科普：RedCap是什么，与现在的5G有何不同

伴随着3GPP R17《冰雪奇缘》的发布，一个新名词逐渐流行起来，那就是RedCapRedCap到底是什么为什么要引进它和现在的5G有什么区别

什么是RedCap

RedCap，全称是Reduced Capability，中文意思是降低的能力是3GPP在5R17阶段专门制定的新技术标准

RedCap这个名字可能大家都不熟悉其实它之前的名字，有些读者可能听说过，是NR light说白了，RedCap就是一个轻量级的5G

值得一提的是，国内有文章将RedCap的全称描述为缩减产能这显然是错误的能力就是能力，能力就是能力

为什么会有RedCap。

如果5G做得好，为什么要做轻量版原因如下:众所周知，5G分为三个应用场景，分别是eMBB，uRLLC和mMTC

EMBB是MBB在4G时代的升级，重点关注网络速率，带宽容量，频谱效率等指标我们现在使用的5G手机通信属于eMBB场景

而uRLLC和mMTC，前者侧重于可靠性和时延，后者侧重于连接数和能耗两者都主要服务于产业互联网，包括工业制造，车联网，远程抄表等垂直行业

之前跟大家说过，物联网的应用场景极其复杂多样不同的场景对网络指标有不同的要求以速率为例，VR/AR，高清广播需要高速连接，远程抄表，共享单车同步数据只需要低速相比速度，很多应用场景更关心功耗和成本

物联网经过这么多年的发展，已经形成了高速，中速，低速三大类:

631结构

如果算上现在越来越流行的被动物联网，有四类:

单靠5G是不能满足所有需求的所以现阶段5G和4G是在一起的甚至2G和3G也在帮忙

伴随着2G和3G的退出，大部分2G和3G IOT业务将迁移到LTE Cat.1，LTE Cat.4和NB—IoT也就是4G和5G一统天下

那么问题来了未来4G将退出网络我该怎么办或者说，新的运营商成立时，除了5G之外，是否还需要再建设一个4G网络

所以5G一定要考虑长远，打造一个轻量级的版本，覆盖LTECat.1和Cat.4目前的要求，也就是中速和中高速的要求。

所以，有红帽。

换句话说，NB—IoT/eMTC是4G的阉割版而RedCap，就是5G的阉割版技术上，RedCap介于eMBB和LPWA之间

RedCap主要是基于eMBB和LPWA之间的应用，针对带宽，功耗，成本等需求。

其带宽速率低于eMBB，但远高于LPWA其功耗和成本高于LPWA，但远低于eMBB

RedCap的能力非常均衡

RedCap诞生的另一个驱动力是5G终端芯片和模块的成本。

完整的5G终端芯片和模块设计极其复杂，R&D门槛极高，投资成本巨大它们的价格也居高不下

高昂的价格影响了5G在垂直行业的落地，用户也不愿意花这么多钱。

所以搞一个轻量级的5G，也是为了降低5G部署和使用的成本，更好的服务用户，在一些对速度和时延要求不是那么高的场景下，加速5G的落地。

RedCap是如何做到低成本的。

来看这篇文章的重点部分，小红帽是如何被阉割和降低的。

下表显示了5G RedCap设备和5G传统设备之间的主要差异。

首先，RedCap的频谱带宽更小在6GHz以下频段，RedCap的带宽为20MHz，小于传统5G的100MHz

其次，RedCap减少了发射和接收天线的数量，减少了MIMO层数对于Sub—6GHz频段，RedCap终端的接收链路数可以减少到一个或两个，对应的下行MIMO可以减少到一层或两层接收这样，降低了终端RF收发器和基带处理模块的能力要求

再次，RedCap采用了更简单的64QAM调制方式，这也意味着对射频和基带的要求大大降低。

第四，RedCap采用半双工FDD，可以在不同时间不同频率上收发，不需要双工器既节约了成本，又获得了更好的集成能力(双工器一般更大)，减少了设备的空间占用，有利于设备的小型化

