今年6月，3GPP宣布5G R17版本標準凍結，標志著5G第二個演進版本標準正式完成。其中RedCap是R17中最受關注的物聯網領域創(chuang)新，為5G一(yi)張(zhang)網中引入中高速(su)物聯網的能力(li)。
今年6月，3GPP宣布5G R17版本標準(zhun)凍結(jie)，標志著(zhu)5G第二(er)個演進版本標準(zhun)正式(shi)完(wan)成(cheng)。其中RedCap是(shi)R17中最受(shou)關注的(de)物聯網領域創新，為5G一張網中引入(ru)中高速物聯網的(de)能力。
隨著標準凍結，產業(ye)界(jie)(jie)也開(kai)始緊(jin)鑼密鼓推(tui)進(jin)(jin)(jin)各(ge)項(xiang)商業(ye)化工作，同時RedCap標準演進(jin)(jin)(jin)也同步(bu)推(tui)進(jin)(jin)(jin)，在R17基礎(chu)上推(tui)動增強功能的標準化。近期，針對(dui)RedCap的商用化和增強標準演進(jin)(jin)(jin)迎來(lai)了一些(xie)顯著進(jin)(jin)(jin)展，可以看(kan)出業(ye)界(jie)(jie)對(dui)于RedCap持(chi)續抱(bao)有較(jiao)高期望。
5G RedCap加速標準向商用推進
作為5G R17版本中關注度最高的技術，RedCap的定位是應用于中高速物聯網場景，包括智能可穿戴設備、工業無線傳感器和(he)視頻監控(kong)等業務場(chang)景，其速率遠低(di)于(yu)eMBB，但高于(yu)NB-IoT和(he)eMTC這些低(di)功耗廣域網絡(luo)。R17標準中，定義了RedCap終端(duan)能力，從帶寬(kuan)、天線數目、雙工模式(shi)、調制(zhi)方式(shi)、MIMO層數等方面降低(di)終端(duan)復雜(za)度，支持RedCap終端(duan)的(de)早期識別，DRX增(zeng)強等。
在(zai)R17標準(zhun)(zhun)指引下，產業界開(kai)始(shi)推(tui)動標準(zhun)(zhun)向商用轉化，商用化的初期先是技術(shu)驗證和(he)測試，近期國(guo)內(nei)多家機(ji)構完成了RedCap的技術(shu)驗證，而對外宣傳中均冠以(yi)“首(shou)個”來(lai)顯示(shi)自身搶占先機(ji)。當然，每個“首(shou)個”都有具體的定語，能夠(gou)或多或少(shao)區(qu)別開(kai)來(lai)，主要(yao)包括(kuo)：
（1）全球首個RedCap基站與芯片關鍵技術測試
9月23日，中國信息通信研究院MTNet實驗室、IMT-2020（5G）推進組完成全球首個5G R17 RedCap基站與芯片關鍵技術測(ce)試。該測(ce)試采用(yong)華為商(shang)用(yong)基(ji)站和(he)國內(nei)知名廠家芯片，遵循IMT-2020（5G）推(tui)進組編制(zhi)的《5G增強技術研發試驗 NR RedCap關鍵技術要求》規(gui)范(fan)要求，測(ce)試結(jie)果表(biao)明R17 RedCap從(cong)標(biao)準走向商(shang)用(yong)，產業鏈(lian)已初步具(ju)備商(shang)用(yong)條件。
根據對外發(fa)布(bu)的(de)新聞(wen)稿，本(ben)次RedCap關鍵(jian)技術測(ce)試(shi)包(bao)括RedCap UE基(ji)本(ben)駐留與接入、切換、RedCap UE與普通5G UE共用(yong)初(chu)始BWP、RedCap UE獨立上行(xing)/下(xia)行(xing)初(chu)始BWP、上下(xia)行(xing)速(su)率(lv)等測(ce)試(shi)內容。
（2）全國首個RedCap終端接入5G網絡的內場關鍵技術測試
9月24日，山(shan)東聯(lian)通(tong)在濟南(nan)萊蕪完成全國(guo)首個(ge)RedCap終端接入(ru)5G網絡的(de)內場關(guan)鍵技術測試(shi)。山(shan)東聯(lian)通(tong)表示(shi)，這一此時率先拉(la)開了RedCap這一面向中(zhong)高速物聯(lian)場景(jing)業(ye)務(wu)的(de)試(shi)商用序幕。關(guan)于本次測試(shi)的(de)內容，山(shan)東聯(lian)通(tong)并未給出更(geng)多的(de)信息，當然，其關(guan)鍵詞為“內場”，即在實驗室、機(ji)房或模(mo)擬網絡環境下進(jin)行(xing)的(de)測試(shi)。
