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一張網中(zhong)(zhong)引(yin)入中(zhong)(zhong)高速物聯網的能力。
今年6月，3GPP宣布5G R17版本(ben)標準凍結，標志著5G第二個演進版本(ben)標準正式完(wan)成。其中RedCap是(shi)R17中最受關注的物(wu)聯(lian)網領域創新(xin)，為5G一張(zhang)網中引入中高速物(wu)聯(lian)網的能力。
隨著(zhu)標(biao)準(zhun)凍(dong)結，產業界也開始(shi)緊鑼密鼓(gu)推(tui)進(jin)各項商業化工作，同時RedCap標(biao)準(zhun)演進(jin)也同步推(tui)進(jin)，在R17基礎上推(tui)動增強(qiang)功能的(de)標(biao)準(zhun)化。近期(qi)，針(zhen)對RedCap的(de)商用化和增強(qiang)標(biao)準(zhun)演進(jin)迎(ying)來了一(yi)些顯著(zhu)進(jin)展，可以看出業界對于RedCap持續抱有較高期(qi)望。
5G RedCap加速標準向商用推進(jin)
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(bei)、工業無(wu)線傳感器和視頻監控(kong)等業務場景，其速率遠低(di)于eMBB，但高(gao)于NB-IoT和eMTC這些低(di)功耗廣域網絡。R17標準中，定(ding)義(yi)了RedCap終(zhong)端(duan)能(neng)力，從帶寬、天線數目、雙(shuang)工模式(shi)、調制方式(shi)、MIMO層數等方面降低(di)終(zhong)端(duan)復(fu)雜(za)度，支(zhi)持RedCap終(zhong)端(duan)的早期識別，DRX增強等。
在(zai)R17標準指引下，產業界(jie)開始(shi)推動(dong)標準向商(shang)用(yong)轉化，商(shang)用(yong)化的初期先是技術驗證和測試，近期國內多家機構完成(cheng)了RedCap的技術驗證，而對(dui)外(wai)宣(xuan)傳中(zhong)均冠以“首個”來顯示(shi)自身(shen)搶占先機。當然(ran)，每個“首個”都有具體的定語(yu)，能(neng)夠或多或少區別開來，主要包括：
（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(shu)測(ce)試(shi)。該測(ce)試(shi)采用(yong)華(hua)為商用(yong)基站和(he)國(guo)內(nei)知名廠家(jia)芯片(pian)，遵循IMT-2020（5G）推(tui)進組編(bian)制的《5G增強技術(shu)研發(fa)試(shi)驗 NR RedCap關鍵技術(shu)要求(qiu)》規范要求(qiu)，測(ce)試(shi)結果表(biao)明R17 RedCap從標準走向商用(yong)，產業鏈已初(chu)步(bu)具(ju)備商用(yong)條件。
根(gen)據(ju)對外發布的新聞稿，本次RedCap關鍵(jian)技術測試(shi)包括(kuo)RedCap UE基本駐留與接入、切(qie)換(huan)、RedCap UE與普通5G UE共用初(chu)始BWP、RedCap UE獨立上行(xing)/下行(xing)初(chu)始BWP、上下行(xing)速率(lv)等測試(shi)內容(rong)。
（2）全國首個RedCap終端接入5G網絡的內場關鍵技術測試
9月(yue)24日，山(shan)(shan)東(dong)聯(lian)(lian)通在(zai)濟(ji)南萊蕪完成全國首(shou)個(ge)RedCap終(zhong)端接入5G網絡的(de)內(nei)場(chang)關鍵(jian)技(ji)術(shu)測(ce)試。山(shan)(shan)東(dong)聯(lian)(lian)通表示，這一此時率先拉開了RedCap這一面向中高速物聯(lian)(lian)場(chang)景業(ye)務(wu)的(de)試商用(yong)序幕。關于本次測(ce)試的(de)內(nei)容，山(shan)(shan)東(dong)聯(lian)(lian)通并(bing)未給出更多的(de)信(xin)息(xi)，當然，其關鍵(jian)詞為“內(nei)場(chang)”，即在(zai)實驗室、機(ji)房或模(mo)擬網絡環境下(xia)進(jin)行(xing)的(de)測(ce)試。
