī)，2024年商用模組陸續(xù)問(wèn)世。對(duì)于應(yīng)用方最關(guān)注的成本問(wèn)題，RedCap模組商用初期價(jià)格約在250~300元區(qū)間。隨著應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)未來(lái)RedCap模組價(jià)格將逐步降至60元左右，與LTE Cat.4售價(jià)相當(dāng)。

在網(wǎng)絡(luò)方面，5G基站可以通過(guò)軟件升級(jí)的方式支持Rel-17協(xié)議版本和RedCap相關(guān)功能。面向智能可穿戴設(shè)備等消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用，推進(jìn)組建議基站基于5G現(xiàn)網(wǎng)逐步升級(jí)RedCap功能，依托我國(guó)5G公網(wǎng)優(yōu)勢(shì)為消費(fèi)類(lèi)終端提供更廣的覆蓋和更穩(wěn)定的連接。而面向智慧電力、視頻監(jiān)控等行業(yè)應(yīng)用，推進(jìn)組則建議根據(jù)不同場(chǎng)景的業(yè)務(wù)需求，制定差異化的網(wǎng)絡(luò)部署方案，既可以升級(jí)現(xiàn)網(wǎng)支持RedCap及5G相關(guān)特性，也可以按需部署新的5G網(wǎng)絡(luò)。2023年5G基站將支持RedCap，預(yù)計(jì)2023年底前我國(guó)將推出RedCap商用版本基站，同時(shí)運(yùn)營(yíng)商啟動(dòng)RedCap網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，圍繞電力、工業(yè)、視頻監(jiān)控等重點(diǎn)行業(yè)進(jìn)行項(xiàng)目試點(diǎn)，打造示范案例。從2024年開(kāi)始，我國(guó)將根據(jù)不同場(chǎng)景的業(yè)務(wù)發(fā)展需求，有序推動(dòng)5G RedCap網(wǎng)絡(luò)規(guī)模升級(jí)和商用部署。

基于產(chǎn)業(yè)各方努力，2023年RedCap產(chǎn)業(yè)鏈將逐步成熟，預(yù)計(jì)年底商用芯片將陸續(xù)發(fā)布，5G網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)RedCap升級(jí)并實(shí)現(xiàn)首個(gè)商用案例；2024年RedCap商用芯片模組和商用終端上市，網(wǎng)絡(luò)升級(jí)范圍擴(kuò)大；2025年RedCap產(chǎn)業(yè)開(kāi)始進(jìn)入規(guī)模發(fā)展階段。隨著全球5G的大規(guī)模商用，5G發(fā)展進(jìn)入“下半場(chǎng)”，產(chǎn)業(yè)界對(duì)RedCap賦能千行百業(yè)寄予厚望，期待RedCap在各方的共同努力下，在未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“新爆發(fā)”。

*本文刊載于《通信世界》總第925期 2023年8月10日 第15期

原文標(biāo)題：《 RedCap標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)業(yè)進(jìn)展》

作者：中國(guó)信息通信研究院

移動(dòng)通信創(chuàng)新中心?黎卓芳

責(zé)編/版式：王禹蓉

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