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我國5G商用四年以來，5G應用呈現(xiàn)“百花齊放”的發(fā)展態(tài)勢，應用案例累計超過5萬個，已融入97個國民經(jīng)濟大類中的60個，覆蓋國內(nèi)31個省、直轄市、自治區(qū)和香港、澳門特別行政區(qū)以及中國臺灣，我國5G應用整體進入規(guī)?；l(fā)展的關(guān)鍵期。
在5G應用推廣過程中，終端成為5G與行業(yè)融合的“錨點”，融合終端的成本高、研發(fā)難等問題成為制約5G應用規(guī)?；闹饕蛩?，而芯片成本高、功能冗余、生態(tài)缺乏又成為其中的關(guān)鍵。
為了打破這個產(chǎn)業(yè)瓶頸，大力推動5G應用規(guī)?；l(fā)展，工業(yè)和信息化部近日組織起草了《關(guān)于推進5G輕量化（RedCap）技術(shù)演進和應用創(chuàng)新發(fā)展的通知（征求意見稿）》（以下簡稱《通知》），并公開征求社會各界意見，此舉的重要目的之一在于凝聚“產(chǎn)學研用”共識，匯聚各方力量共同推進5G輕量化（RedCap，ReducedCapability）芯片技術(shù)演進、產(chǎn)品研發(fā)并構(gòu)建豐富的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，實現(xiàn)芯片的低價、高質(zhì)量供給，降低行業(yè)5G應用成本。
5G輕量化芯片應運而生，技術(shù)和產(chǎn)業(yè)加速推進
5G輕量化技術(shù)是3GPP針對中高速連接專門立項研究的一種新技術(shù)標準，是簡化版的5G。5G RedCap在Sub-6GHz頻段的帶寬只有傳統(tǒng)5G的1/5，即20MHz；減少了終端接收天線數(shù)量和MIMO層數(shù)，支持“1收”或“2收”；最大調(diào)制階數(shù)從256QAM降至64QAM，并支持半雙工模式等。通過對硬件及功能的精簡，5G RedCap模組的成本相比現(xiàn)有5G模組降低了一半，規(guī)模商用的模組價格可以與Cat.4相當，并使5G模組成本在未來三年內(nèi)下降到100元以下。
為什么要推出5G輕量化技術(shù)呢？這是因為在5G應用的前期推廣過程中，行業(yè)應用市場呈現(xiàn)規(guī)模大、碎片化嚴重、行業(yè)終端類型多、價格敏感等特點，且80%以上的應用場景不需要使用5G的全部功能及性能。
因此，供給側(cè)企業(yè)短時間內(nèi)無法通過規(guī)模出貨來降低成本，需求側(cè)企業(yè)又不想為冗余功能及性能買單，這就造成5G以模組方式與行業(yè)終端融合時，垂直行業(yè)都覺得貴，不愿意使用5G。
據(jù)信通院發(fā)布的行業(yè)終端成本分析，在通信方面，5G模組成本的70%來自于芯片，芯片的價格直接決定了垂直行業(yè)使用5G的硬件成本，因此需要對現(xiàn)有5G進行精簡。
面對產(chǎn)業(yè)訴求，3GPP在R17版本中規(guī)劃了5G RedCap標準，已于2022年6月凍結(jié)，該標準規(guī)定了5G RedCap的技術(shù)指標、能力，并明確5GRedCap主要面向可穿戴設備、工業(yè)傳感器和視頻監(jiān)控三類業(yè)務。
3GPP R17版本的凍結(jié)標志著5G RedCap正式進入產(chǎn)業(yè)化階段。從往年標準和芯片的發(fā)展情況看，標準凍結(jié)到芯片落地的周期是2年左右，但對于5G RedCap，我國產(chǎn)業(yè)界呈現(xiàn)加速推進的態(tài)勢。
在產(chǎn)品研發(fā)方面，2022年11月，我國IMT-2020（5G）推進組完成5G RedCap各項關(guān)鍵技術(shù)試驗。華為、中興通訊、中信科移動、愛立信和諾基亞貝爾等5家網(wǎng)絡設備廠商，完成了網(wǎng)絡側(cè)的5G RedCap關(guān)鍵技術(shù)功能和外場性能驗證；紫光展銳、翱捷科技、vivo、必博科技等國內(nèi)芯片及終端廠商，基于5GRedCap測試終端或原型驗證平臺完成了關(guān)鍵技術(shù)功能驗證。
在產(chǎn)業(yè)生態(tài)方面，2023年我國5G RedCap產(chǎn)業(yè)生態(tài)初見端倪。在芯片方面，高通、聯(lián)發(fā)科技、紫光展銳、翱捷科技等主流芯片企業(yè)積極投入研發(fā)；在模組方面，中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、移遠通信、美格智能、廣和通、鼎橋等企業(yè)的5G RedCap模組陸續(xù)問世；在終端方面，大華、南瑞、利爾達、宏電、四信、中微普業(yè)等終端企業(yè)相繼推出5G RedCap終端20余款。此外，在產(chǎn)品落地驗證方面，國內(nèi)四大運營商攜手華為、中興通訊以及終端合作伙伴，圍繞電力、工業(yè)、視頻監(jiān)控等重點領域完成10余次5G RedCap試商用現(xiàn)場驗證。
