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为5G戴上轻量化的小红帽

2023-11-09 11:48:37作者:王洁来源:中国信息化周报

摘要在5G应用中,“降本”是企业最关心的问题之一,每一次通信网络的迭代、创新都伴随着大量的市场机会,5G RedCap也不例外。除了从技术维度和应用需求推动5G RedCap的出炉外,另一个重要动因,就在于成本。...

  在5G应用中,“降本”是企业最关心的问题之一,每一次通信网络的迭代、创新都伴随着大量的市场机会,5G RedCap也不例外。除了从技术维度和应用需求推动5G RedCap的出炉外,另一个重要动因,就在于成本。为了降低模组成本,RedCap对5G进行了“阉割”,比如将终端频谱带宽降低至20MHz(传统5G的带宽则是100MHz)、减少终端接收天线和层数等。通过这些举措,5G模组不仅继承了5G网络切片、低时延等优势,价格也会大幅降低至100元以下。

化繁为简 让5G轻量上阵

  如今,人们对5G网络并不陌生。然而在推广应用过程中,5G高速率、高可靠性、广泛连接等能力同时带来高成本、高功耗的负担。在这样的背景下,5G RedCap技术应运而生。

  5G RedCap (全称为Reduced Capability,降低能力),是一种新的5G设备类型,主要针对大规模IoT(Internet of Things)应用。与传统的5G设备相比,5G RedCap设备在性能和复杂性方面有所降低,但在覆盖范围、设备成本和功耗方面有所优化。

  5G分为三大应用场景:eMBB(增强型移动宽带)、uRLLC(低时延高可靠通信)和mMTC(海量物联网通信)。eMBB是4G MBB(移动宽带)的升级,主要侧重于网络速率、带宽容量、频谱效率等指标。而uRLLC侧重可靠性和时延,mMTC侧重连接数和能耗,都服务于行业互联网,包括工业制造、车联网、远程抄表等垂直行业领域。

  但是,物联网中不同的应用场景,对网络能力的要求也不一样。比如,在速率方面,VR / AR、高清转播需要高速连接;而远程抄表、共享设备只需要同步数据,低速就可以满足。除了速率,还有很多应用场景更关心功耗和成本。完整版的5G终端芯片和模组,设计极为复杂,研发门槛极高,投入成本巨大。高昂的价格,也影响了5G在垂直行业的落地。

  所以,5G需要建立一个轻量化的版本,用于满足中速及中高速需求的应用场景,降低5G部署和使用成本,加速5G商用落地。

  8月29日,工信部公开征求对《关于推进5G轻量化(RedCap)技术演进和应用创新发展的通知(征求意见稿)》(以下简称《通知》)的意见。其中提出,到2025年,5G RedCap 产业综合能力显著提升,新产品、 新模式不断涌现,融合应用规模上量,安全能力同步增强。

  5G RedCap的技术演进和应用创新,将在新型基础设施建设、传统产业转型升级、数字经济与实体经济深度融合等方面发挥积极作用。推进5G RedCap技术演进、产品研发及产业化,将促进5G应用规模化发展。

弥补“中间地带”

  5G的三大场景目前都已有制定完的标准,且在众多物联场景中有了实践基础,但是,三者之间还存在一片“中间地带”,这使得5G网络能力并不能完全覆盖所有无线场景,而这一片“中间地带”,恰恰就是5G RedCap大展拳脚之地。

  中国联通研究院泛终端研究中心总监周晶表示,目前,国内各大电信运营商都在积极推动5G RedCap行业标准制定,从网络、终端、测试、场景示范和生态建设等方面推动5G RedCap产业化进程,已取得很大进展。

  按照国际标准组织3GPP定义,5G到6G间共存在R15到R20 六个技术标准,其中R15到R17作为5G标准的第一阶段,R18到R20作为5G标准的第二阶段。实际上,自5G R17版本标准被冻结后,产业界便开始紧锣密鼓地推进各项商业化工作。中国移动研究院技术经理张龙表示,中国移动高度重视5G RedCap发展,以2023年底实现商用为重要目标,围绕技术研究、标准制定、产业推进、应用孵化开展专项行动。