（3）全球首個RedCap業務場景驗證
近(jin)日，上(shang)海電信聯合華為(wei)在(zai)(zai)上(shang)海完(wan)成全球(qiu)首個5G RedCap業務場景驗證(zheng)。本(ben)次驗證(zheng)基于(yu)車(che)聯移(yi)動(dong)性場景，實測單小區(qu)上(shang)行容量可(ke)達200+ Mbps，單用戶上(shang)行峰值100+ Mbps，相(xiang)同邊緣(yuan)速率下(xia)相(xiang)比4G Cat.4提升(sheng)覆蓋7dB，滿足RedCap在(zai)(zai)車(che)載及穿戴場景下(xia)的泛(fan)在(zai)(zai)上(shang)行大帶寬需求(qiu)。
上(shang)(shang)海(hai)電(dian)信在其發(fa)布的新聞稿中指出，本(ben)次驗證(zheng)采用和4G同樣的1T2R終端配置(zhi)，測試結果表(biao)明，相(xiang)比(bi)4G，相(xiang)同條件下RedCap的廣度和深度覆(fu)蓋能力可以提升7dB，上(shang)(shang)行(xing)容量提升8倍，可滿(man)足(zu)多個RedCap終端上(shang)(shang)行(xing)并發(fa)。
（4）全球首個RedCap連片部署實驗局驗證
近日，上海聯(lian)通(tong)攜(xie)手(shou)華為、百度Apollo，基于3GPP R17標準(zhun)，率先完(wan)成全球首個5G RedCap連片部署實(shi)驗局驗證。本次(ci)測(ce)試基于中國聯(lian)通(tong)5G商用頻譜2.1GHz和上海聯(lian)通(tong)雙拼8T8R基站，實(shi)測(ce)結果表(biao)明RedCap滿足(zu)在(zai)車聯(lian)網等場景下的泛在(zai)上行大帶寬需求。
測(ce)試選址上(shang)海嘉(jia)定區，嘉(jia)定聯通現(xian)網實(shi)測(ce)結果(guo)顯示(shi)，RedCap毫秒(miao)級時延充(chong)分體現(xian)FDD對稱頻(pin)譜優(you)勢。目前，上(shang)海聯通已(yi)在寶山、靜(jing)安等(deng)區域實(shi)現(xian)5G RedCap連(lian)片實(shi)驗局部署(shu)，為5G RedCap演進(jin)提前準(zhun)備夯實(shi)的(de)網絡(luo)能(neng)力。
此(ci)外(wai)，芯(xin)片(pian)廠商也在(zai)積極參與(yu)RedCap測試驗(yan)證工作。根據IMT-2020（5G）推(tui)進組的(de)消息，近(jin)日國內物聯網芯(xin)片(pian)廠商翱捷(jie)科(ke)技(ji)(ji)5G芯(xin)片(pian)平臺實現首(shou)秀，完成(cheng)RedCap關鍵技(ji)(ji)術(shu)(shu)驗(yan)證，該驗(yan)證基于(yu)5G商用基站(zhan)與(yu)核心網設(she)備，遵循IMT-2020（5G）推(tui)進組5G試驗(yan)工作組制定的(de)《5G增(zeng)強技(ji)(ji)術(shu)(shu)研發試驗(yan) NR RedCap關鍵技(ji)(ji)術(shu)(shu)要求(qiu)》規范要求(qiu)和對應的(de)測試方法。
RedCap的驗(yan)證(zheng)中(zhong)體現出的特點
在筆者看來，以上多個(ge)“首次”RedCap的(de)技術驗(yan)證測試體現了幾個(ge)特點：
第一，商用基站快于終端，終端是RedCap商用的重點。幾乎每個(ge)技術(shu)驗證均采用(yong)(yong)了已商(shang)用(yong)(yong)基站甚至現網，而測試過(guo)程中并沒有(you)特定的RedCap終端，可以看出未來RedCap的商(shang)用(yong)(yong)過(guo)程中，專用(yong)(yong)終端是其中一個(ge)關(guan)鍵(jian)，而芯片和模(mo)組則是決定終端的關(guan)鍵(jian)，因此業界對于首(shou)款RedCap商(shang)用(yong)(yong)芯片高(gao)度關(guan)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)證(zheng)更(geng)多(duo)以實驗(yan)室、專(zhuan)門的實驗(yan)局環境下(xia)的內場測試為主，后續還需要進(jin)行大量測試驗(yan)證(zheng)工作(zuo)。5G推進(jin)組也明確提(ti)出(chu)，今年將(jiang)組織(zhi)開展(zhan)(zhan)RedCap外場性能測試，明年將(jiang)進(jin)一(yi)步開展(zhan)(zhan)滿(man)足(zu)商(shang)用(yong)需求的端(duan)到端(duan)測試和互(hu)操作(zuo)測試。
