今年6月，3GPP宣布5G R17版本標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)，標(biāo)志著5G第二個(gè)演進(jìn)版本標(biāo)準(zhǔn)正式完成。其中RedCap是R17中最受關(guān)注的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域創(chuàng)新，為5G一張網(wǎng)中引入中高速物聯(lián)網(wǎng)的能力。
今年6月，3GPP宣布5G R17版本標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)，標(biāo)志著5G第二個(gè)演進(jìn)版本標(biāo)準(zhǔn)正式完成。其中RedCap是R17中最受關(guān)注的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域創(chuàng)新，為5G一張網(wǎng)中引入中高速物聯(lián)網(wǎng)的能力。
隨著標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)，產(chǎn)業(yè)界也開(kāi)始緊鑼密鼓推進(jìn)各項(xiàng)商業(yè)化工作，同時(shí)RedCap標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)也同步推進(jìn)，在R17基礎(chǔ)上推動(dòng)增強(qiáng)功能的標(biāo)準(zhǔn)化。近期，針對(duì)RedCap的商用化和增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)迎來(lái)了一些顯著進(jìn)展，可以看出業(yè)界對(duì)于RedCap持續(xù)抱有較高期望。
5G RedCap加速標(biāo)準(zhǔn)向商用推進(jìn)
作為5G R17版本中關(guān)注度最高的技術(shù)，RedCap的定位是應(yīng)用于中高速物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，包括智能可穿戴設(shè)備、工業(yè)無(wú)線傳感器和視頻監(jiān)控等業(yè)務(wù)場(chǎng)景，其速率遠(yuǎn)低于eMBB，但高于NB-IoT和eMTC這些低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)。R17標(biāo)準(zhǔn)中，定義了RedCap終端能力，從帶寬、天線數(shù)目、雙工模式、調(diào)制方式、MIMO層數(shù)等方面降低終端復(fù)雜度，支持RedCap終端的早期識(shí)別，DRX增強(qiáng)等。
在R17標(biāo)準(zhǔn)指引下，產(chǎn)業(yè)界開(kāi)始推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)向商用轉(zhuǎn)化，商用化的初期先是技術(shù)驗(yàn)證和測(cè)試，近期國(guó)內(nèi)多家機(jī)構(gòu)完成了RedCap的技術(shù)驗(yàn)證，而對(duì)外宣傳中均冠以“首個(gè)”來(lái)顯示自身?yè)屨枷葯C(jī)。當(dāng)然，每個(gè)“首個(gè)”都有具體的定語(yǔ)，能夠或多或少區(qū)別開(kāi)來(lái)，主要包括：
（1）全球首個(gè)RedCap基站與芯片關(guān)鍵技術(shù)測(cè)試
9月23日，中國(guó)信息通信研究院MTNet實(shí)驗(yàn)室、IMT-2020（5G）推進(jìn)組完成全球首個(gè)5G R17 RedCap基站與芯片關(guān)鍵技術(shù)測(cè)試。該測(cè)試采用華為商用基站和國(guó)內(nèi)知名廠家芯片，遵循IMT-2020（5G）推進(jìn)組編制的《5G增強(qiáng)技術(shù)研發(fā)試驗(yàn) NR RedCap關(guān)鍵技術(shù)要求》規(guī)范要求，測(cè)試結(jié)果表明R17 RedCap從標(biāo)準(zhǔn)走向商用，產(chǎn)業(yè)鏈已初步具備商用條件。
根據(jù)對(duì)外發(fā)布的新聞稿，本次RedCap關(guān)鍵技術(shù)測(cè)試包括RedCap UE基本駐留與接入、切換、RedCap UE與普通5G UE共用初始BWP、RedCap UE獨(dú)立上行/下行初始BWP、上下行速率等測(cè)試內(nèi)容。
（2）全國(guó)首個(gè)RedCap終端接入5G網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)場(chǎng)關(guān)鍵技術(shù)測(cè)試
9月24日，山東聯(lián)通在濟(jì)南萊蕪?fù)瓿扇珖?guó)首個(gè)RedCap終端接入5G網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)場(chǎng)關(guān)鍵技術(shù)測(cè)試。山東聯(lián)通表示，這一此時(shí)率先拉開(kāi)了RedCap這一面向中高速物聯(lián)場(chǎng)景業(yè)務(wù)的試商用序幕。關(guān)于本次測(cè)試的內(nèi)容，山東聯(lián)通并未給出更多的信息，當(dāng)然，其關(guān)鍵詞為“內(nèi)場(chǎng)”，即在實(shí)驗(yàn)室、機(jī)房或模擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行的測(cè)試。
（3）全球首個(gè)RedCap業(yè)務(wù)場(chǎng)景驗(yàn)證
近日，上海電信聯(lián)合華為在上海完成全球首個(gè)5G RedCap業(yè)務(wù)場(chǎng)景驗(yàn)證。本次驗(yàn)證基于車聯(lián)移動(dòng)性場(chǎng)景，實(shí)測(cè)單小區(qū)上行容量可達(dá)200+ Mbps，單用戶上行峰值100+ Mbps，相同邊緣速率下相比4G Cat.4提升覆蓋7dB，滿足RedCap在車載及穿戴場(chǎng)景下的泛在上行大帶寬需求。
