【科普】迈入2023年，为什么大家都开始关注RedCap？

2022年6月，3GPP R17版本宣布冻结，引起了整个通信行业的关注。

众所周知，作为目前全球移动通信标准的权威组织，3GPP发布的每个版本（Release），都在指明移动通信技术的演进方向，为整个产业的发展照亮了前路。

在R17版本中，作为专门立项研究的一种5G关键新技术，RedCap特别引人注意，也被媒体反复报道。

 

 

RedCap，到底是个啥？

RedCap，从字面意思来看，是“小红帽”。但实际上，它是Reduced Capability的缩写，真正的意思是“降低能力”。

所谓“降低能力”，是一个相对的概念。它的对比对象，就是5G。

换句话说，RedCap是5G的简配版，是在5G的基础上，对部分功能进行一些“裁剪”后形成的新技术标准。

此前，RedCap并不是叫现在这个名字，而是叫NR light（NR lite）。顾名思义，就是5G NR（New Radio，新空口）的轻量化版本。所以，现在行业也将RedCap称为“轻量化5G”。

 

为什么要做一个“轻量化5G”？

搞清楚RedCap的定义之后，大家也许会问：“5G不是性能越强越好吗？为什么反而要搞个简配版本，进行性能降级？”

说到这，就需要对物联网的技术体系先进行一定的解释。

物联网概念的正式提出，是1999年。

早期的物联网技术，主要以Wi-Fi、蓝牙、NFC等短距离通信技术为主。那时，虽然专家们也尝试将2G技术应用于物联网场景，但因为2G性能过于落后，所以并没有什么进展。

到了3G/4G时代，蜂窝通信技术飞速演进，性能大幅提升。于是，基于此类技术的长距离物联网通信开始崛起。

2016年，3GPP推出了两个重要的物联网技术标准，分别是NB-IoT（窄带物联网）和eMTC（增强型机器类型通信）。

这两个技术标准，其实都是基于LTE的简配版。速率更低，成本更低，但可以同时连接的终端数更多，专门用于物联网场景。它们有一个统称，叫做LPWAN（Low Power Wide Area，低功耗广域网）技术。

除了NB-IoT和eMTC之外，LTE自己也有多个用户终端类别（LTE UE-Category）。不同的类别，有不同的速率。LTE Cat 1，就是这些类别（Category）之一。它的上行峰值速率仅有5Mbit/s，也是为物联网而生。

到了5G时代，设计者更进一步，将物联网作为5G的主要发展场景，提出了“万物互联”的宏伟目标。

5G的三大应用场景，分别是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）。它们对于网络速率、带宽容量、覆盖距离、频谱效率等都有各自的侧重性，分别服务于工业制造、交通物流、医疗教育、智慧城市等垂直行业领域的细分场景。

在发展物联网的过程中，专家们发现，物联网的应用场景极其复杂。不同的场景，对网络的指标要求并不一样。

于是，产业界逐渐将物联网场景进行了细分，分为了高速、中速和低速三个类别：

 

 

传统高速率5G，是无法满足全部物联网需求的。因此，就像LTE会出NB-IoT和eMTC一样，5G也需要出简配版。于是，就有了RedCap。

按照规划，随着2G、3G的退网，绝大部分的2G、3G物联网业务将会迁移到LTE Cat 1、LTE Cat 4和NB-IoT（国内应该不会用eMTC）。将来，LTE Cat 1以及Cat 4的需求（也就是中速及中高速需求），将逐渐迁移到RedCap。RedCap将与高速率5G一起，支撑起整个物联网的未来发展。

 

 

RedCap有什么技术特点？

RedCap是一个追求性能、功耗和成本平衡的技术。

它的特性表现介于eMBB和NB-IoT之间；

它的带宽速率低于eMBB，但是远高于LPWA；

它的功耗和成本高于LPWA，但是却又远低于eMBB。

这种在速率、功耗、成本之间相互平衡的状态是适用于许多特殊物联场景的。

 

RedCap的能力，非常“均衡”（黄色线是RedCap）

 

我们可以具体分析一下，RedCap是如何进行精简的。

首先，RedCap的频谱带宽更小。在Sub-6GHz频段，RedCap的带宽为20MHz，小于传统5G的100MHz。3GPP Release 18还在规划带宽为5MHz的进一步轻量化Redcap。

其次，RedCap减少了收发天线数量，并降低了MIMO层数。对于Sub-6GHz频段，RedCap终端的接收链路可减少为1个或2个，相应下行MIMO降低为1层或2层接收。这样一来，就降低了对终端射频收发信机和基带处理模组的能力要求。

