RedCap和現(xiàn)在的5G有什么區(qū)別

隨著3GPP R17版本的不斷推進(jìn)，一個新的名詞逐漸開始熱門起來，那就是RedCap。

究竟什么是RedCap？為什么要引入它？它和現(xiàn)在的5G有什么區(qū)別？

且看本文的深入解析……

█ 什么是RedCap

RedCap，全名是Reduced Capability，中文意思是“降低能力”。它是3GPP在5G R17階段，專門立項研究的一種新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

對于RedCap這個名字，大家可能覺得比較陌生。其實，它此前的名字，可能有讀者聽說過，就是NR light（NR lite）。

說白了，RedCap就是輕量級的5G。

值得一提的是，國內(nèi)有些文章將RedCap全名說成是Reduced Capacity。這顯然是不對的，Capacity的意思是容量，Capability是能力。

█ 為什么會有RedCap

5G搞得好好的，為什么要搞一個輕量級的版本呢？原因如下：

眾所周知，5G分為三大應(yīng)用場景，分別是eMBB（增強型移動寬帶）、uRLLC（低時延高可靠通信）、mMTC（海量物聯(lián)網(wǎng)通信）。

eMBB是4G時代MBB（移動寬帶）的升級，主要側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)速率、帶寬容量、頻譜效率等指標(biāo)。目前我們使用的5G手機通信，就屬于eMBB場景。

而uRLLC和mMTC，前者側(cè)重可靠性和時延，后者側(cè)重連接數(shù)和能耗。兩者都是主要服務(wù)于行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，包括工業(yè)制造、車聯(lián)網(wǎng)等垂直行業(yè)領(lǐng)域。

隨著5G的不斷商用，人們發(fā)現(xiàn)，以上三大應(yīng)用場景，仍不能完全滿足需求，出現(xiàn)了未被cover住的“盲區(qū)”。

大家應(yīng)該都注意到了，現(xiàn)階段，5G在各行各業(yè)的應(yīng)用落地，進(jìn)入爬坡期。看似熱火朝天，但實際上阻力很大。

其中，最大的阻力之一，就是5G終端芯片和模組的高昂成本。

5G終端芯片和模組，設(shè)計極為復(fù)雜，研發(fā)門檻極高，投入成本巨大。它們的價格，也一直居高不下。

價格下不來，用戶當(dāng)然就不愿意買。長此以往，5G談何發(fā)展？

而且，人們也發(fā)現(xiàn)，大部分的行業(yè)應(yīng)用場景，其實對速率等指標(biāo)，并沒有很高的要求。5G現(xiàn)有的能力，已經(jīng)超出了場景的需求。

于是，行業(yè)就提出，是不是可以重新做一下成本與性能的平衡，適當(dāng)犧牲一點指標(biāo)，降低一些要求，然后，降低一點成本？

就這樣，RedCap（NR light）誕生了。

上面我所說的話，大家是否覺得有點耳熟？

沒錯，我當(dāng)年科普NB-IoT/eMTC的時候，用過同樣的描述。只不過，今天，4G變成了5G，而RedCap對于5G來說，就有點像NB-IoT/eMTC對于4G。

換言之，NB-IoT/eMTC是閹割版的4G，而RedCap，是閹割版的5G。

從技術(shù)特性上來說，RedCap介于eMBB（超寬帶）和LPWA（低功耗廣域網(wǎng)，NB-IoT等）之間。

RedCap主要針對的是帶寬、功耗、成本等需求都基于eMBB和LPWA之間的應(yīng)用。它的帶寬和通信碼率低于eMBB，但是遠(yuǎn)高于LPWA。它的功耗和成本高于LPWA，但是卻又遠(yuǎn)低于eMBB。

實際上，從目前的實際應(yīng)用來看，RedCap并不是需求非常迫切的一項技術(shù)。

我之前和大家說過，物聯(lián)網(wǎng)分為高速、中速和低速。RedCap，實際上對應(yīng)的更多是中速或中高速。目前，LTE Cat.1以及Cat.4，已經(jīng)cover住了這部分需求。

專家們提出RedCap，是有長遠(yuǎn)打算的。說白了，RedCap，更多是為將來4G LTE退網(wǎng)做準(zhǔn)備。

當(dāng)4G LTE退網(wǎng)，NB-IoT、eMTC、Cat.1、Cat.4都將不復(fù)存在。此時，RedCap就將起到替代的作用。

█ RedCap是如何實現(xiàn)低成本的？

來到本文的關(guān)鍵部分，RedCap究竟是如何被閹割Reduced的。

下面這個表格，顯示了5G RedCap設(shè)備和5G傳統(tǒng)設(shè)備之間的主要區(qū)別。

原圖來自愛立信（鮮棗課堂翻譯）

首先，RedCap的頻譜帶寬更小。在Sub-6GHz頻段，RedCap的帶寬為20MHz，小于傳統(tǒng)5G的100MHz。

其次，RedCap減少了收發(fā)天線數(shù)量，并降低了MIMO層數(shù)。對于Sub-6GHz頻段，RedCap終端的接收鏈路可減少為1個或2個，相應(yīng)下行MIMO降低為1層或2層接收。這樣一來，就降低了對終端射頻收發(fā)信機和基帶處理模塊的能力要求。

