隨著3GPP R17版本的凍結(jié)，一個(gè)新的名詞逐漸開始熱門起來，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？

█ 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，專門立項(xiàng)研究的一種新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于RedCap這個(gè)名字，大家可能覺得比較陌生。其實(shí)，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(jí)的5G。

值得一提的是，國內(nèi)有些文章將RedCap全名說成是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、車聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程抄表等垂直行業(yè)領(lǐng)域。

我以前和大家說過，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景是極其復(fù)雜、多樣的。不同的場(chǎng)景，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的指標(biāo)要求并不一樣。

以速率為例，VR/AR、高清轉(zhuǎn)播需要高速連接，但是，遠(yuǎn)程抄表（水表、電表），還有共享單車同步數(shù)據(jù)，只需要低速就可以了。相比速率，很多應(yīng)用場(chǎng)景更關(guān)心功耗和成本。

物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過這么多年發(fā)展，已經(jīng)形成了高速、中速和低速三個(gè)類別：

“631”結(jié)構(gòu)

如果算上現(xiàn)在越來越火的無源物聯(lián)網(wǎng)（超低速率），那就是四個(gè)類別：

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

隨著2G、3G的退網(wǎng)，絕大部分的2G、3G物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)將會(huì)遷移到LTE Cat.1、LTE Cat.4和NB-IoT。也就是4G、5G打天下。

那么問題來了，將來4G要退網(wǎng)，怎么辦？或者，新運(yùn)營商成立，難道除了5G之外，還要再建一個(gè)4G網(wǎng)絡(luò)嗎？

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

于是，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(shù)特性上來說，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。

它的帶寬速率低于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?！熬狻保S色線是RedCap）

RedCap誕生的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)極為復(fù)雜，研發(fā)門檻極高，投入成本巨大。它們的價(jià)格，也一直居高不下（500-1000元）。

高昂的價(jià)格，影響了5G在垂直行業(yè)的落地，用戶不愿意花這么多錢。

所以，搞一個(gè)輕量化的5G，也是為了在一些對(duì)速率、時(shí)延要求不那么高的場(chǎng)景，降低5G部署和使用的成本，更好地服務(wù)用戶，加速5G落地。

█ RedCap是如何實(shí)現(xiàn)低成本的？

來到本文的關(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，小于傳統(tǒng)5G的100MHz。

其次，RedCap減少了收發(fā)天線數(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，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，復(fù)雜度下降了60%，在基帶和射頻側(cè)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(yán)重閹割，但基本性能還是保留的。它可以基于5G現(xiàn)網(wǎng)平滑升級(jí)引入，不需要對(duì)現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行大的改造。

說完好的，再說不好的。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。

具體的速率值，根據(jù)天線數(shù)量和幀結(jié)構(gòu)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(shù)白皮書）

覆蓋能力方面，因?yàn)樘炀€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，對(duì)于RedCap的應(yīng)用場(chǎng)景來說，這些問題都沒有太大影響。

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：

原圖來自愛立信（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說，有點(diǎn)多余。

采用RedCap，完全可以滿足智能手表的視頻通話需求，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，也能夠滿足智能手表的需求。

再看看工業(yè)傳感器。

工業(yè)無線傳感器大家可能比較陌生。這個(gè)東西的類別很多，包括壓力傳感器、濕度傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、溫度計(jì)、加速度計(jì)、驅(qū)動(dòng)器，等等。

這些傳感器在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，數(shù)量巨大。它對(duì)可靠性要求略高，大概是99.99%。但是，對(duì)時(shí)延要求不算高，100ms以內(nèi)就行。速率的話，一般都不超過2Mbps。

毫無疑問，RedCap是可以滿足的。

最后是視頻監(jiān)控。

視頻監(jiān)控是目前廣泛存在的一種物聯(lián)網(wǎng)需求，我們身邊到處都是。

很多人認(rèn)為，視頻監(jiān)控要用5G。其實(shí)，視頻監(jiān)控也分為多種類別。有的是4K/8K超高清，高端型監(jiān)控（7.5-25 Mbps）。也有的是高清或標(biāo)清，屬于經(jīng)濟(jì)型監(jiān)控（2-4 Mbps）。

在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)濟(jì)型視頻監(jiān)控的占比反而更大一些，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(chǎng)景之外，RedCap可以應(yīng)用的地方還有很多，例如智能物流、智能電力、智能巡檢、智能制造等。

根據(jù)各大市場(chǎng)咨詢機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，到2025年，國內(nèi)可穿戴、視頻監(jiān)控及電力行業(yè)終端規(guī)模均可達(dá)千萬量級(jí)。對(duì)于RedCap來說，市場(chǎng)前景廣闊。

█ 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正式通過了NR RedCap UE 標(biāo)準(zhǔn)化（即Work Item）項(xiàng)目的立項(xiàng)。

如今，2022年6月9日，3GPP R17凍結(jié)，也就意味著RedCap R17標(biāo)準(zhǔn)化完成。

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，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。

注意啊，RedCap的標(biāo)準(zhǔn)化并沒有徹底結(jié)束。2021年12月，3GPP R18 RedCap的標(biāo)準(zhǔn)化，已經(jīng)啟動(dòng)了。

3GPP RedCap 標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)程

（來自5G RedCap 技術(shù)白皮書）

R18 RedCap的目標(biāo)，是對(duì)標(biāo)Cat.1/1bis，進(jìn)一步降低終端復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)RedCap終端復(fù)雜度的極致簡化。

換言之，RedCap這項(xiàng)技術(shù)，未來還有很長的路要走。

審核編輯 ：李倩