（3）全球首個RedCap業務場景驗證
近日，上(shang)(shang)(shang)海(hai)電信聯(lian)合(he)華為在上(shang)(shang)(shang)海(hai)完成全(quan)球首(shou)個5G RedCap業(ye)務場(chang)景(jing)驗證。本次驗證基于車聯(lian)移動性(xing)場(chang)景(jing)，實測(ce)單小區(qu)上(shang)(shang)(shang)行(xing)容量可(ke)達200+ Mbps，單用(yong)戶上(shang)(shang)(shang)行(xing)峰(feng)值100+ Mbps，相(xiang)同邊緣速率下相(xiang)比4G Cat.4提升覆(fu)蓋7dB，滿足RedCap在車載及(ji)穿(chuan)戴場(chang)景(jing)下的(de)泛在上(shang)(shang)(shang)行(xing)大帶寬需求。
上海電信在(zai)其發布的新聞稿中指(zhi)出，本(ben)次驗證采(cai)用和4G同(tong)樣的1T2R終(zhong)端配(pei)置，測試結果表明，相比4G，相同(tong)條件下(xia)RedCap的廣度和深度覆蓋能力可(ke)以提升7dB，上行容量提升8倍，可(ke)滿足多個RedCap終(zhong)端上行并發。
（4）全球首個RedCap連片部署實驗局驗證
近(jin)日，上海聯(lian)通攜手(shou)華為、百度Apollo，基(ji)于(yu)3GPP R17標(biao)準，率先完成全(quan)球首個5G RedCap連片部(bu)署實驗局驗證。本次測(ce)試基(ji)于(yu)中國聯(lian)通5G商用(yong)頻譜2.1GHz和上海聯(lian)通雙拼8T8R基(ji)站(zhan)，實測(ce)結果表明RedCap滿足在車聯(lian)網等場景下的泛在上行大(da)帶(dai)寬需求(qiu)。
測試選址上海嘉(jia)定區(qu)，嘉(jia)定聯(lian)(lian)通現網實(shi)測結果顯示(shi)，RedCap毫(hao)秒級(ji)時延充(chong)分體現FDD對稱頻譜優勢。目前，上海聯(lian)(lian)通已在寶(bao)山、靜安等區(qu)域(yu)實(shi)現5G RedCap連(lian)片實(shi)驗局部署，為5G RedCap演(yan)進提前準備夯實(shi)的網絡能力。
此外(wai)，芯片廠商也在積(ji)極參與RedCap測試(shi)(shi)驗證工作(zuo)。根據IMT-2020（5G）推進組的消(xiao)息，近日國(guo)內物聯網芯片廠商翱捷科技5G芯片平臺(tai)實現首秀，完成RedCap關鍵技術驗證，該驗證基于(yu)5G商用(yong)基站與核(he)心網設(she)備，遵(zun)循IMT-2020（5G）推進組5G試(shi)(shi)驗工作(zuo)組制定的《5G增強技術研發試(shi)(shi)驗 NR RedCap關鍵技術要求》規范(fan)要求和對應的測試(shi)(shi)方法。
RedCap的驗證中體現出的特(te)點
在(zai)筆者看來，以上多個“首次”RedCap的技術(shu)驗證測試體現了幾(ji)個特點(dian)：
第一，商用基站快于終端，終端是RedCap商用的重點。幾(ji)乎每個技術驗證(zheng)均采用(yong)(yong)了已商(shang)用(yong)(yong)基站甚(shen)至現網，而(er)測試過(guo)程中并沒有特定的RedCap終端(duan)，可以看出未(wei)來RedCap的商(shang)用(yong)(yong)過(guo)程中，專用(yong)(yong)終端(duan)是其中一個關鍵，而(er)芯片和模組則是決定終端(duan)的關鍵，因此業界對于首款(kuan)RedCap商(shang)用(yong)(yong)芯片高度關注。
