（CWW）第五代移動通信技術（5G）定義了增強型移動寬帶（eMBB）、海量機器類通信（mMTC）和超可靠低延遲通信（uRLLC）三大應用場景，以滿足不同用戶的差異化需求。然而隨著技術應用的深入，在視頻監控、可穿戴設備等一些中高速應用場景中，5G新空口（NR）并不能滿足其需求，5G技術需要進一步優化。因此，第三代合作伙伴項目（3GPP）在Release-17（R17）版本中定義了“輕量化5G”（ReducedCapability，RedCap）。

Redcap標準演進

(相關資料圖)

為了滿足eMBB、mMTC、uRLLC三大場景的業務需求，3GPP在R15版本中首次引入5G NR無線接入技術，并在R16版本中進一步增強了5G NR相關技術。

然而，在一些中高速率物聯網應用場景（如智能手表等可穿戴設備、壓力傳感器、運動傳感器等工業無線傳感器，智能城市、工業視頻監控等），5G NR技術難以做到適配。因此3GPP又在R17版本中定義了RedCap，以滿足中高速率物聯網應用場景的需求。

在繼承5G NR關鍵特性的同時，RedCap降低了對數據速率、時延等的要求，而在設備成本、復雜性、功耗等方面有所提升。RedCap與eMBB、uRLLC和mMTC典型性能比較如圖1所示。

在時延方面，uRLLC的目標時延為1ms，而RedCap應用在工業傳感器的目標時延低于100ms，視頻監控的目標時延低于500ms。

在傳輸速率方面，eMBB的目標峰值速率在下行鏈路中可達20Gbit/s，在上行鏈路中可達10Gbit/s。而要求最高的RedCap應用（例如可穿戴設備），其下行鏈路要求為150Mbit/s，上行鏈路要求為50Mbit/s。

在電池壽命方面，mMTC的目標是10~15年，而對于RedCap應用來說，工業傳感器的目標是幾年，可穿戴設備的目標是一到兩周。

R18標準中RedCap技術的性能有望進一步增強，RedCap也將對標4G Cat1/1bis（專為4GLTE物聯網應用而設計的終端類別），通過縮減業務帶寬、降低峰值速率等方式降低終端復雜度，并拓展智能電網、健康監測等新的應用領域。

RedCap技術特點

終端復雜度降低

目前RedCap的許多業務都可以由低等級LTE終端替代，這些LTE終端的硬件要求比NR終端更為簡單。因此，需要引入一種復雜性較低的NR終端，以更好地適配現有5G網絡。在R17版本中，相對于常規的5G NR終端，RedCap技術在減少最大終端帶寬、減少終端的最小天線配置、放寬最大下行調制階數和支持FDD頻段的半雙工操作等方面進行了簡化。

與常規NR終端相比，RedCap終端預計可將低頻段或中頻段（FR1）終端的調制解調器復雜度降低約65%，將高頻段（FR2）終端的調制解調器復雜度降低約50%，同時保持足夠高的峰值數據速率，以便服務于要求更高的物聯網應用場景。

節能技術優化

3GPP在R17版本中為RedCap終端引入了擴展不連續接收（eDRX）機制和放寬無線資源管理（RRM）的方式延長電池壽命。

1.擴展不連續接收（eDRX）機制

在物聯網中，終端和網絡之間的數據流量通常具有間歇性或突發性。在數據包到達前，接收機處于不活動狀態；而當接收機需要接收數據流量時，則需要進入連續活動期。在R15版本中，3GPP為NR引入了不連續接收（DRX）機制，允許終端在不活動期間進入“休眠”狀態。

在空閑和非活動無線電資源控制（RRC）狀態下，配置DRX的終端基于DRX周期在尋呼時機監視下行控制信道（PDCCH），以接收尋呼消息的調度信息。終端可以在剩余時間內進入省電狀態（例如關閉接收器），從而顯著降低功耗。

