5GRedCap芯片终端测试结果公布！或2023年商用部署

　　文/黄海峰的通信生活
　　在物联网领域，近期大家讨论最热火的话题是什么？要说5G RedCap技术妥妥C位一点不为过。最近，IMT-2020(5G)推进组宣布多个企业通过RedCap技术试验结果。
　　在这份名单里，我们看到不仅有华为、中兴、紫光展锐这些资深厂商，同时，也有像必博科技这样的创新企业在其中。
　　这充分说明，大家对RedCap这项新技术十分看好，前景可期。
　　那么，究竟什么是Redcap物联网技术？有哪些特点？这个领域哪些企业比较领先？大家技术进展怎么样？未来可以带来哪些商用成果？相信此时已经有诸多疑问涌上心头。
　　《海峰看科技》注意到，在近日举办的中国5G发展大会上，IMT-2020(5G)推进组秘书长、中国信通院移动通信创新中心副主任徐菲公布了RedCap物联网技术试验结果。
　　据徐菲介绍，基站和芯片已可支持RedCap基本功能，部分组合上下行峰值速率、用户面平均时延可达到或接近预期理论值。uRLLC测试表明帧周期是影响时延的主要因素，Sub 6GHz频段采用1ms帧周期等配置，单向时延可达到<4ms @ 99.99%。
　　Redcap为覆盖中端应用场景，实现性能与成本平衡而生
　　RedCap是＂Reduced Capability＂的缩写，字面意思即＂降低能力＂，也被大家形象的称为＂小红帽＂。它是3GPP在5G R17阶段，针对速率、时延要求不高的5G应用场景，专门推出的一种新技术标准协议，也可以理解为＂轻量级、简配版的5G＂，原名称为NR light（NR lite）。
　　那么为什么3GPP要在5G标准之后，又推出一个新的＂轻量级5G＂呢？这就要从5G的特点说起。我们知道，5G的三大特点和优势，是超大带宽、超大容量、超低时延，即eMBB（增强型移动宽带）、uRLLC（低时延高可靠通信）、mMTC（海量物联网通信）。
　　但早期5G芯片和终端的设计极为复杂，研发、生产、市场的投入和成本较高，不利于快速规模化商用部署。而且，很多实际应用的场景，如远程抄表、共享设备等，其速率要求中等、性能要求中等、功耗要求中等、成本要求中等，所以就要求5G网络分出一部分能力来覆盖这些中端应用场景，实现性能和成本的均衡，所以，RedCap应运而生。
　　这时候，不禁有人好奇，RedCap这项技术＂新＂在何处？这离不开RedCap＂低成本＂、＂大容量高效并存＂、＂高集成＂、＂多功能＂的四大特点。
　　特点一：低成本，低于6 GHz 频段的 RedCap 设备最大带宽要求降低到 20 MHz。RedCap 减少了所需接收天线和设备层数，支持 1R 或 2R，大大降低 5G 设备芯片组和模块成本。据估计，RedCap组件成本比eMBB组件低5倍，大规模商用的组件价格可与Cat 4组件媲美。
　　特点二：大容量高效共存，RedCap设备可以通过单独的初始BWP（Bandwidth Part）和小区定义的同步独立信号在5G网络上运行，并可以与eMBB设备高效共存，充分发挥5G的高带宽和大容量优势。
　　特点三：高集成，RedCap数据可以具备不同频率在不同频率上进行收发的能力，使连接具有简单化的集成，设备趋向小型化。
　　特点四：多功能，低延迟、切片、定位、低功耗等。
　　那么，Redcap究竟缩减了哪些NR的能力？我们在R17标准中发现，RedCap主要裁剪了以下功能，从而将终端复杂度和成本下降50%至65%。
　　笔者在调研RedCap技术细节过程中了解到，RedCap对TDD的频段要求没有变化，主要在FDD频段要求有所放松。在FDD频段中，传统NR设备需要支持FDD频段内的全双工（Full duplex FDD，FD-FDD）工作模式，对于RedCap设备，FD-FDD的支持是可选的，也可以采用半双工（Half duplex FDD，HD-FDD）工作方式，以达到射频前端省去双工滤波器的需要。但在实际应用场景中，主流的做法还是以TDD和FD-FDD为主。