第二，目前以內場測試為主，形成真正商用化的能力還需較長時間。現有驗(yan)(yan)證更(geng)多以實驗(yan)(yan)室、專門的(de)實驗(yan)(yan)局環境下的(de)內場(chang)測(ce)試為主(zhu)，后續還需(xu)要進(jin)(jin)行大量測(ce)試驗(yan)(yan)證工(gong)作。5G推進(jin)(jin)組也明確提出，今年將組織開展RedCap外場(chang)性能測(ce)試，明年將進(jin)(jin)一步開展滿足商用需(xu)求的(de)端到端測(ce)試和互操作測(ce)試。
第三，RedCap的性能已被證明優于4G Cat.4，形成潛在替代關系。從RedCap問(wen)世之初，它的(de)一項關鍵(jian)任務就是(shi)在(zai)物(wu)(wu)聯網(wang)(wang)方面替(ti)代(dai)現有的(de)4G Cat.4技(ji)術(shu)(shu)。上海電信的(de)測(ce)試表(biao)明(ming)，相比(bi)4G，相同條(tiao)件下(xia)RedCap的(de)廣度和深度覆蓋能力(li)可以(yi)提升(sheng)(sheng)7dB，上行(xing)容量提升(sheng)(sheng)8倍。可以(yi)看出，現行(xing)條(tiao)件下(xia)的(de)RedCap技(ji)術(shu)(shu)能力(li)優(you)于4G Cat.4，加上借助5G一張網(wang)(wang)實(shi)現所有物(wu)(wu)聯網(wang)(wang)的(de)優(you)勢，假以(yi)時日(ri)，RedCap會對(dui)4G物(wu)(wu)聯網(wang)(wang)形成替(ti)代(dai)。
第四，車聯網成為重點場景，RedCap已突破3GPP原來設定的三大場景。上海電信、上海聯通(tong)的(de)RedCap測試驗證，均選(xuan)擇智能(neng)網(wang)聯汽車的(de)場(chang)景(jing)，驗證了RedCap能(neng)否符(fu)合車聯網(wang)上行的(de)需求。3GPP在R17中針對RedCap的(de)場(chang)景(jing)研究(jiu)，聚焦于(yu)工(gong)業無線傳感器、視頻監(jian)控和(he)穿戴設備三大(da)場(chang)景(jing)，從驗證工(gong)作(zuo)來看，預計RedCap可(ke)應用的(de)場(chang)景(jing)會(hui)遠(yuan)(yuan)遠(yuan)(yuan)突破這三類(lei)。
筆者認為，RedCap雖然受到業界熱捧，但其商用之路還很長。目前，RedCap商用芯片還未問世，即使能夠快速推出商用芯片，其市場驗證、成本降低還要一段時間，產業生態建設也需要一個過程。筆者曾在(zai)《5G RedCap就(jiu)快來(lai)了！但其全面商(shang)用有多難？》一(yi)文(wen)中從終端成(cheng)本、網(wang)絡覆蓋(gai)、物聯網(wang)節(jie)點(dian)更新周期、4G退網(wang)時間節(jie)點(dian)等角度進行分析，RedCap全面商(shang)用還(huan)需從長計議。
5G RedCap標準(zhun)持續(xu)演進
如果(guo)說目前(qian)已凍結的(de)R17版本中的(de)RedCap是為了支(zhi)撐(cheng)中高(gao)速(su)率的(de)蜂窩物聯網場景，那么RedCap在R18版本中的(de)演講(jiang)則是要(yao)進一步降(jiang)低終端復(fu)雜程度，通(tong)過5G網絡支(zhi)持(chi)中速(su)率物聯網場景。
早在R17研(yan)究方(fang)向討論時，各(ge)代(dai)表(biao)廠商(shang)(shang)對于RedCap在5G覆蓋的(de)場景(jing)(jing)方(fang)面(mian)達成(cheng)共識，即相應場景(jing)(jing)需求(qiu)(qiu)遠(yuan)低(di)于eMBB和uRLLC的(de)要求(qiu)(qiu)，但高(gao)于NB-IoT為代(dai)表(biao)的(de)低(di)功耗廣域物聯網(wang)需求(qiu)(qiu)，因此R17中確定了減(jian)少終(zhong)(zhong)端(duan)(duan)(duan)對無線(xian)電頻(pin)譜帶寬的(de)占用，在Sub 6GHz頻(pin)段下其最(zui)大帶寬為20MHz；減(jian)少終(zhong)(zhong)端(duan)(duan)(duan)接收天線(xian)和層數，支持(chi)1收或2收，降低(di)終(zhong)(zhong)端(duan)(duan)(duan)芯(xin)片和模(mo)(mo)組的(de)成(cheng)本，規模(mo)(mo)商(shang)(shang)用的(de)模(mo)(mo)組價格可以與Cat.4相當(dang)；減(jian)少終(zhong)(zhong)端(duan)(duan)(duan)處理時間和終(zhong)(zhong)端(duan)(duan)(duan)處理復雜(za)度等(deng)特性(xing)，并明確了工業無線(xian)傳感器、穿戴設備、視頻(pin)監控等(deng)場景(jing)(jing)。