第三，RedCap的性能已被證明優于4G Cat.4，形成潛在替代關系。從(cong)RedCap問世之初，它的(de)(de)(de)一項關鍵任務就是在(zai)物(wu)聯網(wang)(wang)方面替代(dai)(dai)現(xian)有(you)的(de)(de)(de)4G Cat.4技(ji)術。上海(hai)電信(xin)的(de)(de)(de)測試表明(ming)，相比4G，相同條(tiao)件下RedCap的(de)(de)(de)廣度和深度覆蓋能力(li)可(ke)以(yi)提升7dB，上行(xing)容量提升8倍。可(ke)以(yi)看出，現(xian)行(xing)條(tiao)件下的(de)(de)(de)RedCap技(ji)術能力(li)優(you)(you)于4G Cat.4，加上借(jie)助5G一張網(wang)(wang)實現(xian)所(suo)有(you)物(wu)聯網(wang)(wang)的(de)(de)(de)優(you)(you)勢(shi)，假以(yi)時日(ri)，RedCap會對4G物(wu)聯網(wang)(wang)形成替代(dai)(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(lian)通的RedCap測試驗(yan)證，均選擇智能網(wang)聯(lian)汽(qi)車(che)的場(chang)(chang)景(jing)，驗(yan)證了(le)RedCap能否符(fu)合車(che)聯(lian)網(wang)上行的需求。3GPP在(zai)R17中針對RedCap的場(chang)(chang)景(jing)研(yan)究，聚焦于(yu)工業無線傳感器、視頻監控和穿戴設備三(san)大(da)場(chang)(chang)景(jing)，從驗(yan)證工作來看，預計RedCap可應用的場(chang)(chang)景(jing)會遠遠突破這三(san)類。
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(bi)者曾在《5G RedCap就快(kuai)來了！但其全面商用有(you)多難？》一(yi)文中從終端成本、網(wang)(wang)絡(luo)覆蓋、物聯(lian)網(wang)(wang)節點更(geng)新周期、4G退網(wang)(wang)時間節點等角度進行分析(xi)，RedCap全面商用還需(xu)從長(chang)計議。
5G RedCap標準持續演進(jin)
如果說(shuo)目前(qian)已凍結(jie)的(de)(de)R17版(ban)本中的(de)(de)RedCap是為了支撐中高速率(lv)的(de)(de)蜂窩物聯(lian)網(wang)場景，那(nei)么RedCap在R18版(ban)本中的(de)(de)演(yan)講則是要進一步(bu)降低終(zhong)端復(fu)雜程度，通(tong)過5G網(wang)絡(luo)支持(chi)中速率(lv)物聯(lian)網(wang)場景。
早在R17研究(jiu)方向討(tao)論時，各代表廠商(shang)對(dui)于RedCap在5G覆蓋的(de)場景方面達成共識，即相應(ying)場景需求遠低于eMBB和uRLLC的(de)要求，但高于NB-IoT為代表的(de)低功(gong)耗廣域物聯(lian)網需求，因此R17中確(que)定了(le)減少終(zhong)端(duan)對(dui)無線電頻(pin)譜帶寬的(de)占用(yong)，在Sub 6GHz頻(pin)段下其最大帶寬為20MHz；減少終(zhong)端(duan)接收(shou)(shou)天線和層數(shu)，支(zhi)持1收(shou)(shou)或2收(shou)(shou)，降低終(zhong)端(duan)芯片和模(mo)組的(de)成本，規(gui)模(mo)商(shang)用(yong)的(de)模(mo)組價格可以與Cat.4相當；減少終(zhong)端(duan)處(chu)理(li)時間(jian)和終(zhong)端(duan)處(chu)理(li)復雜度等特性(xing)，并明確(que)了(le)工業無線傳感(gan)器、穿戴設(she)備、視頻(pin)監(jian)控(kong)等場景。根據(ju)相關要求，最終(zhong)形成了(le)R17中RedCap的(de)標準(zhun)化內容(rong)，也(ye)是當前業界進行商(shang)用(yong)可參考(kao)的(de)規(gui)范。
