RedCap原生于5G，天然具有5G NR的優勢，還能與5G切片、UPF下沉、uRLLC能力、覆蓋增強、5G LAN、5G定位、終端節能等技術相結合，靈活匹配多樣化的中速率物聯網應用，從而更好賦能各行各業。
幾天前，3GPP宣布5G R17標準凍結。在R17版本中，RedCap這個“小紅帽”尤為顯眼，被譽為5G物聯網不(bu)可或缺(que)的(de)一塊(kuai)大蛋糕(gao)。
那究竟(jing)什么(me)是RedCap？下面來聊一聊。
為什么要定義RedCap？
我們先來看看可穿(chuan)戴設備（包括(kuo)可穿(chuan)戴手表(biao)、AR/VR眼鏡等）、工業(ye)無線傳感器、監控攝像頭這三類(lei)終端對網絡能力的需求：
眾所周知，5G eMBB支(zhi)持(chi)載波帶寬(kuan)100MHz以上，峰值(zhi)速(su)率可達(da)10Gbps；uRLLC支(zhi)持(chi)毫秒級時延和(he)超高可靠(kao)性；而mMTC由4G時代(dai)的NB-IoT和(he)eMTC演(yan)進而來(lai)，主要支(zhi)持(chi)帶寬(kuan)小于1.4MHz、速(su)率低(di)于1Mbps的低(di)速(su)率、低(di)成本、低(di)功耗的物聯網連(lian)接。
但(dan)從上表不難發現，可(ke)穿戴設(she)備、工業無線傳感器、視頻監控等(deng)用(yong)例的網絡能力需(xu)求介于eMBB、uRLLC和mMTC能力之(zhi)間(jian)。
因此(ci)，為了(le)匹配對速率、設備(bei)(bei)成(cheng)本(ben)和電(dian)池壽命等要求介于(yu)eMBB、uRLLC和mMTC之間的這些用(yong)例，3GPP在R17版本(ben)中(zhong)定義(yi)了(le)對RedCap NR設備(bei)(bei)的支持。
從技術演進的角度看，一方面(mian)，4G有(you)成本(ben)更低的LTE Cat-1、Cat-3、Cat4中(zhong)(zhong)速(su)率(lv)物聯(lian)標(biao)準(zhun)(zhun)，但(dan)沒(mei)有(you)面(mian)向5G NR的平滑升級路徑；另(ling)一方面(mian)，5G還沒(mei)有(you)與4G相(xiang)對應的中(zhong)(zhong)速(su)率(lv)物聯(lian)標(biao)準(zhun)(zhun)，現有(you)支持5G eMBB的模(mo)塊價格較高，因此，為擴大5G時代的物聯(lian)網市(shi)場，行業亟需(xu)定(ding)義更簡化(hua)、成本(ben)更低的5G中(zhong)(zhong)速(su)率(lv)物聯(lian)標(biao)準(zhun)(zhun)。
RedCap不(bu)僅(jin)功能(neng)更簡(jian)化(hua)、成(cheng)本更低，更重要的(de)是，相(xiang)比(bi)4G LTE中(zhong)速率物聯(lian)網(wang)方(fang)案，其原生于5G，天然具(ju)有(you)5G NR的(de)優勢，比(bi)如支(zhi)持包括毫米波在(zai)內(nei)的(de)非常(chang)廣泛的(de)頻段、網(wang)絡效率更高、支(zhi)持波束賦(fu)形、可連(lian)接到5G核(he)心網(wang)等(deng)，還(huan)可以(yi)在(zai)NR載波上與(yu)NR eMBB和uRLLC共存，因此，RedCap有(you)望(wang)替代(dai)4G中(zhong)速率物聯(lian)，支(zhi)撐更龐大的(de)物聯(lian)市場。
在R17版本，RedCap主要支持用例如(ru)下：
? 工業傳感(gan)(gan)器(qi)：壓力傳感(gan)(gan)器(qi)、濕(shi)度(du)傳感(gan)(gan)器(qi)、溫度(du)計(ji)、運動傳感(gan)(gan)器(qi)、加(jia)速度(du)計(ji)和執(zhi)行器(qi)等(deng)