  在技术研究及标准制定方面,在3GPP上,中国移动主导了5G RedCap低开销测量、终端识别及接入控制等技术,推动形成3GPP统一标准;在CCSA(中国通信标准化协会)上,牵头及联合牵头5G RedCap通用模组等6项行标,并撰写业界首本专著《5G Redcap技术标准详解:低成本终端设计,打开5G物联新世界》,形成企业、行业、国际核心标准的全面布局。

  在产业推进方面,中国移动于2022年6月发布业界首个《中国移动5G RedCap技术白皮书》,明确5G RedCap技术需求,随后更新发布《中国移动5G RedCap技术产业白皮书》,明确技术及产品要求,指导产业研发;勇担移动信息现代产业链链长重任,成立6支5G RedCap产业链编队,揭牌RedCap联合创新应用基地,连通端到端产业链,陆续推出RedCap模组和工业I/0终端的自研产品,推动RedCap产业发展及生态繁荣;完成业界首批5G RedCap技术试验,率先完成5家网络主设备厂商规模试验,实现5G RedCap从标准到产业的快速衔接。

  在应用孵化方面,中国移动联合产业推出基于RedCap的电力CPE(碳糊电极)、安防摄像头等终端产品,完成了在电力、医院、工厂等多行业多场景首批端到端业务试点,实现了5G RedCap应用从无到有的突破。

芯片与模组先行

  标准建立后,产业链上下游的协同发展成为政策关注的重点。笔者注意到,此次《通知》明确提出,推进5G RedCap芯片、模组、终端、网络、仪表等产品研发和产业化,加快 RedCap与网络切片、高精度定位、5G LAN(局域网)等5G增强功能结合,满足不同行业场景应用需求。

  国信证券研报指出,运营商、设备商、模组厂商及芯片厂商是当前布局 RedCap的产业代表,各方目前在终端测试、标准制定、技术研发等方面持续推进,有望于今年开始迈入商用,推动物联网产业发展。

  运营商方面,记者从中国移动了解到,目前,中移物联已推出了RedCap模组——MR880A系列产品,同时,已与主流网络设备厂商、芯片厂商紧密合作,主导开展面向商用的5G RedCap端到端测试验证,并已完成5家主设备厂商5G RedCap组网试验,正在进一步开展终端芯片和模组的技术试验。

  中国电信方面则透露,中国电信已对接 的RedCap行业终端超过50款,验证了超20个行业应用场景。

  此外,中国联通建立了“仪表+模拟网+实网+场景试验场”四位一体的测试认证体系,在广东、上海、山东、河南、浙江、上海、天津、江苏、山西、内蒙古等省份建成多个试验网,开展了覆盖多厂商、多频段的网络试验,面向智能工厂、智能配电、视频监控、车联网等行业应用场景,开展了基于真实网络、真实终端、真实用户的端到端商用验证。

  设备商方面,爱立信中国区网络产品方案总经理吴日平表示,爱立信在2022年下半年与国内运营商及终端芯片厂商ASR开展的RedCap技术验证,以及完成的2022年IMT-2020(5G)中的RedCap测试,加速了RedCap产业化的步伐。

  2023年6月,在中国移动组织召开的移动通信子链网络工作组第一次会议上,爱立信携手高通等合作伙伴共同组建新一批RedCap编队,共同探索RedCap产业推进路径,增强产业信心,加速推进贯通网络、芯片、模组、终端等环节的全链条RedCap端到端产业成熟。

  2023年9月,爱立信携手高通及移远通信在中国移动RedCap“1+5+5”创新示范之城的5个“技术创新之城”之一的湖南岳阳5G现网中成功完成了基于RedCap商用芯片及模组的行业首个连接建立、数据传输、语音通话等功能测试,为5G Redcap商用奠定了坚实的基础。

