RedCap原理及应用场景
1. 介绍
5G早期，重点主要是高带宽和低延迟。 但早期5G芯片和终端的设计极其复杂，研发投入和终端成本高昂，导致很多实际部署场景难以承受。 对于很多应用场景来说，需要在速度、性能、功耗、成本等方面有效平衡5G设备的性能。 基于这样的实际需求，RedCap诞生了。 2022年6月，随着3GPP Rel-17的冻结，第一版5G RedCap标准正式成立。 作为领先的5G基站解决方案提供商，SageRAN持续研究和布局5G RedCap等前沿技术。
2. RedCap技术的定义
RedCap是Reduced Capability的缩写，是3GPP在5G R17阶段专门研发的新技术标准。 它通过减少终端带宽、发射和接收天线数量、降低调制阶数来降低终端成本和功耗。 RedCap的速率性能介于LPWA（如LTE-MTC/NB-IoT）和5G eMBB之间，基本相当于4G Cat.4； 功耗方面，通过叠加5G相关节能技术，可以实现比4G Cat.4更低的功耗。
图1：RedCap技术能力展示
3. RadCap 的特点和实现
(1) 技术特点
A。 低成本：RedCap 设备在 6GHz 以下频段的最大带宽要求降低至 20MHz。 RedCap减少了所需的接收天线和设备层数，支持1R或2R，大大降低了5G设备芯片和模块的成本。 据测算，RedCap组件成本比eMBB组件低5倍，大规模商用组件价格可与Cat 4组件相媲美。
b. 高容量高效共存：RedCap设备可以通过小区定义的单独初始BWP（带宽部分）和同步独立信号运行在5G网络上，并与eMBB设备高效共存，充分发挥5G网络高带宽、大容量的优势 5G。
C。 高集成度：RedCap数据可以具有在不同频率上接收和发送的能力，使连接更加集成，设备更加紧凑。
d. 多功能：低延迟、切片、定位、低功耗等。
(2) 技术实施
RedCap通过降低带宽、减少MIMO层数、放宽下行链路的调制阶数、减少所需接收分支的最小数量以及允许在所有频段进行半双工（HD）操作来降低基带的复杂性 ，从而降低天线和射频元件的材料成本。 如图2所示，在R17中，RedCap主要削减了以下功能，终端复杂度和成本降低了65%。
图2：RedCap设备与传统5G设备对比
(3) 应用场景
根据3GPP R17标准，RedCap主要支持三大业务场景：可穿戴设备、工业传感器、视频监控。 这三种场景的具体网络需求如图3所示：
图3：三大行业所需的网络能力
a. 可穿戴设备
随着人们对健康关注度的提高，智能手表、智能手环、慢病监测设备、医疗监测设备等产品得到广泛普及。 在这些产品的迭代过程中，迫切需要更强的网络连接、更低的功耗、更小的设备尺寸、更丰富的软件功能。 接手2G网络升级后，LTE Cat.1逐渐拓展其应用场景，也为5G RedCap在可穿戴领域奠定了良好的基础。
b.工业传感器
5G连接已成为新一轮工业互联网和数字化浪潮的催化剂，可以灵活部署网络、提高生产效率、降低维护成本、保障运行安全。 在这些应用场景中，存在大量的温湿度传感器、压力传感器、加速度传感器、远程控制器等，这些场景对网络服务质量的要求比LPWAN（包括NB-IoT、e-MTC等）更高， 但低于URLLC和eMBB的能力。
C。 视频监控
c. 视频监控
在智慧城市领域，涵盖各个垂直应用行业的数据采集和处理，以便更有效地监控和控制城市资源，为城市居民提供各种便捷服务。 例如，在摄像机的部署中，有线部署的成本越来越高，无线部署越来越普及。 涉及城市交通、城市安防、城市管理等多个场景，以及智能工厂、家庭安防、办公环境等应用。
d. 其他的
除了上述三大场景外，RedCap还可以应用于智能物流、智能电力、智能检测、智能制造等领域。
图4：RedCap主要应用场景
4. SageRAN 的 RedCap 功能
据行业机构透露，RedCap预计将在2024年上半年推出商用产品，吸引更多行业客户的关注和投资。 2022年以来，SageRAN不断深化RedCap技术，预计2023年底发布支持R17 RedCap功能的协议栈版本，完成RedCap关键技术的验证。 未来，SageRAN将与行业合作伙伴共同推动RedCap技术的商用发展，加速行业标准、网络、设备的成熟，帮助部署特定行业的应用，推动行业数字化转型升级。