第三，RedCap采用了64QAM這種更簡單的調(diào)制方式，同樣意味著對射頻和基帶的要求大幅降低。

第四，RedCap 采用半雙工FDD（HD-FDD），可以在不同時刻在不同頻率上進(jìn)行收發(fā)，不需要雙工器。不僅節(jié)約了成本，還獲得了更好的集成能力（雙工器一般都比較大），減小了對設(shè)備空間的占用，有利于設(shè)備的小型化。

第五，RedCap引入了一些節(jié)省功耗的手段，例如增強的非連續(xù)接收特性（eDRX），采用更長的休眠模式，讓終端減小功耗，獲得更高的續(xù)航能力。

基于上述改動，根據(jù)預(yù)測，RedCap相比于5G公網(wǎng)終端，在基帶和射頻側(cè)大約有70%左右的成本降低。更有說法稱，RedCap的整體成本可以減小2-5倍，甚至7-8倍。

說完好的，再說不好的。RedCap失去了什么呢？

首先是速率。隨著終端帶寬的下降，MIMO接收的簡化，以及最高調(diào)制階數(shù)的下降，RedCap的峰值速率也將大幅下降。

根據(jù)3GPP TS36.306中給出的UE峰值速率計算方法，RedCap的理論峰值速率大約是80~90Mbps左右。

覆蓋能力方面，因為天線設(shè)計的縮水，加上可穿戴終端的尺寸限制，覆蓋能力略有縮水。

傳輸時延方面，HD-FDD不能同時發(fā)送和接受，傳輸時延會有所增加。不過，對于RedCap的應(yīng)用場景來說，這些問題都沒有太大影響。

值得一提的是，考慮到應(yīng)用場景和成本，3GPP提出RedCap一次只能在一個頻帶內(nèi)工作，不需要支持載波聚合或者雙連接。（當(dāng)然了，早期的RedCap終端，肯定是雙模的，畢竟5G的覆蓋并不完美。）

差點忘記說價格。根據(jù)預(yù)測，RedCap的模組價格將會控制在100-200元（人民幣）之間，遠(yuǎn)低于目前大幾百元的5G模組，但是會比幾十元的NB-IoT模組高。

█ RedCap的典型業(yè)務(wù)場景

目前，根據(jù)3GPP R17的標(biāo)準(zhǔn)定義，RedCap支持三大業(yè)務(wù)場景，分別是：可穿戴設(shè)備、工業(yè)傳感器和視頻監(jiān)控。

這三種場景對網(wǎng)絡(luò)的具體需求，如下表所示：

原圖來自愛立信（鮮棗課堂翻譯）

可穿戴設(shè)備，以智能手表為例。

目前，市面上主流的智能手表都只支持4G，不支持5G。因為5G芯片成本太高，發(fā)熱量大，而且eMBB的高速率，對于手表的屏幕尺寸來說，有點多余。

采用RedCap，完全可以滿足智能手表的視頻通話需求，不僅下行帶寬足夠，上行帶寬也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于LTE Cat.1。

此外，RedCap在尺寸和功耗方面，也能夠滿足智能手表的需求。

█ RedCap什么時候可以商用？

2019年6月，在3GPP RAN #84會議上，RedCap被首次作為一個R17 Study Item（研究項目）出現(xiàn)在大家面前。

2021年3月，3GPP正式通過了NR RedCap UE 標(biāo)準(zhǔn)化（即Work Item）項目的立項。按計劃，3GPP R17凍結(jié)之時，就是RedCap標(biāo)準(zhǔn)化完成之日。

目前，由于新冠疫情的原因，3GPP陸續(xù)將R17的時間表推遲了9個月。根據(jù)最新的進(jìn)展，3GPP R17將于2022年6月份凍結(jié)。也就是說，RedCap的標(biāo)準(zhǔn)化，將于明年6月完成。

根據(jù)經(jīng)驗，標(biāo)準(zhǔn)化之后，至少要1-2年的時間，才能實現(xiàn)初步的產(chǎn)業(yè)化。所以說，預(yù)計到2023年的年中（或者2024年年初），我們將看到RedCap的早期商用化產(chǎn)品。

目前，國內(nèi)包括紫光展銳等芯片企業(yè)，都在做RedCap方面的布局，相信會及早推出商用芯片。有了芯片，就會有模組和產(chǎn)品。

好了，以上就是關(guān)于RedCap的全部內(nèi)容，感謝大家的耐心觀看，我們下期再見！

責(zé)任編輯：haq