什麼是 RedCap

隨著3GPP R17版本的不斷推進，一個新的名詞逐漸開始熱門起來，那就是RedCap。究竟什麼是RedCap?為什麼要引入它?它和現在的5G有什麼區別?

什麼是RedCap

RedCap，全名是Reduced Capability，中文意思是“降低能力”。它是3GPP在5G R17階段，專門立項研究的一種新技術標准。

對於RedCap這個名字，大家可能覺得比較陌生。其實，它此前的名字，可能有讀者聽說過，就是NR light(NR lite)。

說白了，RedCap就是輕量級的5G。

值得一提的是，國內有些文章將RedCap全名說成是Reduced Capacity。這顯然是不對的，Capacity的意思是容量，Capability是能力。

為什麼會有RedCap

5G搞得好好的，為什麼要搞一個輕量級的版本呢?原因如下：

眾所周知，5G分為三大應用場景，分別是eMBB(增強型移動寬帶)、uRLLC(低時延高可靠通信)、mMTC(海量物聯網通信)。

eMBB是4G時代MBB(移動寬帶)的升級，主要側重於網絡速率、帶寬容量、頻譜效率等指標。目前我們使用的5G手機通信，就屬於eMBB場景。

而uRLLC和mMTC，前者側重可靠性和時延，後者側重連接數和能耗。兩者都是主要服務於行業互聯網，包括工業制造、車聯網等垂直行業領域。

隨著5G的不斷商用，人們發現，以上三大應用場景，仍不能完全滿足需求，出現了未被cover住的“盲區”。

大家應該都注意到了，現階段，5G在各行各業的應用落地，進入爬坡期。看似熱火朝天，但實際上阻力很大。

其中，最大的阻力之一，就是5G終端芯片和模組的高昂成本。

5G終端芯片和模組，設計極為復雜，研發門檻極高，投入成本巨大。它們的價格，也一直居高不下。

價格下不來，用戶當然就不願意買。長此以往，5G談何發展?

而且，人們也發現，大部分的行業應用場景，其實對速率等指標，並沒有很高的要求。5G現有的能力，已經超出了場景的需求。

於是，行業就提出，是不是可以重新做一下成本與性能的平衡，適當犧牲一點指標，降低一些要求，然後，降低一點成本?

就這樣，RedCap(NR light)誕生了。

上面我所說的話，大家是否覺得有點耳熟?

沒錯，我當年科普NB-IoT/eMTC的時候，用過同樣的描述。只不過，今天，4G變成了5G，而RedCap對於5G來說，就有點像NB-IoT/eMTC對於4G。

換言之，NB-IoT/eMTC是閹割版的4G，而RedCap，是閹割版的5G。

從技術特性上來說，RedCap介於eMBB(超寬帶)和LPWA(低功耗廣域網，NB-IoT等)之間。

RedCap主要針對的是帶寬、功耗、成本等需求都基於eMBB和LPWA之間的應用。它的帶寬和通信碼率低於eMBB，但是遠高於LPWA。它的功耗和成本高於LPWA，但是卻又遠低於eMBB。

RedCap的能力，非常“均衡”(黃色線是RedCap)

實際上，從目前的實際應用來看，RedCap並不是需求非常迫切的一項技術。

我之前和大家說過，物聯網分為高速、中速和低速。RedCap，實際上對應的更多是中速或中高速。目前，LTE Cat.1以及Cat.4，已經cover住了這部分需求。

“631”結構

專家們提出RedCap，是有長遠打算的。說白了，RedCap，更多是為將來4G LTE退網做准備。

當4G LTE退網，NB-IoT、eMTC、Cat.1、Cat.4都將不復存在。此時，RedCap就將起到替代的作用。

RedCap是如何實現低成本的?

來到本文的關鍵部分，RedCap究竟是如何被閹割Reduced的。

下面這個表格，顯示了5G RedCap設備和5G傳統設備之間的主要區別。

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，小於傳統5G的100MHz。

其次，RedCap減少了收發天線數量，並降低了MIMO層數。對於Sub-6GHz頻段，RedCap終端的接收鏈路可減少為1個或2個，相應下行MIMO降低為1層或2層接收。這樣一來，就降低了對終端射頻收發信機和基帶處理模塊的能力要求。

第三，RedCap采用了64QAM這種更簡單的調制方式，同樣意味著對射頻和基帶的要求大幅降低。

第四，RedCap 采用半雙工FDD(HD-FDD)，可以在不同時刻在不同頻率上進行收發，不需要雙工器。不僅節約了成本，還獲得了更好的集成能力(雙工器一般都比較大)，減小了對設備空間的占用，有利於設備的小型化。

第五，RedCap引入了一些節省功耗的手段，例如增強的非連續接收特性(eDRX)，采用更長的休眠模式，讓終端減小功耗，獲得更高的續航能力。

基於上述改動，根據預測，RedCap相比於5G公網終端，在基帶和射頻側大約有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。

說完好的，再說不好的。RedCap失去了什麼呢?

首先是速率。隨著終端帶寬的下降，MIMO接收的簡化，以及最高調制階數的下降，RedCap的峰值速率也將大幅下降。

根據3GPP TS36.306中給出的UE峰值速率計算方法，RedCap的理論峰值速率大約是80~90Mbps左右。

覆蓋能力方面，因為天線設計的縮水，加上可穿戴終端的尺寸限制，覆蓋能力略有縮水。

傳輸時延方面，HD-FDD不能同時發送和接受，傳輸時延會有所增加。不過，對於RedCap的應用場景來說，這些問題都沒有太大影響。

值得一提的是，考慮到應用場景和成本，3GPP提出RedCap一次只能在一個頻帶內工作，不需要支持載波聚合或者雙連接。(當然了，早期的RedCap終端，肯定是雙模的，畢竟5G的覆蓋並不完美。)

差點忘記說價格。根據預測，RedCap的模組價格將會控制在100-200元(人民幣)之間，遠低於目前大幾百元的5G模組，但是會比幾十元的NB-IoT模組高。

RedCap的典型業務場景

目前，根據3GPP R17的標准定義，RedCap支持三大業務場景，分別是：可穿戴設備、工業傳感器和視頻監控。

這三種場景對網絡的具體需求，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。因為5G芯片成本太高，發熱量大，而且eMBB的高速率，對於手表的屏幕尺寸來說，有點多余。

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，上行帶寬也遠遠高於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。

RedCap什麼時候可以商用?

2019年6月，在3GPP RAN #84會議上，RedCap被首次作為一個R17 Study Item(研究項目)出現在大家面前。

2021年3月，3GPP正式通過了NR RedCap UE 標准化(即Work Item)項目的立項。按計劃，3GPP R17凍結之時，就是RedCap標准化完成之日。

目前，由於新冠疫情的原因，3GPP陸續將R17的時間表推遲了9個月。根據最新的進展，3GPP R17將於2022年6月份凍結。也就是說，RedCap的標准化，將於明年6月完成。

3GPP R17時間表

根據經驗，標准化之後，至少要1-2年的時間，才能實現初步的產業化。所以說，預計到2023年的年中(或者2024年年初)，我們將看到RedCap的早期商用化產品。

目前，國內包括紫光展銳等芯片企業，都在做RedCap方面的布局，相信會及早推出商用芯片。有了芯片，就會有模組和產品。

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