? 監控攝像頭：應用于智慧城市、工(gong)廠和其他工(gong)業場所
? 可穿戴(dai)設(she)備(bei)：智能手表、電子健康(kang)相關設(she)備(bei)、醫療監控設(she)備(bei)、AR/VR眼鏡等
在R18版本中(zhong)，RedCap還將(jiang)進(jin)一步降低(di)終端復雜度(du)，支(zhi)持更廣(guang)泛的速率，以(yi)及可能增加支(zhi)持定位、sidelink協議、非(fei)授權頻譜等(deng)能力，以(yi)支(zhi)撐更多用例(li)。
裁剪了哪些能力？
RedCap，全(quan)稱(cheng)Reduced Capability NR，直(zhi)譯過(guo)來就是(shi)縮(suo)減NR能力的(de)意(yi)思。在標準研究過(guo)程中(zhong)也有(you)廠(chang)商(shang)叫它NR-Light或NR-lite，后來3GPP正式將它命名為RedCap。
RedCap到(dao)底裁剪了哪些能力？
如上表，在R17中(zhong)RedCap主要(yao)裁(cai)剪了(le)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
? 最小天線(xian)配(pei)置從NR的2T4R減少到1T1R或1T2R
? 最小下行MIMO層數減少至(zhi)1
? 最大調制階數最低可(ke)支持64QAM
? 引入了半(ban)雙工(gong)模式(shi)
通過最大化功能(neng)剪裁后，RedCap在FR1頻段(duan)范(fan)圍內(nei)可支(zhi)持約20Mbps-100Mbps范(fan)圍的(de)上(shang)下行理論峰值速(su)率，足以滿足大多數的(de)中速(su)物聯需求(qiu)。
當然，為了(le)實現更高的峰值速(su)率，RedCap終端設(she)備也可以不用裁(cai)剪得這么(me)狠，也可以選擇更高級的功能，比(bi)如支(zhi)持2個(ge)接收(shou)天線(xian)、2個(ge)下行MIMO層、256QAM、全雙工FDD等。
通過剪(jian)裁，在數據速(su)率方面，RedCap與LTE Cat-4終端能力接近。
除了(le)剪(jian)裁了(le)以上列(lie)出的物理層功能，RedCap也(ye)對一些更高層的功能進行(xing)了(le)剪(jian)裁，比如規定DRB的最大數(shu)量(liang)從16個(ge)減(jian)少(shao)(shao)至8個(ge)，將PDCP SN和RLC-AM SN長(chang)度從18比特減(jian)少(shao)(shao)至12比特，可選支持ANR功能等。
有哪些關鍵技術？
除了(le)功(gong)能裁剪，需(xu)重點(dian)提及的(de)(de)是(shi)，為了(le)降低終端設備功(gong)耗，RedCap在(zai)R17中引入了(le)兩大可延長(chang)電池壽命的(de)(de)節能技術：eDRX和RRM測量放松。
eDRX
一方面(mian)(mian)，終(zhong)(zhong)端與網絡之(zhi)間(jian)的數據流通(tong)常是間(jian)隙性(xing)的或突發性(xing)的；另一方面(mian)(mian)，如果(guo)終(zhong)(zhong)端一直監(jian)(jian)聽網絡尋呼(hu)，耗電(dian)很(hen)大(da)。基于此(ci)，為了(le)讓(rang)終(zhong)(zhong)端更(geng)省電(dian)，5G R15版(ban)本中為NR引(yin)入了(le)DRX（不(bu)連續接收）機制(zhi)，其(qi)在RRC_IDLE（空閑態）和RRC_INACTIVE（非(fei)激活態）狀(zhuang)(zhuang)態下，讓(rang)終(zhong)(zhong)端周期性(xing)地監(jian)(jian)聽PDCCH信道以接收尋呼(hu)消息，剩余時(shi)間(jian)則進(jin)入休眠狀(zhuang)(zhuang)態，不(bu)用監(jian)(jian)聽尋呼(hu)，從而(er)可以大(da)大(da)降低功耗。