第三，RedCap采用了64QAM这种更简单的调制方式，同样意味着对射频和基带的要求大幅降低。

第四，RedCap引入了一些节省功耗的手段，例如增强的非连续接收特性（eDRX），采用更长的休眠模式，让终端减小功耗，获得更高的续航能力。

基于上述改动，根据预测，RedCap相比于5G公网终端，复杂度将大大降低。在基带和射频侧的成本也都有大幅度降低。

特别值得一提的是，RedCap可以基于5G现网平滑升级引入，不需要对现网进行大的改造。基于5G系统，RedCap仍可以按需实现5G切片、5G LAN、高精度授时、uRLLC等增强功能，满足不同领域行业应用的需求。

 

RedCap可以用在哪些场景？

3GPP官方给出了RedCap的三类应用场景，分别是：可穿戴设备、工业传感器和视频传输。

如智能手表终端，就属于典型的可穿戴设备。这种终端对速率要求不高，但对功耗非常敏感，适合使用RedCap。

工业传感器属于工业领域，常用类型包括温湿度传感器、压力传感器、运动传感器、加速度计、驱动器等。这些传感器终端的应用规模非常庞大，对速率和时延要求不高，但对功耗和成本敏感。

视频传输，大家都比较熟悉。它分为多种类别。有的是高端型（7.5-25 Mbps），4K/8K超高清，也有的是高清或标清，属于经济型监测（2-4 Mbps）。在实际应用中，经济型监测应用较多，适合采用RedCap。

除了上述场景之外，RedCap在工业控制（工业自动化、智能化）、能源电力和车联网等领域也有非常广阔的发展前景。

这些场景，只需要中等或较低的传输速率，但对于5G低时延高可靠性、网络切片、5G LAN等功能有较大需求。

 

RedCap的产业化进展如何？

RedCap在3GPP R17版本中冻结，意味着RedCap的标准化已经完成。

但是，从标准冻结到初步产业化，还需要大约1-2年的时间。所以，去年下半年，我们是没有看到RedCap相关产品的。

如今，进入2023年，RedCap的产业化开始加速落地。

2月27日，全球物联网整体解决方案供应商移远通信，正式发布了5G RedCap模组——Rx255C系列，包含采用LGA、M.2封装的RG255C和RM255C。

 

 

该系列模组基于高通骁龙® X35 5G调制解调器及射频系统，符合3GPP R17标准，具有优越的无线连接性能和低时延通信能力。

Rx255C系列支持5G独立（SA）模式，最大带宽为20MHz，频率带宽针对全球所有市场。该模组还兼容LTE网络，覆盖全球几乎所有主流运营商。

 

 

在速率方面，该系列模组可以实现约220 Mbps的理论峰值下行数据速率，以及约100 Mbps的上行数据速率，足以满足物联网应用的需求，例如机器人、DTU、智能端口、智能电网、AR/VR可穿戴设备、教育笔记本电脑以及其它中速移动宽带设备。

基于RedCap标准，Rx255C优化了天线的数量以及发射和接收带宽，并提供64QAM/256QAM（可选）调制，极大地优化了成本和尺寸。此外，骁龙X35的高集成度和独特的架构可为模组产品实现低功耗的特点，还能够助力绝大多数的全新终端品类获得5G功能。

在功能上，Rx255C系列支持L1+L5双频GNSS，可为智能终端提供精确定位服务。同时为了便于客户开发，模组提供PCIe 2.0、USB 2.0等接口，以及包括VoLTE和DFOTA在内的补充功能。

为了帮助客户更好地进行产品设计，移远通信还提供各种配套的高性能5G天线，大幅提升了无线连接性能。终端厂商可以将Rx255C模组与移远通信的天线和预认证服务捆绑在一起，从而大大降低其产品的整体成本，缩短上市时间。

根据移远通信透露的消息，他们将于2023上半年内提供RG255C系列和RM2550C系列模组的工程样片，给客户进行评估和测试。

RedCap模组的发布，是实现5G时代万物互联的关键一步。正如移远通信CEO钱鹏鹤所说：“许多物联网场景对带宽要求较低，却对成本和功耗比较敏感，Rx255C系列在成本和性能之间实现了良好的平衡，能够有针对性地解决这些行业在智能化升级中面临的痛点，支持5G技术在更多应用领域大规模部署。”

 

结语

进入2023年，全球数字化转型将掀起新的浪潮。各行各业将不断加强ICT技术与自身产业的融合，探索数字科技对自身传统产业的赋能。

以RedCap为代表的网络连接技术，将加速这一赋能过程。

我们期待RedCap的生态能够迅速成熟，也希望行业尽快推出更多RedCap产品和方案，助力“万物智联”时代早日到来！