　　据中国移动研究院无线与终端技术研究所副所长邓伟介绍，RedCap针对传统5G终端进行复杂度裁减，在确保业务性能和性能前提下，降低终端复杂度和成本，实现性能与成本的平衡，推动5G终端规模应用，扩大5G应用场景。
　　了解了RedCap的技术特征和相关能力，未来我们将在哪些应用场景看到该项技术的落地呢？预计到2030年，全球物联网连接数将达到近100亿。根据3GPP R17 标准定义，RedCap支持三大业务场景，分别是可穿戴设备、工业传感器和视频监控。
　　值得一提的是，虽然对RedCap的成本和能力进行了＂双减＂，但是5G对于垂直行业的新特性并没有精简，包括切片、5G LAN、uRLLC、TSN、高精度定位等特性，通过与RedCap的结合，能够充分发挥5G在工业互联网的优势。
　　针对特殊的速率及技术的需求，3GPP在R17版本中定义了对RedCap NR设备的能力，RedCap能够实现高于NB-IoT、LTE-M等LPWA的数据传输速率，且其成本和功耗又远低于NR，在网络性能和终端成本上实现均衡。展望未来，持续演进中的R18版本还会继续定义更为精简的RedCap特性，最小规格可以支持到5M带宽，并提供更多低功耗选项。这直接瞄向了对LTE CAT.1等低速物联网产品的替代。
　　芯片、终端厂商与运营商齐发力，推动Redcap技术测试通过
　　RedCap自2021年3月，3GPP正式通过NR RedCap终端标准化项目立项，于今年6月，3GPP R17冻结，5G RedCap标准正式确立，我们也详细梳理了各厂家的测试进展。
　　终端厂商进展
　　第一，9月23日，华为完成全球首个5G R17 RedCap基站与芯片关键技术测试，测试采用华为商用基站和国内知名厂家商用芯片。华为成立于1987年，全球领先的信息与通信技术（ICT）解决方案供应商，为运营商客户、企业客户和消费者提供有竞争力的ICT解决方案、产品和服务。
　　谈及Redcap技术，华为无线网络产品线总裁曹明表认为，面向中高速物联，RedCap 芯模端网合作，兑现5G网络高能效高谱效的价值，全面提升连接质量，收编CAT1/4。
　　第二，10月12日，中兴通讯完成5G R17 RedCap基站外场性能测试。中兴通讯成立时间1985年，全球领先的综合通信解决方案提供商，中国最大的通信设备上市公司。
　　第三，10月6日和26日，诺基亚贝尔分别完成3GPP R17 RedCap关键技术实验室和外场验证。诺基亚贝尔成立时间1983年，作为诺基亚在华的独家运营平台，拥有六大研发中心，一个全球服务交付中心，以及世界知名的贝尔实验室在中国的分支机构。
　　第四，10月31日，中信科移动使用5G中频商用基站设备测试，性能指标满足预期。中信科移动成立时间1998年，是中国信科集团旗下从事移动通信业务的主要载体，是从事移动通信国际标准制定、核心技术研发和产业化的唯一一家央企控股高新技术企业。
　　第五，今年10月，爱立信携手翱捷科技顺利完成5G R17 RedCap实验室测试。爱立信1876年成立于瑞典，已发展到全球最大的移动通讯设备商，业务遍布全球180多个国家和地区。
　　第六，11月2日，vivo基于自研终端实验样机与中信科移动的5G商用基站进行联调联测。vivo成立于2009年，截至8月份，vivo已经进驻60多个国家和地区，全球用户覆盖4亿多人。
　　芯片厂商进展
　　其一，9月29日，翱捷科技5G芯片平台完成R17 RedCap关键技术验证。翱捷科技成立于2015年，是一家提供无线通信、超大规模芯片的平台型芯片企业，专注于无线通信芯片的研发和技术创新，拥有全制式蜂窝基带芯片及多协议非蜂窝物联网芯片设计与供货能力，具备提供超大规模高速SoC芯片定制及半导体IP授权服务能力。