  模组及芯片方面,高通技术公司技术市场总监张文涛表示,高通与包括模组、网络厂商在内的合作伙伴紧密合作,持续从商用终端落地、技术验证测试、产业生态共建等多个维度来加速5G RedCap产业成熟。

  高通于今年2月推出了全球首个5G RedCap调制解调器及射频系统——骁龙X35,为5G在性能与复杂度之间带来了补充,对时延、吞吐量、密度、复杂度、电池续航提供了一个较为平衡的选择,从而更好地满足中端用例的需求。

  RedCap将开启4G物联网向5G的迁移之路,并在未来4G和5G代际升级中发挥重大作用。张文涛表示,据估算,通过减少收发天线数量、降低调制阶数等方式,RedCap可使5G终端复杂度和成本分别下降50%至65%。凭借小尺寸、长续航和大吞吐量等特点,RedCap终端将成为众多移动消费级应用的理想选择。

  对此,中国信通院技术与标准研究所副总工程师李侠宇认为,目前5G RedCap产业形成了模组终端双向发力的局面。目前,RedCap产业已初具雏形,并有望推动5G模组应用,带动模组均价提升。

轻于外 融于内

  2023年,是RedCap商用发展过程中极具里程碑意义的一年。如何推动5G RedCap技术的规模化商用和深度融入行业至关重要。周晶认为,RedCap主要应用于对成本敏感的中高速物联网场景,如何降低终端成本是核心问题。尽管RedCap采用了多项轻量化技术,但成本的降低仍需要在形成一定的规模之后才能实现。未来推进RedCap商用进程,需在应用、网络、生态等方面发力。

  首先,要深挖潜在应用场景,为5G RedCap应用创新发展指明行业方向,扩大行业应用市场。其次,要推动5G RedCap标准持续演进,技术能力满足多样化场景需求,通过形成统一的标准指导终端研发和升级换代,提升产品质量,降低产品成本。再次,要提升网络、终端、测试设备的供给能力,为5G RedCap应用发展提供充足的产品保障。最后,推动5G RedCap终端类型形态更加丰富,满足场景差异化的需求。

  张龙则表示,5G RedCap兼顾了行业应用对于技术性能和成本的并存需求,总体适用于三类场景:

  一是视频监控、车联网、可穿戴设备等有“技术和消费升级”诉求的4G应用场景。5G RedCap可通过继承百兆带宽、URLLC(超高可靠和超低时延通信)、节电等5G原生特性,较好满足这些业务在大容量、确定性、终端节电方面的应用需求。根据TSR数据统计,预计到2025年,国内蜂窝智能可穿戴设备出货量将超过8000万。据Omdia统计,2024年,中国摄像机年发货量将达到1.5亿,其中约有10%~20%的无线化需求,基于无线的视频监控行业规模可达千万量级。

  二是智能电网、工业数采等有5G使用需求但规模应用受限于终端成本高的场景。5G RedCap可大幅降低5G终端部署成本,还可通过继承切片等5G原生特性,进一步提升RedCap与安全隔离、确定性等业务需求的适配度。据德勤研究报告及《5G助力智能电网应用白皮书》数据统计,预计到2027年,中国电力行业5G终端累计出货量将超过5000万。

  三是智慧海洋等有潜在5G使用需求的新兴场景。5G RedCap 可发挥低成本、低功耗优势,结合700MHz广域覆盖优势,满足海域安防监控、近海作业、海事执法等业务需求,进一步促进5G在更多新兴场景的拓展应用。

  随着5G RedCap未来在这些场景逐步形成规模应用,RedCap终端成本将进一步降低,可进一步促进5G RedCap在矿山、港口、冶金等更多5G行业场景的应用拓展,以及承接部分4G存量物联网行业市场。张龙表示,产业多方将携手推动,力争2023年底实现5G RedCap商用,持续推进5G RedCap技术演进和广泛应用。


(本文不涉密)
责任编辑:路沙

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