利好消息不断,5G RedCap迈出加速商用的关键性一步
作者 | 物联网智库2022-10-04

今年6月,3GPP宣布5G R17版本标准冻结,标志着5G第二个演进版本标准正式完成。其中RedCap是R17中最受关注的物联网领域创新,为5G一张网中引入中高速物联网的能力。

智次方

今年6月,3GPP宣布5G R17版本标准冻结,标志着5G第二个演进版本标准正式完成。其中RedCap是R17中最受关注的物联网领域创新,为5G一张网中引入中高速物联网的能力。

随着标准冻结,产业界也开始紧锣密鼓推进各项商业化工作,同时RedCap标准演进也同步推进,在R17基础上推动增强功能的标准化。近期,针对RedCap的商用化和增强标准演进迎来了一些显著进展,可以看出业界对于RedCap持续抱有较高期望。

5G RedCap加速标准向商用推进

作为5G R17版本中关注度最高的技术,RedCap的定位是应用于中高速物联网场景,包括智能可穿戴设备、工业无线传感器和视频监控等业务场景,其速率远低于eMBB,但高于NB-IoT和eMTC这些低功耗广域网络。R17标准中,定义了RedCap终端能力,从带宽、天线数目、双工模式、调制方式、MIMO层数等方面降低终端复杂度,支持RedCap终端的早期识别,DRX增强等。

在R17标准指引下,产业界开始推动标准向商用转化,商用化的初期先是技术验证和测试,近期国内多家机构完成了RedCap的技术验证,而对外宣传中均冠以“首个”来显示自身抢占先机。当然,每个“首个”都有具体的定语,能够或多或少区别开来,主要包括:

(1)全球首个RedCap基站与芯片关键技术测试

9月23日,中国信息通信研究院MTNet实验室、IMT-2020(5G)推进组完成全球首个5G R17 RedCap基站与芯片关键技术测试。该测试采用华为商用基站和国内知名厂家芯片,遵循IMT-2020(5G)推进组编制的《5G增强技术研发试验 NR RedCap关键技术要求》规范要求,测试结果表明R17 RedCap从标准走向商用,产业链已初步具备商用条件。

根据对外发布的新闻稿,本次RedCap关键技术测试包括RedCap UE基本驻留与接入、切换、RedCap UE与普通5G UE共用初始BWP、RedCap UE独立上行/下行初始BWP、上下行速率等测试内容。

(2)全国首个RedCap终端接入5G网络的内场关键技术测试

9月24日,山东联通在济南莱芜完成全国首个RedCap终端接入5G网络的内场关键技术测试。山东联通表示,这一此时率先拉开了RedCap这一面向中高速物联场景业务的试商用序幕。关于本次测试的内容,山东联通并未给出更多的信息,当然,其关键词为“内场”,即在实验室、机房或模拟网络环境下进行的测试。

(3)全球首个RedCap业务场景验证

近日,上海电信联合华为在上海完成全球首个5G RedCap业务场景验证。本次验证基于车联移动性场景,实测单小区上行容量可达200+ Mbps,单用户上行峰值100+ Mbps,相同边缘速率下相比4G Cat.4提升覆盖7dB,满足RedCap在车载及穿戴场景下的泛在上行大带宽需求。

上海电信在其发布的新闻稿中指出,本次验证采用和4G同样的1T2R终端配置,测试结果表明,相比4G,相同条件下RedCap的广度和深度覆盖能力可以提升7dB,上行容量提升8倍,可满足多个RedCap终端上行并发。

(4)全球首个RedCap连片部署实验局验证

近日,上海联通携手华为、百度Apollo,基于3GPP R17标准,率先完成全球首个5G RedCap连片部署实验局验证。本次测试基于中国联通5G商用频谱2.1GHz和上海联通双拼8T8R基站,实测结果表明RedCap满足在车联网等场景下的泛在上行大带宽需求。

测试选址上海嘉定区,嘉定联通现网实测结果显示,RedCap毫秒级时延充分体现FDD对称频谱优势。目前,上海联通已在宝山、静安等区域实现5G RedCap连片实验局部署,为5G RedCap演进提前准备夯实的网络能力。

此外,芯片厂商也在积极参与RedCap测试验证工作。根据IMT-2020(5G)推进组的消息,近日国内物联网芯片厂商翱捷科技5G芯片平台实现首秀,完成RedCap关键技术验证,该验证基于5G商用基站与核心网设备,遵循IMT-2020(5G)推进组5G试验工作组制定的《5G增强技术研发试验 NR RedCap关键技术要求》规范要求和对应的测试方法。

RedCap的验证中体现出的特点

在笔者看来,以上多个“首次”RedCap的技术验证测试体现了几个特点:

第一,商用基站快于终端,终端是RedCap商用的重点。几乎每个技术验证均采用了已商用基站甚至现网,而测试过程中并没有特定的RedCap终端,可以看出未来RedCap的商用过程中,专用终端是其中一个关键,而芯片和模组则是决定终端的关键,因此业界对于首款RedCap商用芯片高度关注。