明確三大發(fā)展目標，推動5GRedCap技術(shù)演進和應用創(chuàng)新
雖然5G RedCap在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)方面的探索實踐不少，但業(yè)內(nèi)對其發(fā)展規(guī)模和前景一直存在較多爭議，這是市場碎片化、投資回收長期化及前景不確定性等因素導致的。為此，《通知》從技術(shù)產(chǎn)業(yè)、應用規(guī)模、產(chǎn)業(yè)生態(tài)等方面提出了發(fā)展目標，堅定了產(chǎn)業(yè)的信心，有利于推動5G RedCap技術(shù)演進和應用創(chuàng)新，使之在新型基礎設施建設、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、數(shù)字經(jīng)濟與實體經(jīng)濟深度融合等方面發(fā)揮積極作用。
《通知》明確了供給側(cè)、需求側(cè)及產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育三方面的發(fā)展目標。
一是技術(shù)產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，為5G RedCap應用提供供給側(cè)的產(chǎn)品保障?！锻ㄖ诽岢?，5G RedCap標準持續(xù)演進，技術(shù)能力滿足多樣化場景需求，通過形成統(tǒng)一的標準指導終端研發(fā)和升級換代，提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本。同時《通知》還明確提出，要豐富5G RedCap終端類型形態(tài)，形成100款以上的商用產(chǎn)品，為5GRedCap應用發(fā)展提供充足的產(chǎn)品保障。
二是應用規(guī)模持續(xù)增長，為5G RedCap應用發(fā)展指明行業(yè)方向?！锻ㄖ诽岢?GRedCap連接數(shù)實現(xiàn)千萬級增長的發(fā)展目標，激發(fā)了終端側(cè)廠商產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)制造的積極性。通過規(guī)劃工業(yè)、能源、物流、車聯(lián)網(wǎng)、公共安全、智慧城市等重點應用領域，為5G RedCap應用創(chuàng)新發(fā)展指明行業(yè)方向；通過打造5個以上實現(xiàn)百萬連接的5G RedCap應用領域，起到示范標桿作用，引領5G RedCap應用規(guī)模持續(xù)增長。
三是產(chǎn)業(yè)生態(tài)繁榮壯大，保障5G RedCap應用持續(xù)快速發(fā)展。《通知》提出，建設面向5G RedCap產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)和應用創(chuàng)新平臺、公共服務平臺，以共享的理念打破融合研發(fā)的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)資源瓶頸。通過構(gòu)建共享性平臺對外提供供需對接通道、產(chǎn)品研發(fā)指導、儀器儀表共享等服務，減輕企業(yè)參與5G RedCap產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人力、物力成本，加大對創(chuàng)新型中小企業(yè)的培育力度，吸引更多企業(yè)參與5G RedCap應用發(fā)展，繁榮壯大5G RedCap產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
規(guī)劃七大主要任務，實現(xiàn)5G RedCap規(guī)?；涞?/strong>
為了保障三大發(fā)展目標的落地，《通知》從標準制定、產(chǎn)業(yè)體系、網(wǎng)絡能力、應用創(chuàng)新、示范標桿、生態(tài)環(huán)境和安全保障七個方面進行了細致的任務規(guī)劃。
標準是產(chǎn)業(yè)統(tǒng)一的基礎，也是5G RedCap真正實現(xiàn)落地的技術(shù)保障?？紤]到5G RedCap真正走進行業(yè)，走進各個應用場景，還需要各種適配和演進優(yōu)化，《通知》提出，制定基于3GPPR17版本的5G RedCap相關(guān)行業(yè)標準，加強跨部門、跨行業(yè)、跨領域5G RedCap融合應用標準制定，保障產(chǎn)業(yè)落地。