隨(sui)著5G Advanced演進(jin)方向確立，R18版本各(ge)項研究(jiu)工(gong)作也相(xiang)繼啟動，RedCap的增強成為R18版本中的一項重要(yao)研究(jiu)內容。經過全球多家代(dai)表的努力，今年9月份形成的3GPP TR38.865技術(shu)報告第一版本，詳細描述了對RedCap演進(jin)的研究(jiu)。
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(duo)個(ge)關鍵(jian)性指(zhi)標，如峰(feng)值速(su)率(lv)為(wei)10Mbps，在Sub 6G帶寬下終端(duan)占用頻譜帶寬為(wei)5MHz，放寬處(chu)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此前(qian)全會對(dui)RedCap的(de)(de)討論(lun)中，大部(bu)分(fen)參與(yu)討論(lun)的(de)(de)廠(chang)商(shang)都提(ti)到(dao)RedCap的(de)(de)增強應該覆蓋LTE Cat.1和Cat.1 bis，但不應該與(yu)低(di)功耗廣域網(wang)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)重疊，這一提(ti)議最終(zhong)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)共識，可以說(shuo)未來R18版本的(de)(de)RedCap將(jiang)會對(dui)4G LTE形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)全面(mian)替代。同(tong)時，由于(yu)終(zhong)端(duan)復雜的(de)(de)降低(di)，RedCap在一定程度上(shang)也可以向更低(di)級別終(zhong)端(duan)延伸，eMTC部(bu)分(fen)場景(jing)也能夠通過R18 RedCap實(shi)現。
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)成為3GPP研究的(de)(de)重點內(nei)容，未來已將形成基于蜂窩(wo)網(wang)(wang)絡(luo)支(zhi)持(chi)的(de)(de)無源物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)技(ji)術(shu)。以(yi)此來看，從速(su)率最(zui)低、無需(xu)能量(liang)供(gong)給的(de)(de)無源物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)，到高速(su)率、能量(liang)消耗最(zui)大的(de)(de)物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)場(chang)景，加上非(fei)地(di)面通信技(ji)術(shu)（NTN）的(de)(de)演(yan)進，5G支(zhi)持(chi)衛星物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)融合，則5G一張網(wang)(wang)能夠(gou)實(shi)現了對所有速(su)率等級的(de)(de)蜂窩(wo)物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)場(chang)景支(zhi)持(chi)。當然(ran)，這(zhe)一愿景的(de)(de)實(shi)現是一個長跑(pao)的(de)(de)過程(cheng)。