在NR中，RRC_IDLE和RRC_INACTIVE狀態(tai)下(xia)的DRX周期最大為2.56秒。
而(er)RedCap引(yin)入eDRX機(ji)制，顧名思義就是擴(kuo)展的(de)(de)DRX機(ji)制，其將RRC_IDLE狀態(tai)(tai)下(xia)的(de)(de)DRX周(zhou)期擴(kuo)展到長達10485.76秒(miao)（即大約(yue)3小時），將RRC_INACTIVE狀態(tai)(tai)下(xia)的(de)(de)DRX周(zhou)期擴(kuo)展到10.24秒(miao)，從而(er)終端休眠(mian)時間更長，更加(jia)節省功耗，更能(neng)延長電池(chi)壽命。
值得(de)一提的(de)是，使用(yong)DRX機(ji)制時，需在終端功耗與時延(yan)之間權衡，即(ji)DRX周期越長，下行時延(yan)可(ke)能就越大。由于(yu)RedCap在時延(yan)和可(ke)靠性上(shang)沒有eMBB/uRLLC用(yong)例要求嚴苛，這為RedCap采(cai)用(yong)eDRX機(ji)制提供了可(ke)能。
RRM測量放松
終(zhong)(zhong)端(duan)在(zai)RRC-IDLE和RRC_INACTIVE狀(zhuang)態下(xia)，會(hui)頻繁執(zhi)行RRM（無線資源管(guan)理(li)）測(ce)(ce)量(liang)，以(yi)確保終(zhong)(zhong)端(duan)駐留在(zai)最佳(jia)的可用小區。RRM測(ce)(ce)量(liang)主要測(ce)(ce)量(liang)服務小區和相鄰小區的RSRP和RSRQ值。RRM測(ce)(ce)量(liang)盡管(guan)可以(yi)確保終(zhong)(zhong)端(duan)能獲得最佳(jia)的連接質(zhi)量(liang)，但會(hui)導致即使終(zhong)(zhong)端(duan)與網(wang)絡之間沒(mei)有數(shu)據傳輸時也會(hui)耗費電(dian)池電(dian)量(liang)。
對此，在R16版(ban)本中(zhong)，針(zhen)對低速移動和(he)非小(xiao)區邊(bian)緣場(chang)景定(ding)義了RRM測(ce)量(liang)(liang)放松(song)機(ji)制，當滿足(zu)低速率(lv)條件一定(ding)時間或同(tong)時滿足(zu)低速率(lv)和(he)非小(xiao)區邊(bian)緣條件時，允(yun)許設備放寬相鄰小(xiao)區測(ce)量(liang)(liang)，比如通(tong)過加大RRM測(ce)量(liang)(liang)周期來降(jiang)低鄰區測(ce)量(liang)(liang)次數(shu)和(he)小(xiao)區測(ce)量(liang)(liang)數(shu)，從而(er)減少(shao)終端耗電。而(er)在R17版(ban)本中(zhong)，針(zhen)對RedCap終端進(jin)一步延長(chang)了放寬時間。
此外，如上所述，由(you)于(yu)RedCap原生于(yu)5G，天然具有5G NR的優勢，RedCap還能(neng)與5G切(qie)片、UPF下沉、uRLLC能(neng)力、覆蓋增強、5G LAN、5G定位、終端節能(neng)等技術(shu)相結合，靈活匹配多樣化的中速(su)率(lv)物聯(lian)網應用，從而更好賦能(neng)各行各業。