第二,目前以内场测试为主,形成真正商用化的能力还需较长时间。现有验证更多以实验室、专门的实验局环境下的内场测试为主,后续还需要进行大量测试验证工作。5G推进组也明确提出,今年将组织开展RedCap外场性能测试,明年将进一步开展满足商用需求的端到端测试和互操作测试。

第三,RedCap的性能已被证明优于4G Cat.4,形成潜在替代关系。从RedCap问世之初,它的一项关键任务就是在物联网方面替代现有的4G Cat.4技术。上海电信的测试表明,相比4G,相同条件下RedCap的广度和深度覆盖能力可以提升7dB,上行容量提升8倍。可以看出,现行条件下的RedCap技术能力优于4G Cat.4,加上借助5G一张网实现所有物联网的优势,假以时日,RedCap会对4G物联网形成替代。

第四,车联网成为重点场景,RedCap已突破3GPP原来设定的三大场景。上海电信、上海联通的RedCap测试验证,均选择智能网联汽车的场景,验证了RedCap能否符合车联网上行的需求。3GPP在R17中针对RedCap的场景研究,聚焦于工业无线传感器、视频监控和穿戴设备三大场景,从验证工作来看,预计RedCap可应用的场景会远远突破这三类。

笔者认为,RedCap虽然受到业界热捧,但其商用之路还很长。目前,RedCap商用芯片还未问世,即使能够快速推出商用芯片,其市场验证、成本降低还要一段时间,产业生态建设也需要一个过程。笔者曾在《5G RedCap就快来了!但其全面商用有多难?》一文中从终端成本、网络覆盖、物联网节点更新周期、4G退网时间节点等角度进行分析,RedCap全面商用还需从长计议。

5G RedCap标准持续演进

如果说目前已冻结的R17版本中的RedCap是为了支撑中高速率的蜂窝物联网场景,那么RedCap在R18版本中的演讲则是要进一步降低终端复杂程度,通过5G网络支持中速率物联网场景。

早在R17研究方向讨论时,各代表厂商对于RedCap在5G覆盖的场景方面达成共识,即相应场景需求远低于eMBB和uRLLC的要求,但高于NB-IoT为代表的低功耗广域物联网需求,因此R17中确定了减少终端对无线电频谱带宽的占用,在Sub 6GHz频段下其最大带宽为20MHz;减少终端接收天线和层数,支持1收或2收,降低终端芯片和模组的成本,规模商用的模组价格可以与Cat.4相当;减少终端处理时间和终端处理复杂度等特性,并明确了工业无线传感器、穿戴设备、视频监控等场景。根据相关要求,最终形成了R17中RedCap的标准化内容,也是当前业界进行商用可参考的规范。

随着5G Advanced演进方向确立,R18版本各项研究工作也相继启动,RedCap的增强成为R18版本中的一项重要研究内容。经过全球多家代表的努力,今年9月份形成的3GPP TR38.865技术报告第一版本,详细描述了对RedCap演进的研究。

利好消息不断,5G RedCap迈出加速商用的关键性一步

这一技术报告明确提出,R18版本中的RedCap终端类型介于R17 RedCap终端和LPWA终端(如NB-IoT终端),即相对于已冻结的RedCap来说,R18 RedCap支持更低级别的终端,但其各方面性能高于NB-IoT,这样进一步扩大RedCap的应用场景类型,并降低终端成本和功耗。R18 RedCap包括多个关键性指标,如峰值速率为10Mbps,在Sub 6G带宽下终端占用频谱带宽为5MHz,放宽处理时间轴等。

从速率上来看,R18 RedCap与目前规模化商用的LTE Cat.1类似,但其所占用的频谱资源更低,带宽仅为5MHz,在相同条件下相对Cat.1具备一定优势,能够形成潜在替代作用。3GPP此前全会对RedCap的讨论中,大部分参与讨论的厂商都提到RedCap的增强应该覆盖LTE Cat.1和Cat.1 bis,但不应该与低功耗广域网形成重叠,这一提议最终形成共识,可以说未来R18版本的RedCap将会对4G LTE形成全面替代。同时,由于终端复杂的降低,RedCap在一定程度上也可以向更低级别终端延伸,eMTC部分场景也能够通过R18 RedCap实现。

若未来R18 RedCap按此方向演进,则能够实现5G一张网覆盖所有中低速率到中高速率的蜂窝物联网场景。目前,5G eMBB和uRLLC能够实现对高速率物联网场景的覆盖,NB-IoT已纳入5G标准加速且不断演进完善,能够覆盖大部分低速率蜂窝物联网的场景,而从R18版本开始,无源物联网(Passive IoT)也成为3GPP研究的重点内容,未来已将形成基于蜂窝网络支持的无源物联网技术。以此来看,从速率最低、无需能量供给的无源物联网,到高速率、能量消耗最大的物联网场景,加上非地面通信技术(NTN)的演进,5G支持卫星物联网融合,则5G一张网能够实现了对所有速率等级的蜂窝物联网场景支持。当然,这一愿景的实现是一个长跑的过程。

热门文章
一枝独秀!华为暴涨100%;电子科大学霸科研成果融资3500万;诺奖得主证明爱因斯坦错了;中国连任ITU理事国...
2022-10-04