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隨著3GPP R17版本的不斷推進(jìn)，一個(gè)新的名詞逐漸開(kāi)始熱門(mén)起來(lái)，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(zhuān)門(mén)立項(xiàng)研究的一種新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)于RedCap這個(gè)名字，大家可能覺(jué)得比較陌生。其實(shí)，它此前的名字，可能有讀者聽(tīng)說(shuō)過(guò)，就是NR-Light（NR lite）。
說(shuō)白了，RedCap就是輕量級(jí)的5G。
值得一提的是，國(guó)內(nèi)有些文章將RedCap全名說(shuō)成是Reduced Capacity。這顯然是不對(duì)的，Capacity的意思是容量，Capability是能力。
█ 為什么會(huì)有RedCap
5G搞得好好的，為什么要搞一個(gè)輕量級(jí)的版本呢？原因如下：
眾所周知，5G分為三大應(yīng)用場(chǎng)景，分別是eMBB（增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶）、uRLLC（低時(shí)延高可靠通信）、mMTC（海量物聯(lián)網(wǎng)通信）。
eMBB是4G時(shí)代MBB（移動(dòng)寬帶）的升級(jí)，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(jī)通信，就屬于eMBB場(chǎng)景。
而uRLLC和mMTC，前者側(cè)重可靠性和時(shí)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(chē)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(chǎng)景，仍不能完全滿(mǎn)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(shí)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(jì)極為復(fù)雜，研發(fā)門(mén)檻極高，投入成本巨大。它們的價(jià)格，也一直居高不下。
價(jià)格下不來(lái)，用戶(hù)當(dāng)然就不愿意買(mǎi)。長(zhǎng)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(chǎng)景，其實(shí)對(duì)速率等指標(biāo)，并沒(méi)有很高的要求。5G現(xiàn)有的能力，已經(jīng)超出了場(chǎng)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(diǎn)指標(biāo)，降低一些要求，然后，降低一點(diǎn)成本？
就這樣，RedCap（NR light）誕生了。
上面我所說(shuō)的話(huà)，大家是否覺(jué)得有點(diǎn)耳熟？
沒(méi)錯(cuò)，我當(dāng)年科普NB-IoT/eMTC的時(shí)候，用過(guò)同樣的描述。只不過(guò)，今天，4G變成了5G，而RedCap對(duì)于5G來(lái)說(shuō)，就有點(diǎn)像NB-IoT/eMTC對(duì)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(lái)說(shuō)，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(duì)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。
RedCap的能力，非常“均衡”（黃色線(xiàn)是RedCap）
實(shí)際上，從目前的實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，RedCap并不是需求非常迫切的一項(xiàng)技術(shù)。
我之前和大家說(shuō)過(guò)，物聯(lián)網(wǎng)分為高速、中速和低速。RedCap，實(shí)際上對(duì)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。
“631”結(jié)構(gòu)
專(zhuān)家們提出RedCap，是有長(zhǎng)遠(yuǎn)打算的。說(shuō)白了，RedCap，更多是為將來(lái)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(shí)，RedCap就將起到替代的作用。
█ RedCap是如何實(shí)現(xiàn)低成本的？
來(lái)到本文的關(guān)鍵部分，RedCap究竟是如何被閹割Reduced的。
下面這個(gè)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(lái)自愛(ài)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(xiàn)數(shù)量，并降低了MIMO層數(shù)。對(duì)于Sub-6GHz頻段，RedCap終端的接收鏈路可減少為1個(gè)或2個(gè)，相應(yīng)下行MIMO降低為1層或2層接收。這樣一來(lái)，就降低了對(duì)終端射頻收發(fā)信機(jī)和基帶處理模塊的能力要求。
第三，RedCap采用了64QAM這種更簡(jiǎn)單的調(diào)制方式，同樣意味著對(duì)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(shí)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(duì)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(qiáng)的非連續(xù)接收特性（eDRX），采用更長(zhǎng)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(dòng)，根據(jù)預(yù)測(cè)，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(shuō)法稱(chēng)，RedCap的整體成本可以減小2-5倍，甚至7-8倍。
說(shuō)完好的，再說(shuō)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(jiǎn)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(jì)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?yàn)樘炀€(xiàn)設(shè)計(jì)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(shí)延方面，HD-FDD不能同時(shí)發(fā)送和接受，傳輸時(shí)延會(huì)有所增加。不過(guò)，對(duì)于RedCap的應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，這些問(wèn)題都沒(méi)有太大影響。
值得一提的是，考慮到應(yīng)用場(chǎng)景和成本，3GPP提出RedCap一次只能在一個(gè)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(diǎn)忘記說(shuō)價(jià)格。根據(jù)預(yù)測(cè)，RedCap的模組價(jià)格將會(huì)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(huì)比幾十元的NB-IoT模組高。
█ RedCap的典型業(yè)務(wù)場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)的具體需求，如下表所示：
原圖來(lái)自愛(ài)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?yàn)?G芯片成本太高，發(fā)熱量大，而且eMBB的高速率，對(duì)于手表的屏幕尺寸來(lái)說(shuō)，有點(diǎn)多余。
采用RedCap，完全可以滿(mǎn)足智能手表的視頻通話(huà)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(mǎn)足智能手表的需求。
█ RedCap什么時(shí)候可以商用？
2019年6月，在3GPP RAN #84會(huì)議上，RedCap被首次作為一個(gè)R17 Study Item（研究項(xiàng)目）出現(xiàn)在大家面前。
2021年3月，3GPP正式通過(guò)了NR RedCap UE 標(biāo)準(zhǔn)化（即Work Item）項(xiàng)目的立項(xiàng)。按計(jì)劃，3GPP R17凍結(jié)之時(shí)，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(shí)間表推遲了9個(gè)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(shuō)，RedCap的標(biāo)準(zhǔn)化，將于明年6月完成。
3GPP R17時(shí)間表
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)化之后，至少要1-2年的時(shí)間，才能實(shí)現(xiàn)初步的產(chǎn)業(yè)化。所以說(shuō)，預(yù)計(jì)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(guó)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(huì)及早推出商用芯片。有了芯片，就會(huì)有模組和產(chǎn)品。
好了，以上就是關(guān)于RedCap的全部?jī)?nèi)容，感謝大家的耐心觀看，我們下期再見(jiàn)！
參考文獻(xiàn)：
1、https://www.ericsson.com/en/blog/2021/2/reduced-cap-nr，愛(ài)立信
2、《5G R17帶來(lái)的芯片機(jī)會(huì)》，李飛，半導(dǎo)體行業(yè)觀察
3、《RedCap，來(lái)了！》，5GSA
4、《5G RedCap UE關(guān)鍵技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展》，徐霞艷，移動(dòng)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
