轻量化5G能否破解成本痛点？

在5G商用的第四个年头，我国5G已经实现了从基础设施建设到产业链生态发展，再到产业应用探索均已走在世界前列的跨越式发展。据工信部数据，截至2022年底，我国累计建成并开通5G基站231.2万个，基站总量占全球60%以上。

不过，在5G进行商业化的探索过程中，绝大多数的应用场景都主要利用了5G的高传输速率特性。而5G技术的其它先进特性，如高精度授时、高可靠性、非卫星定位等，一方面由于应用场景不成熟，另一方面，由于高传输速率带来的高设备成本、高耗能、高电信资费等因素，一直没有得到非常广泛的利用。

而5G R17版本中引入的最具代表性的技术RedCap（也称作NR-Light）则是通过降低天线数量和最大速率以达到“节能降本”的目的，这也恰好弥补了5G商用过程中面临的高成本、高能耗等弊端。因此，对于物联网产业（m-IOT）中不需要极高传输速率的应用场景来说，5G RedCap无疑具有举足轻重的地位。

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。自R17版本标准冻结后，业界便开始依据标准推动RedCap商用化进程，产业链多方开始进行相关的测试验证和互联互通实验。早在去年11月的相关会议上，中国联通研究院无线技术研究中心总监李福昌曾预估，2023年上半年，业内将推出第一代RedCap商用产品（包括网络设备和芯片模组）；预计2025年，RedCap产业链将逐渐成熟。

如今，5G RedCap的商用化进程似乎比预想的更快一些。就在2月份，全球领先的物联网整体解决方案供应商移远通信正式对外宣布，将推出基于高通骁龙X35 5G调制解调器及射频系统的5G RedCap模组Rx255C系列，该系列产品在尺寸、耗能和成本效益等方面进行了大幅度优化，将直接助力5G中速移动宽带场景的应用探索。

补盲“中间地带”

众所周知，5G定义了三大场景——eMBB针对大带宽应用，支持载波带宽100MHz以上，峰值速率可达10Gbps；uRLLC支持毫秒级时延和超高可靠性；而mMTC是由4G时代的NB-IoT和eMTC演进而来，主要针对带宽小于1.4MHz、速率低于1Mbps的低速率、低成本、低功耗的物联网连接。三大场景目前都已制定完善的标准且在众多物联场景中有了实践基础。但是，三者之间同样还存在一片“中间地带”，这也使得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。

图源：物联网智库

如果说NB-IoT在百亿级低速率物联网领域完成了一场跨入5G时代的“长跑”，那么在未来4G/5G长期共存的时代，具有“承上启下”作用的RedCap将会发挥类似4G时代Cat 1的重要作用，补齐5G中高速大连接的能力，使5G面向各类物联网应用需求形成具备低、中、高、超高分档分级能力的完备技术承载体系。

例如，在5G商用进程中的一个重要目标就是实现工业场景互联互通。但制造业场景非常复杂，设备数量庞大，品类繁杂。以传感设备为例，其包括了压力传感器、湿度传感器、温度传感器、运动传感器、加速度计等众多在未来势必要接入5G网络的设备终端，这对带宽、低延时等都提出了较高的要求。

同时，在3GPP多个技术研究和规范中都曾描述过大规模工业无线传感网络（IWSN）也需适用设备的外形、尺寸较小的特殊要求服务。这类服务虽不需要eMBB那般高速传输，但电池寿命需要达到数年，对能耗要求较高，同时对低延时等网络性能也有高要求。类似需求的还有智慧城市中的监测场景，以及可穿戴设备，例如智能手表、智能手环、健康类设备和医疗监测相关设备，都需要在满足通信需求的前提下缩小终端尺寸。

总结来看，工业无线传感器、可穿戴设备以及视频传输等场景的网络能力需求高于LPWAN（如NB-IoT），但低于uRLCC和eMBB。因此，为了弥补这一中间地带，3GPP在R17版本中定义了对RedCap设备的支持。更重要的是，由于原生于5G，RedCap天然便具有5G NR的优势，支持非常广泛的频段，网络效率更高，还支持波束赋形。

同时，RedCap的设备支持NR载波上的共存，该NR载波可配置为针对eMBB或uRLLC通信性能进行优化。这一优势在工业4.0场景中发挥的淋漓尽致，全自动工厂拥有大量高性能传感器和中低端传感器，因此需要同时支持时间敏感型通信和时延不敏感的通信，而5G网络可统一配置和优化，确保时间敏感通信的性能，同时保证低端传感器设备仍然有效地操作。