上海電信在其發(fā)布的新聞稿中指出，本次驗(yàn)證采用和4G同樣的1T2R終端配置，測(cè)試結(jié)果表明，相比4G，相同條件下RedCap的廣度和深度覆蓋能力可以提升7dB，上行容量提升8倍，可滿足多個(gè)RedCap終端上行并發(fā)。
（4）全球首個(gè)RedCap連片部署實(shí)驗(yàn)局驗(yàn)證
近日，上海聯(lián)通攜手華為、百度Apollo，基于3GPP R17標(biāo)準(zhǔn)，率先完成全球首個(gè)5G RedCap連片部署實(shí)驗(yàn)局驗(yàn)證。本次測(cè)試基于中國(guó)聯(lián)通5G商用頻譜2.1GHz和上海聯(lián)通雙拼8T8R基站，實(shí)測(cè)結(jié)果表明RedCap滿足在車聯(lián)網(wǎng)等場(chǎng)景下的泛在上行大帶寬需求。
測(cè)試選址上海嘉定區(qū)，嘉定聯(lián)通現(xiàn)網(wǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，RedCap毫秒級(jí)時(shí)延充分體現(xiàn)FDD對(duì)稱頻譜優(yōu)勢(shì)。目前，上海聯(lián)通已在寶山、靜安等區(qū)域?qū)崿F(xiàn)5G RedCap連片實(shí)驗(yàn)局部署，為5G RedCap演進(jìn)提前準(zhǔn)備夯實(shí)的網(wǎng)絡(luò)能力。
此外，芯片廠商也在積極參與RedCap測(cè)試驗(yàn)證工作。根據(jù)IMT-2020（5G）推進(jìn)組的消息，近日國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)芯片廠商翱捷科技5G芯片平臺(tái)實(shí)現(xiàn)首秀，完成RedCap關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，該驗(yàn)證基于5G商用基站與核心網(wǎng)設(shè)備，遵循IMT-2020（5G）推進(jìn)組5G試驗(yàn)工作組制定的《5G增強(qiáng)技術(shù)研發(fā)試驗(yàn) NR RedCap關(guān)鍵技術(shù)要求》規(guī)范要求和對(duì)應(yīng)的測(cè)試方法。
RedCap的驗(yàn)證中體現(xiàn)出的特點(diǎn)
在筆者看來(lái)，以上多個(gè)“首次”RedCap的技術(shù)驗(yàn)證測(cè)試體現(xiàn)了幾個(gè)特點(diǎn)：
第一，商用基站快于終端，終端是RedCap商用的重點(diǎn)。幾乎每個(gè)技術(shù)驗(yàn)證均采用了已商用基站甚至現(xiàn)網(wǎng)，而測(cè)試過(guò)程中并沒(méi)有特定的RedCap終端，可以看出未來(lái)RedCap的商用過(guò)程中，專用終端是其中一個(gè)關(guān)鍵，而芯片和模組則是決定終端的關(guān)鍵，因此業(yè)界對(duì)于首款RedCap商用芯片高度關(guān)注。
第二，目前以內(nèi)場(chǎng)測(cè)試為主，形成真正商用化的能力還需較長(zhǎng)時(shí)間。現(xiàn)有驗(yàn)證更多以實(shí)驗(yàn)室、專門(mén)的實(shí)驗(yàn)局環(huán)境下的內(nèi)場(chǎng)測(cè)試為主，后續(xù)還需要進(jìn)行大量測(cè)試驗(yàn)證工作。5G推進(jìn)組也明確提出，今年將組織開(kāi)展RedCap外場(chǎng)性能測(cè)試，明年將進(jìn)一步開(kāi)展?jié)M足商用需求的端到端測(cè)試和互操作測(cè)試。
第三，RedCap的性能已被證明優(yōu)于4G Cat.4，形成潛在替代關(guān)系。從RedCap問(wèn)世之初，它的一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)就是在物聯(lián)網(wǎng)方面替代現(xiàn)有的4G Cat.4技術(shù)。上海電信的測(cè)試表明，相比4G，相同條件下RedCap的廣度和深度覆蓋能力可以提升7dB，上行容量提升8倍?？梢钥闯觯F(xiàn)行條件下的RedCap技術(shù)能力優(yōu)于4G Cat.4，加上借助5G一張網(wǎng)實(shí)現(xiàn)所有物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，假以時(shí)日，RedCap會(huì)對(duì)4G物聯(lián)網(wǎng)形成替代。
第四，車聯(lián)網(wǎng)成為重點(diǎn)場(chǎng)景，RedCap已突破3GPP原來(lái)設(shè)定的三大場(chǎng)景。上海電信、上海聯(lián)通的RedCap測(cè)試驗(yàn)證，均選擇智能網(wǎng)聯(lián)汽車的場(chǎng)景，驗(yàn)證了RedCap能否符合車聯(lián)網(wǎng)上行的需求。3GPP在R17中針對(duì)RedCap的場(chǎng)景研究，聚焦于工業(yè)無(wú)線傳感器、視頻監(jiān)控和穿戴設(shè)備三大場(chǎng)景，從驗(yàn)證工作來(lái)看，預(yù)計(jì)RedCap可應(yīng)用的場(chǎng)景會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破這三類。
筆者認(rèn)為，RedCap雖然受到業(yè)界熱捧，但其商用之路還很長(zhǎng)。目前，RedCap商用芯片還未問(wèn)世，即使能夠快速推出商用芯片，其市場(chǎng)驗(yàn)證、成本降低還要一段時(shí)間，產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)也需要一個(gè)過(guò)程。筆者曾在《5G RedCap就快來(lái)了！但其全面商用有多難？》一文中從終端成本、網(wǎng)絡(luò)覆蓋、物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)更新周期、4G退網(wǎng)時(shí)間節(jié)點(diǎn)等角度進(jìn)行分析，RedCap全面商用還需從長(zhǎng)計(jì)議。