2023年4月，中國通信標準化協(xié)會正式啟動了基于3GPP R17版本的RedCap終端設備及基站設備通信行標制定工作。《輕量化（RedCap）終端設備技術(shù)要求（第一階段）》《6GHz以下頻段基站設備技術(shù)要求（第三階段）》《輕量化（RedCap）終端設備測試方法（第一階段）第1部分：功能和網(wǎng)絡兼容性測試》《輕量化（RedCap）終端設備測試方法（第一階段）第2部分：一致性測試》和《6GHz以下頻段基站設備測試方法（第三階段）》等標準預計于今年及明年完成并發(fā)布，初步形成指導RedCap技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)的標準體系。
在行業(yè)標準方面，5G應用產(chǎn)業(yè)方陣組織國家電網(wǎng)、大華等行業(yè)企業(yè)，構(gòu)建跨界的標準研討及制定機制，針對電力及視頻領域需求，組織開展《精簡化5G芯片能力和技術(shù)要求》等標準的制定工作。
對于未來演進，我國也應依托中國通信標準化協(xié)會、5G應用產(chǎn)業(yè)方陣等行業(yè)組織加強與垂直行業(yè)標準化組織協(xié)作，以垂直行業(yè)需求為牽引，構(gòu)建跨界融合技術(shù)研究及標準制定的新模式，共同推動3GPP R18及后續(xù)版本5G RedCap國際標準的制定。
完備的產(chǎn)業(yè)體系是高質(zhì)量供給的基礎，網(wǎng)絡是5G RedCap應用的基礎。《通知》從終端、網(wǎng)絡及行業(yè)融合三個層面布局，提升5G RedCap產(chǎn)品供給能力和應用基礎，旨在構(gòu)建5G RedCap應用基礎保障體系。
在終端方面，鼓勵產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同聯(lián)動，推進5G RedCap產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應用，加快RedCap與網(wǎng)絡切片、高精度定位、5G LAN（局域網(wǎng)）等5G原生應用結(jié)合，豐富終端類型和產(chǎn)品形態(tài)，降低芯片、模組成本。在網(wǎng)絡層面，雖然我國已建成全球技術(shù)最先進、規(guī)模最大的5G網(wǎng)絡，實現(xiàn)“縣縣通5G”，但5G網(wǎng)絡尚未開展RedCap能力升級，致使5G RedCap應用難以商用；下一階段應鼓勵運營商按照適度超前的原則，分階段分區(qū)域開通5G
RedCap商用能力，推動主要城市實現(xiàn)5G RedCap連續(xù)覆蓋，提升廣域物聯(lián)業(yè)務的連續(xù)性和可靠性。
在生態(tài)融合方面，開展跨界的5G Inside等生態(tài)活動，以及供需對接、產(chǎn)品入庫等活動。目前5G應用產(chǎn)業(yè)方陣已經(jīng)聯(lián)合產(chǎn)業(yè)各方開展5G Inside系列活動，在電力、視頻等領域開展了供需對接活動，三大運營商也已經(jīng)開展5G
Inside產(chǎn)品推薦等活動。應用是5G RedCap規(guī)模化量產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)牽引力，示范標桿是5G RedCap應用的直接引導。
《通知》從行業(yè)應用、個人應用和標桿先行三個方面，積極拓展市場空間，樹立應用示范標桿，形成可復制推廣的解決方案，實現(xiàn)5G RedCap規(guī)?；瘧?。在行業(yè)應用方面，通過征集5G RedCap解決方案，打造場景化解決方案，賦能行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動工業(yè)、能源、物流、港口、車聯(lián)網(wǎng)、公共安全、智慧城市等領域的5G RedCap應用拓展。
在個人應用方面，推動可穿戴、智能家居等新型終端向5G RedCap演進升級，探索5G個人應用創(chuàng)新。在標桿先行方面，一是推動行業(yè)領軍企業(yè)打造模式創(chuàng)新、成效顯著、易復制推廣的5G RedCap應用示范標桿，通過“頭部效應”，形成規(guī)模化應用。二是通過“綻放杯”5G應用征集大賽、案例征集等活動，聚集優(yōu)秀案例和資源，樹立先進典型，引導各行業(yè)應用創(chuàng)新發(fā)展，加快形成一批實現(xiàn)百萬連接的5G RedCap應用示范標桿。
目前5G應用產(chǎn)業(yè)方陣正在進行5G RedCap場景化需求及解決方案的研究和標準化工作，發(fā)布《精簡化5G芯片視頻及電力應用白皮書》等，并在第六屆“綻放杯”5G應用征集大賽中設置“5G應用融合產(chǎn)品專題賽”，培育并篩選5G RedCap相關(guān)產(chǎn)品及解決方案。生態(tài)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎，是產(chǎn)業(yè)繁榮的保障。