应用场景持续刷新

实际上，自5G R17版本标准冻结，产业界便开始紧锣密鼓地推进各项商业化工作，这也从侧面印证了业内对于RedCap抱有较高期望。而商用化的初期首先是要进行技术验证和测试，去年便有多家国内机构完成了RedCap的技术验证。例如，中国信息通信研究院MTNet实验室、IMT-2020（5G）推进组完成全球首个5G R17 RedCap基站与芯片关键技术测试；山东联通在济南莱芜完成全国首个RedCap终端接入5G网络的内场关键技术测试等。

其中，上海电信的测试表明，基于车联移动性场景，实测单小区上行容量可达200+ Mbps，单用户上行峰值100+ Mbps，相同边缘速率下相比4G Cat 4提升覆盖7dB，满足RedCap在车载及穿戴场景下的泛在上行大带宽需求。可以看出，现行条件下的RedCap技术能力优于4G Cat 4，加之5G一张网实现所有物联网的优势，在可以预见的未来，RedCap势必会对4G物联网形成替代。

更重要的是，接踵而来的5G RedCap技术验证还进一步拓展了技术应用的重点场景。此前，3GPP在R17中针对RedCap的场景研究，聚焦于工业无线传感器、视频传输和穿戴设备三大场景，但从验证工作来看，RedCap可应用的场景会远远突破这三类，目前已经蔓延至车联网、智慧港口、智慧电力等场景。

除此之外，RedCap与5G定位的结合也得到了越来越多的关注，这两个在5G R17标准下大放异彩的新贵强强联合，但在实现规模化商用的过程中仍面临着需要解决室内外定位衔接及降低终端芯片功耗与成本两大问题。其中，利用5G一张网的优势可以在无需额外增加辅助技术的基础上轻松解决室内外定位衔接问题，5G定位还能复用现成的5G宏站或室分站，可以节省技术与设备成本；同时，RedCap的轻量化、低功耗、低成本、中高速数据传输优势，可以很好地帮助5G定位完成位置信息传输。

总结来看，无论是对4G Cat 4形成潜在替代，亦或其自身性能优势所带来的5G应用场景补盲，RedCap背后所牵引的广阔发展空间有目共睹，这也是为何从运营商到设备商纷纷加码的原因。相辅而行，产业链生态的快速建设、成熟也将加快RedCap的商业化步伐。目前5G RedCap的商业化进程已经领先于一些稍早期的产业预期了，尤其是对于商用过程举足轻重的底层模组，近日来也迎来新进展。

移远通信推出

RedCap Rx255C系列模组

2月，移远通信宣布正式推出轻量化5G RedCap模组Rx255C系列。该系列新品包含RG255C和RM255C两大版本，具有优越的无线连接和超高可靠性低延迟通信(URLLC)能力，同时对产品的尺寸、耗能和成本效益等方面也进行了大幅度优化。

基于高通骁龙X35 5G平台，Rx255C系列符合3GPP Release 17标准且支持5G独立(SA)模式，在sub-6GHz频段的最大带宽可达20MHz；同时可兼容LTE网络，广泛覆盖全球主流运营商。Rx255C系列的理论下行峰值速率约为220 Mbps，最大上行速率约100 Mbps，足以满足机器人、DTU、无人机、智能港口、智能电网、AR/VR可穿戴设备、学习电脑以及其他中速移动宽带设备对传输速率的需求。

由于支持RedCap技术，Rx255C优化了天线数量，降低发射和接收带宽，并提供64QAM/256QAM(可选)调制方式，因此极大地优化了成本效益和产品尺寸。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取5G功能。同时，Rx255C系列支持L1+L5双频GNSS定位，可为智能终端提供精准定位服务。据悉，移远通信5G RedCap模组Rx255C系列将于2023年上半年提供工程样片。

写在最后

5G RedCap可以说是未来可期，而这一“未来”也已经并不遥远了。在已经启动的R18研究中，RedCap也依旧是其中的一个重点课题，R18将对其进一步进行增强，包括在FR1降低终端带宽至5MHz、降低终端峰值速率，以及能量效率增强和降低功耗，并推进支持RedCap终端的定位功能。长远来看，RedCap具备了4G物联网的大部分功能，能够在一张网络中实现不同等级终端的通信接入，有望在2025年之后开始接棒成为中高速率移动物联网的主力。