到底什麼是RedCap？

隨著3GPP R17版本的凍結，一個新的名詞逐漸開始熱門起來，那就是RedCap。

究竟什麼是RedCap？為什麼要引入它？它和現在的5G有什麼區別？

且看小棗君的深入解析……

什麼是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標准。

對於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。

為什麼會有RedCap

5G搞得好好的，為什麼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（海量物聯網通信）。

eMBB是4G時代MBB（移動寬帶）的升級，主要側重於網絡速率、帶寬容量、頻譜效率等指標。目前我們使用的5G手機通信，就屬於eMBB場景。

而uRLLC和mMTC，前者側重可靠性和時延，後者側重連接數和能耗。兩者都是主要服務於行業互聯網，包括工業製造、車聯網、遠程抄表等垂直行業領域。

我以前和大家說過，物聯網的應用場景是極其復雜、多樣的。不同的場景，對網絡的指標要求並不一樣。

以速率為例，VR/AR、高清轉播需要高速連接，但是，遠程抄表（水表、電表），還有共享單車同步數據，只需要低速就可以了。相比速率，很多應用場景更關心功耗和成本。

物聯網經過這麼多年發展，已經形成了高速、中速和低速三個類別：

“631”結構

如果算上現在越來越火的無源物聯網（超低速率），那就是四個類別：

僅靠5G，是滿足不了全部需求的。所以，現階段，是5G、4G一起在扛。甚至2G、3G也在幫忙。

隨著2G、3G的退網，絕大部分的2G、3G物聯網業務將會遷移到LTE Cat.1、LTE Cat.4和NB-IoT。也就是4G、5G打天下。

那麼問題來了，將來4G要退網，怎麼辦？或者，新運營商成立，難道除了5G之外，還要再建一個4G網絡嗎？

所以，5G必須考慮長遠，建立一個輕量化的版本，用於覆蓋住目前LTE Cat.1以及Cat.4的需求，也就是中速及中高速需求。

於是，就有了RedCap。

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

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

RedCap主要針對的是帶寬、功耗、成本等需求都基於eMBB和LPWA之間的應用。

它的帶寬速率低於eMBB，但是遠高於LPWA。它的功耗和成本高於LPWA，但是卻又遠低於eMBB。

RedCap的能力，非常“均衡”（黃色線是RedCap）

RedCap誕生的另一個驅動力，是5G終端芯片和模組的成本問題。

完整版的5G終端芯片和模組，設計極為復雜，研發門檻極高，投入成本巨大。它們的價格，也一直居高不下（500-1000元）。

高昂的價格，影響了5G在垂直行業的落地，用戶不願意花這麼多錢。

所以，搞一個輕量化的5G，也是為了在一些對速率、時延要求不那麼高的場景，降低5G部署和使用的成本，更好地服務用戶，加速5G落地。

RedCap是如何實現低成本的？

來到本文的關鍵部分，RedCap究竟是如何被閹割Reduced的。

下面這個表格，顯示了5G RedCap設備和5G傳統設備之間的主要區別。

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，小於傳統5G的100MHz。

其次，RedCap減少了收發天線數量，並降低了MIMO層數。對於Sub-6GHz頻段，RedCap終端的接收鏈路可減少為1個或2個，相應下行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信機和基帶處理模塊的能力要求。

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

第四，RedCap採用半雙工FDD（HD-FDD），可以在不同時刻在不同頻率上進行收發，不需要雙工器。不僅節約了成本，還獲得了更好的集成能力（雙工器一般都比較大），減小了對設備空間的佔用，有利於設備的小型化。

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

基於上述改動，根據預測，RedCap相比於5G公網終端，復雜度下降了60%，在基帶和射頻側大約有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。

雖然RedCap被嚴重閹割，但基本性能還是保留的。它可以基於5G現網平滑升級引入，不需要對現網進行大的改造。

說完好的，再說不好的。RedCap失去了什麼呢？

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

具體的速率值，根據天線數量和幀結構有所不同，可以參看下面的表格：

RedCap 上下行峰值速率參考

（來自5G RedCap 技術白皮書）

覆蓋能力方面，因為天線設計的縮水，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不能同時發送和接受，傳輸時延會有所增加。不過，對於RedCap的應用場景來說，這些問題都沒有太大影響。