　　其二，今年10月，必博科技携手中信科移动完成RedCap实验室测试，必博科技成立于2021年，致力于5G和人工智能物联网/手机/车联网核心芯片和平台的技术研发，由具备业内顶级通信IC设计公司数十年研发经验、实现数亿套年出货量移动终端IC产品的技术团队组成，团队完整覆盖通信基带算法、射频、ASIC、SoC架构、软件平台等。
　　其三，11月5日，紫光展锐与中兴通讯完成了5G R17 RedCap关键技术实验室验证。紫光展锐成立于2001年，是目前中国大陆公开市场仅有的一家5G芯片供应商，全球公开市场的3家5G芯片企业之一。紫光展锐具备稀缺的大型芯片集成及套片能力，业务覆盖全球128个国家，通过全球上百家运营商的出货认证，拥有500多家客户。
　　三大运营商进展
　　我们注意到如下的一些进展亮点。一是9月24日，山东联通在济南莱芜完成全国首个RedCap终端接入5G网络的内场关键技术测试。中国联通成立于2009年，主要经营国内、国际通信设施服务业务，数据通信业务，网络接入业务，各类电信增值业务与通信信息业务相关的系统集成业务，用户规模达到4.6亿。
　　二是9月上海电信联合华为在上海完成全球首个5G RedCap业务场景验证。中国电信成立于1995年，主要经营固定电话、移动通信、卫星通信、互联网接入及应用等综合信息服务，连续多年入选＂世界500强企业＂。
　　三是10月中国移动携手华为、中兴、展锐完成首批5G RedCap端到端实验室测试验证。中国移动成立于2000年，主要经营移动语音、数据、宽带、IP电话和多媒体业务，资产规模近1.7万亿人民币，员工总数近50万人。
　　四是10月上海联通携手华为完成全球首个运营商的5G物联RedCap连片部署实验局验证。
　　中国电信首席专家、中国电信研究院专家委员会主任毕奇表示，5G垂直行业大部分应用属于大带宽、高流量应用，包括视频监控、机器视觉、远程驾驶、远程操控，这些行业应用与手机使用相同的芯片，价格上千元，随着RedCap推广，5G在垂直行业的广泛应用更值得期待。
　　笔者观察：有望2023年看到RedCap商用化产品到来
　　今年7月份，工信部等九部门发布《5G应用＂扬帆起航＂行动计划（2021-2023年）》提出，将加快轻量化5G芯片组和模组的研发和产业化，交付设备性价比更高，5G物联网设备用户数年均增长200%以上。
　　值得一提的是，报告中着重提到5G+工业互联网、5G+智慧城市等垂直行业以及智能安防监控、新型穿戴设备、远程操控设备、高清视频监控等应用领域，预计将成为RedCap大显身手的舞台。
　　我们了解到，目前业内5G模组约400~500元，虽较之2019年已大幅下降，但较之4G LTE模组约100元的成本仍显高昂，不利于规模部署。
　　RedCap作为新兴技术，通过降低终端频谱带宽到20MHz、使用1R或2R接收天线等技术手段，未来可将5G模组价格降至100元左右，同时可继承5G网络切片、低时延等优势，性能更好，功能更强。
　　在芯片和模块方面，海思、高通、紫光展锐、联发科、翱捷科技、移芯通信、芯翼信息、杭州必博等主流芯片厂商和国内外领先无线模组供应商，都在积极参与和推动RedCap的发展进程，提前启动相关研发工作，推出RedCap原型系统等动作。
　　从本次信通院发布的RedCap测试结果来看，在过去2个月，终端、芯片厂商以及运营商对RedCap进行了频繁的终端测试和技术验证，这给我们释放了一个重要信号，RedCap的商用将加速到来。
　　笔者获悉，2023至2024年市场上有望出现RedCap芯片和终端（模组）产品，并开启一些场景应用，2024至2025年RedCap终端有望开始规模化应用。Redcap需要经历商用启动、行业小批量应用、进入成熟期三个阶段才能走向商用成熟。
　　值得注意的是，按照目前RedCap的标准化进展来看，短期不会有1T1R的产品出现，市场的主流趋势还是1T2R产品为主。
　　随着RedCap技术未来加速走向商用，也将会助推5G规模化商用，助力各行业数字化转型，加快工业物联网时代到来。