《通知》提出，構(gòu)建融通發(fā)展的5G RedCap生態(tài)環(huán)境，形成多種公共服務創(chuàng)新平臺，鼓勵行業(yè)領軍企業(yè)發(fā)揮產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，構(gòu)建資源共享型公共服務平臺，培育5G RedCap創(chuàng)新型中小企業(yè)，形成大中小企業(yè)融通發(fā)展格局；鼓勵基礎電信企業(yè)、科研機構(gòu)建設產(chǎn)業(yè)生態(tài)公共服務平臺，發(fā)揮IMT-2020（5G）推進組引導作用，持續(xù)推進規(guī)范制定、技術(shù)試驗等相關(guān)工作，加速5G RedCap從標準向商用邁進；依托5G應用產(chǎn)業(yè)方陣，推動各5G創(chuàng)新中心搭建5G RedCap應用測試床，提供技術(shù)咨詢、測試認證、供需對接等公共服務，定期發(fā)布5G RedCap解決方案商名錄與典型應用解決方案，發(fā)布5G RedCap產(chǎn)品目錄，提升5G行業(yè)終端的行業(yè)辨識度與市場認可度。
IMT-2020（5G）推進組明確了我國5G RedCap技術(shù)試驗規(guī)劃包括制定試驗規(guī)范和構(gòu)建測試環(huán)境兩部分，并分兩個階段組織5G RedCap技術(shù)與產(chǎn)品測試。2022年面向典型應用場景，IMT-2020（5G）推進組制定關(guān)鍵技術(shù)測試規(guī)范，開展芯片終端和終端原型樣機測試；2023年面向商用需求，重點驗證5GRedCap商用和預商用設備的端到端功能，以及芯片終端和系統(tǒng)間的互操作能力。
5G應用產(chǎn)業(yè)方陣成員單位中國信通院與鼎橋、華為、浙江移動等企業(yè)構(gòu)建了成都及杭州聯(lián)合實驗室，向業(yè)界提供5G RedCap模組、終端與解決方案的研發(fā)、調(diào)測等服務。
安全是5G進入行業(yè)的前提，《通知》提出，提升5G RedCap安全保障能力，鼓勵產(chǎn)業(yè)各界圍繞5G RedCap產(chǎn)品新特性，開展終端、網(wǎng)絡、平臺相關(guān)安全標準研制，加強5G RedCap上線和試商用前的安全風險評估，提升5G RedCap安全保障能力。
全面保障，共建5GRedCap創(chuàng)新發(fā)展新環(huán)境
5G RedCap技術(shù)演進和應用創(chuàng)新發(fā)展離不開良好的發(fā)展環(huán)境，《通知》從政策、監(jiān)測、人才、推廣等維度，為5G RedCap提供了良好環(huán)境，明確提出鼓勵地方政府出臺配套政策，支持5G RedCap網(wǎng)絡建設、產(chǎn)業(yè)培育、應用創(chuàng)新、安全保障和生態(tài)構(gòu)建。
解決5G RedCap融合難、市場難、選品難、成本高的“三難一高”潛在發(fā)展瓶頸，全方位推動5G RedCap技術(shù)與優(yōu)勢行業(yè)融合發(fā)展。同步開展5G RedCap發(fā)展監(jiān)測評估，通過常態(tài)化跟蹤監(jiān)測產(chǎn)業(yè)、網(wǎng)絡質(zhì)量和應用進展，支撐相關(guān)政策制定和產(chǎn)業(yè)活動，促進5G應用規(guī)?；l(fā)展。
此外，加強5G跨行業(yè)、跨領域的復合人才培養(yǎng)，建立應用推廣機制，推動產(chǎn)業(yè)各方加強跨行業(yè)對接，通過供需對接、測試床、訓練營、宣講會等多種形式，推廣各行業(yè)5G RedCap應用的成功經(jīng)驗，全面優(yōu)化5G RedCap應用創(chuàng)新環(huán)境和能力。
小結(jié)
隨著全球5G的大規(guī)模商用，5G發(fā)展進入應用規(guī)模化的“下半場”，高質(zhì)量、低成本的融合終端成為5G應用規(guī)?；那疤?，產(chǎn)業(yè)界對5G RedCap賦能千行百業(yè)寄予厚望，工業(yè)和信息化部組織起草的《通知》，將為5G RedCap帶來廣闊的發(fā)展前景。期待在產(chǎn)業(yè)各方的共同努力下，5G RedCap能夠在5G物聯(lián)網(wǎng)領域?qū)崿F(xiàn)“新爆發(fā)”，助力5G應用規(guī)?；l(fā)展。
*本文刊載于《通信世界》總第927期 2023年9月10日 第17期
原文標題：《5G輕量化芯片賦能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級》
作者：中國信通院5G應用創(chuàng)新中心 杜斌 杜加懂
責編/版式：蓋貝貝
審核：舒文瓊
監(jiān)制：劉啟誠
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