5G RedCap標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)演進(jìn)
如果說(shuō)目前已凍結(jié)的R17版本中的RedCap是為了支撐中高速率的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，那么RedCap在R18版本中的演講則是要進(jìn)一步降低終端復(fù)雜程度，通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)支持中速率物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景。
早在R17研究方向討論時(shí)，各代表廠商對(duì)于RedCap在5G覆蓋的場(chǎng)景方面達(dá)成共識(shí)，即相應(yīng)場(chǎng)景需求遠(yuǎn)低于eMBB和uRLLC的要求，但高于NB-IoT為代表的低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)需求，因此R17中確定了減少終端對(duì)無(wú)線電頻譜帶寬的占用，在Sub 6GHz頻段下其最大帶寬為20MHz；減少終端接收天線和層數(shù)，支持1收或2收，降低終端芯片和模組的成本，規(guī)模商用的模組價(jià)格可以與Cat.4相當(dāng)；減少終端處理時(shí)間和終端處理復(fù)雜度等特性，并明確了工業(yè)無(wú)線傳感器、穿戴設(shè)備、視頻監(jiān)控等場(chǎng)景。根據(jù)相關(guān)要求，最終形成了R17中RedCap的標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容，也是當(dāng)前業(yè)界進(jìn)行商用可參考的規(guī)范。
隨著5G Advanced演進(jìn)方向確立，R18版本各項(xiàng)研究工作也相繼啟動(dòng)，RedCap的增強(qiáng)成為R18版本中的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。經(jīng)過(guò)全球多家代表的努力，今年9月份形成的3GPP TR38.865技術(shù)報(bào)告第一版本，詳細(xì)描述了對(duì)RedCap演進(jìn)的研究。
這一技術(shù)報(bào)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(duì)于已凍結(jié)的RedCap來(lái)說(shuō)，R18 RedCap支持更低級(jí)別的終端，但其各方面性能高于NB-IoT，這樣進(jìn)一步擴(kuò)大RedCap的應(yīng)用場(chǎng)景類型，并降低終端成本和功耗。R18 RedCap包括多個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)，如峰值速率為10Mbps，在Sub 6G帶寬下終端占用頻譜帶寬為5MHz，放寬處理時(shí)間軸等。
從速率上來(lái)看，R18 RedCap與目前規(guī)?；逃玫腖TE 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(duì)Cat.1具備一定優(yōu)勢(shì)，能夠形成潛在替代作用。3GPP此前全會(huì)對(duì)RedCap的討論中，大部分參與討論的廠商都提到RedCap的增強(qiáng)應(yīng)該覆蓋LTE Cat.1和Cat.1 bis，但不應(yīng)該與低功耗廣域網(wǎng)形成重疊，這一提議最終形成共識(shí)，可以說(shuō)未來(lái)R18版本的RedCap將會(huì)對(duì)4G LTE形成全面替代。同時(shí)，由于終端復(fù)雜的降低，RedCap在一定程度上也可以向更低級(jí)別終端延伸，eMTC部分場(chǎng)景也能夠通過(guò)R18 RedCap實(shí)現(xiàn)。
若未來(lái)R18 RedCap按此方向演進(jìn)，則能夠?qū)崿F(xiàn)5G一張網(wǎng)覆蓋所有中低速率到中高速率的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景。目前，5G eMBB和uRLLC能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高速率物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的覆蓋，NB-IoT已納入5G標(biāo)準(zhǔn)加速且不斷演進(jìn)完善，能夠覆蓋大部分低速率蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的場(chǎng)景，而從R18版本開(kāi)始，無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)（Passive IoT）也成為3GPP研究的重點(diǎn)內(nèi)容，未來(lái)已將形成基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)支持的無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。以此來(lái)看，從速率最低、無(wú)需能量供給的無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)，到高速率、能量消耗最大的物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，加上非地面通信技術(shù)（NTN）的演進(jìn)，5G支持衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)融合，則5G一張網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)了對(duì)所有速率等級(jí)的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景支持。當(dāng)然，這一愿景的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)長(zhǎng)跑的過(guò)程。
