5G Red Cap全称5G Reduced Capability,是3GPP在5G R17阶段,专门立项研究的一种新技术标准。Red Cap技术降低了设备复杂性与设备成本,改善了设备功耗,数据传输速率也保持在稳定范围。5G Red Cap技术也补齐了5G中高速大连接能力,使5G面向各类物联网应用需求形成了具备低、中、高、超高分档分级能力的完备技术承载体系。通过将最大传输带宽缩减至20MHz、裁剪收发天线数目(最低1T1R)、降低上下行最大调制阶数(如64QAM),承载高速率的物联网业务。
5G物联技术承载体系
来源:中国移动,挚物产业研究院整理
目前,国家大力推进包括5G在内的新基建。2021年11月,工信部发布《“十四五”信息通信行业发展规划》,提出“到2025年,信息通信行业整体规模进一步壮大,发展质量显著提升,基本建成高速泛在、集成互联、智能绿色、安全可靠的新型数字基础设施,创新能力大幅增强,新兴业态蓬勃发展,赋能经济社会数字化转型升级的能力全面提升。”工信部在《5G应用“扬帆”行动计划》中部署开展5G产业基础强化行动,提出加快推进5G+信息消费、5G+工业互联网、5G+智慧城市等15个垂直行业发展,在智能安防监控、新型穿戴设备、远程操控设备、高清视频监控等众多应用领域的广覆盖低成本场景普及5G技术和应用。5G RedCap由4G Cat.1与Cat.4技术演进而来,具有低成本、高可靠、低时延、高速率等特点,可广泛应用于视频监控、智能穿戴、工业R18传感等领域。预计未来5G RedCap连接数将增长至十亿级别。
2022年3月,IMT 2020(5G)推进组第23次会议明确开展RedCap 关键技术研究,制定试验规范,构建测试系统,分阶段组织RedCap 关键技术与端到端测试,推动产业发展。随着2022年6月R17宣布冻结标准,进入审批流程,新一代的面向工业物联网及可穿戴设备的5G技术将加速5G的应用和普及,极大地提高生产效率和实现可控管理。国内Redcap产业的推进整体提前半年,各大运营商计划2022年底将开展5G Redcap的网络及终端互联互通测试;2023年Q1将进行Redcap终端集采,现网进行R17的规模升级和网络优化,预计在2023年下半年实现商用,这将极大的推动Redcap的产业链的成熟,加速中国5G工业物联网及行业应用的普及和规模化商用。同时5G网络的覆盖将更加有广度和深度,采用700MHz对山区景区进行深度覆盖,2.6GHz进行广域覆盖,加上4.9GHz进行热点覆盖。
面向多样化的5G目标场景,3GPP提出了三类RedCap典型应用场景,分别为工业无线传感器、视频监控和可穿戴设备。
工业无线传感器设备包括工业环境中的压力传感器、湿度传感器、运动传感器、温度计、加速度计、驱动器等。其工业无线传感器需要业务可用性达到99.99%,业务端到端时延小于100ms,设备静止时的参考速率要求小于2Mbps,用例电池使用寿命至少可持续几年。
视频监控在5G城市管理、工业/农业或各类区域监测场景中存在监控需求。视频监管在解决安全风险问题、提升管理手段,从而更有效地管控城市资源等方面提供帮助。通过将5G终端模组与监控摄像机集成,为视频监控提供灵活、低成本的回传手段。视频监管要求经济型视频监控的参考速率保持在2-4Mbps,高端型视频监控保持在7.5-25Mbps,业务量以上行为主;视频监控业务的时延要求小于500ms;通信可靠性要求在99%-99.9%之间。
可穿戴设备主要包括智能手表、智能手环、医疗监控设备等,普遍要求设备体积小、功耗低。其要求下行参考速率为5-50Mbps、上行参考速率为2-5Mbps,下行峰值速率为150Mbps、上行峰值速率为50Mbps;电池的理想工作续航为数天甚至1-2周。