利好消息不断，5G RedCap迈出加速商用的关键性一步！
作者：赵小飞
物联网智库 原创
导读
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。
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、RedCapUE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。
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4GLTE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。
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