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

差點忘記說價格。根據預測，RedCap的模組價格將會控制在100-200元（人民幣）之間，遠低於目前大幾百元的5G模組，但是會比幾十元的NB-IoT模組高。

RedCap的典型業務場景

目前，根據3GPP R17的標準定義，RedCap支持三大業務場景，分別是：可穿戴設備、工業傳感器和視頻監控。

這三種場景對網絡的具體需求，如下表所示：

原圖來自愛立信（鮮棗課堂翻譯）

可穿戴設備，以智能手錶為例。

目前，市面上主流的智能手錶都只支持4G，不支持5G。因為5G芯片成本太高，發熱量大，而且eMBB的高速率，對於手錶的屏幕尺寸來說，有點多餘。

採用RedCap，完全可以滿足智能手錶的視頻通話需求，不僅下行帶寬足夠，上行帶寬也遠遠高於LTE Cat.1。

此外，RedCap在尺寸和功耗方面，也能夠滿足智能手錶的需求。

再看看工業傳感器。

工業無線傳感器大家可能比較陌生。這個東西的類別很多，包括壓力傳感器、濕度傳感器、運動傳感器、溫度計、加速度計、驅動器，等等。

這些傳感器在工業領域廣泛應用，數量巨大。它對可靠性要求略高，大概是99.99%。但是，對時延要求不算高，100ms以內就行。速率的話，一般都不超過2Mbps。

毫無疑問，RedCap是可以滿足的。

最後是視頻監控。

視頻監控是目前廣泛存在的一種物聯網需求，我們身邊到處都是。

很多人認為，視頻監控要用5G。其實，視頻監控也分為多種類別。有的是4K/8K超高清，高端型監控（7.5-25 Mbps）。也有的是高清或標清，屬於經濟型監控（2-4 Mbps）。

在實際應用中，經濟型視頻監控的佔比反而更大一些，這些都不需要5G，用LTE Cat.1/Cat.4，還有我們的RedCap，就足夠了。

除了上述三大場景之外，RedCap可以應用的地方還有很多，例如智能物流、智能電力、智能巡檢、智能製造等。

根據各大市場咨詢機構的預測數據，到2025年，國內可穿戴、視頻監控及電力行業終端規模均可達千萬量級。對於RedCap來說，市場前景廣闊。

RedCap什麼時候可以商用？

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）出現在大家面前。

2021年3月，3GPP正式通過了NR RedCap UE 標准化（即Work Item）項目的立項。

如今，2022年6月9日，3GPP R17凍結，也就意味著RedCap R17標准化完成。

根據經驗，標准化之後，至少要1-2年的時間，才能實現初步的產業化。所以說，預計到2023年的年中（或者2024年年初），我們將看到RedCap的早期商用化產品。

注意啊，RedCap的標准化並沒有徹底結束。2021年12月，3GPP R18 RedCap的標准化，已經啟動了。

3GPP RedCap 標准化工作進程

（來自5G RedCap 技術白皮書）

R18 RedCap的目標，是對標Cat.1/1bis，進一步降低終端復雜度，實現RedCap終端復雜度的極致簡化。

換言之，RedCap這項技術，未來還有很長的路要走。

好了，以上就是關於RedCap的全部內容。感謝大家的耐心觀看，我們下期再見！

—— The End ——

參考文獻：

1、https://www.ericsson.com/en/blog/2021/2/reduced-cap-nr，愛立信

2、《5G R17帶來的芯片機會》，李飛，半導體行業觀察

3、《RedCap，來了！》，5GSA

4、《5G RedCap UE關鍵技術與標准化進展》，徐霞豔，移動通信；

5、3GPP Enhancements Planned for 5G Release 17 Include RedCap, Coverage Improvements, Satellite Standards, and More， sierrawireless.com

6、https://blog.3g4g.co.uk/2021/07/introduction-to-5g-reduced-capability.html，3G4G

7、3GPP.org

8、5G RedCap 技術白皮書，中國移動

本文來自微信公眾號“鮮棗課堂”（ID：xzclasscom），作者：小棗君，36氪經授權發布。

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