在R17版本中，RedCap引入了eDRX機制以進一步優化節能效果。eDRX在DRX機制基礎上，采用了更長時間的休眠模式，以此降低功耗、獲得更高的續航能力。終端在休眠周期結束之前無法響應，因此在配置eDRX周期時，終端喚醒頻率較低，并且不強制要求在休眠周期期間監控尋呼消息和通知。但eDRX技術在顯著降低終端功耗的同時，也存在增加下行鏈路時延等問題。

由于RedCap沒有像eMBB、uRLLC應用那樣的低時延要求，因此可以犧牲時延性能來提高電池壽命。此外，當上行鏈路中有數據活動時，終端無法保持在休眠狀態。因此，上行鏈路中的數據傳輸越頻繁，電池壽命的性能提升就越小。

2.無線電資源管理（RRM）測量放寬

在5G網絡中，終端會對基站廣播的下行鏈路信號執行RRM測量。由于接收機（有時還包括發射機）需要始終保持活動狀態，因此該過程會消耗終端中的能量。要想延長終端電池壽命，可以通過放寬RRM測量（即允許RedCap終端降低執行測量的頻率）以減少消耗。結合eDRX和RRM放寬，可大大延長RedCap終端電池壽命，為物聯網實際應用提供堅實基礎。

產業生態發展情況

近年來，RedCap產業生態建設不斷提速。自2023年第二季度起，高通、MTK、紫光展銳、翱捷等芯片廠商不斷加大RedCap芯片研發力度，芯片商用進程加速；2023年2月至5月間，RedCap模組由原先的1款增加至6款，聯通雁飛、美格、廣和通等廠商的RedCap模組陸續問世；2023年4月至6月，南瑞配網自動化終端、中移物聯企業網關、中微普業工業網關等RedCap終端相繼推出，短短一個季度RedCap終端就由3款增加至21款。

相較于常規NR終端，RedCap具有低復雜度、低成本等優點。在價格方面，RedCap相關芯片模組的成本也有望大幅下降，預計未來將與LTE Cat.4模組的價格看齊，未來幾年的RedCap模組價格預測如表1所示。

RedCap的推出使得由RAN和核心網組成的5G獨立網絡能夠滿足行業數字化和業務轉型的各種需求。同時，RedCap還將擴展5G應用場景和范圍，將更多終端連接到5G網絡中。

試點應用情況

自2023年第一季度5G RedCap首次商用發布以來，越來越多的RedCap模組逐漸投入到生產與應用中。國內運營商結合網絡升級和部署情況，開始在多城市進行智慧社區、智慧漁排等應用場景的試點工作。

（1）智慧社區

目前，廈門、深圳等多個城市已完成RedCap視聯網商用驗證，5G RedCap模組成功應用在視聯網中的AI垃圾分類、城管智能執法監控、城市智能管理等場景中。

（2）智慧漁排

國內多個沿海城市已經開展RedCap智慧漁排試點項目，通過智慧監控管理平臺，納管接入漁排視頻采集RedCap模組及終端，為用戶提供全天候監控服務，并依托人工智能技術，分析拍攝的高清視頻、設置電子圍欄、提供防落水人工智能識別，實時提醒工作人員潛在風險。

（3）智慧電力

在電力領域，運營商開展多項RedCap智慧電力試點項目，連片開通電力硬切片、進行RB資源預留，同時結合硬切片基站，開通RedCap功能，通過智慧電廠管理運維系統，滿足電力業務需求。

總結

RedCap的推出將促進更多廠家生產出成本/復雜性更低、尺寸更小、電池壽命更長的新模組、新終端，進一步擴展5G設備生態系統。作為匹配寬帶物聯網細分市場的新技術，RedCap能夠在一些NR終端功能溢出的非高端物聯網業務中完美“勝任”。預計R18版本將繼續簡化RedCap終端，進一步降低終端成本與復雜性，同時為R17版本提供改進的技術方案，將RedCap擴展到更多業務領域。

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