根(gen)據相關要求(qiu)(qiu)，最(zui)終(zhong)(zhong)形成(cheng)了R17中RedCap的(de)標準化內容，也是(shi)當(dang)前業界進行商(shang)(shang)用可參考的(de)規范。
隨著5G Advanced演進(jin)方向確立，R18版本(ben)各項(xiang)研究工作也相繼(ji)啟動(dong)，RedCap的(de)(de)增強成為(wei)R18版本(ben)中的(de)(de)一(yi)項(xiang)重(zhong)要研究內容。經過全球多家(jia)代表的(de)(de)努力，今(jin)年9月份形成的(de)(de)3GPP TR38.865技術報告第一(yi)版本(ben)，詳細描述了對RedCap演進(jin)的(de)(de)研究。
這一技術報告明確提出，R18版本中的RedCap終端類型介于R17 RedCap終端和LPWA終端（如NB-IoT終端），即相對于已凍結的RedCap來說，R18 RedCap支持更低級別的終端，但其各方面性能高于NB-IoT，這樣進一步擴大RedCap的應用場景類型，并降低終端成本和功耗。R18 RedCap包括多個關鍵性指標(biao)，如峰值速率為10Mbps，在Sub 6G帶寬下(xia)終(zhong)端占用頻譜帶寬為5MHz，放寬處理時間軸等。
從速率上來看，R18 RedCap與目前規模化商用的LTE Cat.1類似，但其所占用的頻譜資源更低，帶寬僅為5MHz，在相同條件下相對Cat.1具備一定優勢，能夠形成潛在替代作用。3GPP此(ci)前(qian)全(quan)會對RedCap的討論中，大部(bu)分參與討論的廠商都提到RedCap的增強應該覆蓋LTE Cat.1和Cat.1 bis，但(dan)不應該與低功耗(hao)廣域網形成(cheng)重疊(die)，這一提議最終(zhong)形成(cheng)共(gong)識(shi)，可以(yi)說(shuo)未來R18版本的RedCap將會對4G LTE形成(cheng)全(quan)面替代。同(tong)時，由(you)于終(zhong)端復雜的降低，RedCap在一定(ding)程度上也可以(yi)向(xiang)更低級別終(zhong)端延(yan)伸(shen)，eMTC部(bu)分場景也能夠通(tong)過(guo)R18 RedCap實現(xian)。
若未來R18 RedCap按此方向演進，則能夠實現5G一張網覆蓋所有中低速率到中高速率的蜂窩物聯網場景。目前，5G eMBB和uRLLC能夠實現對高速率物聯網場景的覆蓋，NB-IoT已納入5G標準加速且不斷演進完善，能夠覆蓋大部分低速率蜂窩物聯網的場景，而從R18版本開始，無源物聯網（Passive IoT）也(ye)成(cheng)為3GPP研究(jiu)的(de)重點(dian)內容，未來(lai)(lai)已將形成(cheng)基(ji)于蜂窩網絡支持的(de)無(wu)源(yuan)物(wu)聯(lian)網技術(shu)。以此來(lai)(lai)看，從(cong)速率最低、無(wu)需(xu)能量(liang)供給(gei)的(de)無(wu)源(yuan)物(wu)聯(lian)網，到高速率、能量(liang)消耗(hao)最大的(de)物(wu)聯(lian)網場(chang)景(jing)，加(jia)上(shang)非地面(mian)通(tong)信技術(shu)（NTN）的(de)演進，5G支持衛(wei)星物(wu)聯(lian)網融(rong)合，則5G一(yi)張網能夠實(shi)現了對(dui)所有(you)速率等級的(de)蜂窩物(wu)聯(lian)網場(chang)景(jing)支持。當然(ran)，這一(yi)愿景(jing)的(de)實(shi)現是一(yi)個長跑(pao)的(de)過程。