第五，RedCap引入了一些省电措施，如增强的不连续接收功能和更长的睡眠模式，使终端可以降低功耗并获得更高的续航能力。

基于以上变化，根据预测，与5G公网终端相比，RedCap复杂度降低60%，基带和射频侧成本降低70%左右甚至有人说，RedCap的整体成本可以降低2—5倍，甚至7—8倍

虽然RedCap被严重阉割，但基本性能依旧可以基于5G现网平滑升级引入，不需要对现网进行大的改造

说好，说不好RedCap失去了什么

首先是费率伴随着终端带宽的降低，MIMO接收的简化，最高调制阶数的降低，RedCap的峰值速率也会显著下降

具体速率值根据天线数量和帧结构而不同。请参考下表:

RedCap上游和下游峰值速率参考

覆盖方面，因为天线设计的缩水和可穿戴终端的尺寸限制，覆盖范围略有缩水。

传输时延方面，HD—FDD不能同时收发，所以传输时延会增加但是对于RedCap的应用场景来说，这些问题影响不大

值得一提的是，考虑到应用场景和成本，3GPP提出RedCap一次只能工作在一个频段，不需要支持载波聚合或双连接。

差点忘了说价格根据预测，RedCap的模块价格将控制在100—200元之间，远低于目前几百元的5G模块，但高于几十元的NB—IoT模块

RedCap的典型业务场景

目前，根据3GPP R17的标准定义，RedCap支持三种业务场景，分别是可穿戴设备，工业传感器和视频监控。

下表显示了三种场景的具体网络要求:

可穿戴设备，以智能手表为例。

目前市面上主流的智能手表只支持4G，不支持5G因为5G芯片成本太高，发热大，而且eMBB的高速对于手表的屏幕尺寸来说有点多余

有了RedCap，完全可以满足智能手表的视频通话需求，不仅下行带宽足够，上行带宽也远高于LTE Cat.1..

此外，RedCap在尺寸和功耗方面也能满足智能手表的需求。

看看工业传感器。

工业传感器可能大家都不熟悉这个东西有很多种类，包括压力传感器，湿度传感器，运动传感器，温度计，加速度计，驱动器等等

这些传感器广泛应用于工业领域，数量巨大要求可靠性略高，约99.99%但对时延要求并不太高，仅在100ms以内速率，一般不超过2Mbps

毫无疑问，RedCap是可以满足的。

最后，视频监控。

视频监控是物联网的普遍需求，它无处不在。

很多人认为视频监控需要5G实际上，视频监控可以分为许多类别有些是4K/8K超高清，高端监控有的是高清或者标清，属于经济型监控(2—4 Mbps)

在实际应用中，经济型视频监控的比重更大这些都不需要5G用LTE Cat.1/Cat.4和我们的RedCap就够了

除了以上三个场景，还有很多地方可以应用RedCap，比如智能物流，智能电力，智能巡检，智能制造等。

据各大市场咨询机构预测数据，到2025年，国内可穿戴，视频监控，电力行业终端规模可达数千万对于RedCap来说，市场前景广阔

RedCap什么时候可以用于商业用途。

2019年6月，在3GPP RAN #84大会上，RedCap首次作为R17研究项目提出。

2021年3月，3GPP正式批准建立NR RedCap UE标准化项目。

现在2022年6月9日3GPP R17冻结，意味着RedCap R17的标准化完成。

根据经验，标准化后，至少需要1—2年才能实现初步产业化因此，预计到2023年中期，我们将会看到RedCap的早期商业产品

啊，RedCap的标准化还没有完全结束2021年12月，3GPP R18 RedCap的标准化工作已经启动

3GPP RedCap标准化工作流程

R18RedCap的目标是通过对Cat.1/1bis进行基准测试，进一步降低码头复杂性，并最终简化RedCap码头复杂性

换句话说，RedCap的技术未来还有很长的路要走。

好了，这就是关于RedCap的全部内容谢谢你的耐心

参考资料:

2.李飞5R17带来的芯片机遇，半导体行业观察

3.小红帽，来了！》，5GSA

4.5G红帽UE关键技术及标准化进展，许，移动通信，

8.5G红帽技术白皮书，中国移动

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