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。
究竟什么是 RedCap？為什么要引入它？它和現(xiàn)在的 5G 有什么區(qū)別？
且看本文的深入解析……
什么是 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準。
對于 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。
為什么會有 RedCap
5G 搞得好好的，為什么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(lián)網(wǎng)通信）。
eMBB 是 4G 時代 MBB（移動寬帶）的升級，主要側重于網(wǎng)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，就屬于 eMBB 場景。
而 uRLLC 和 mMTC，前者側重可靠性和時延，后者側重連接數(shù)和能耗。兩者都是主要服務于行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，包括工業(yè)制造、車聯(lián)網(wǎng)等垂直行業(yè)領域。
隨著 5G 的不斷商用，人們發(fā)現(xiàn)，以上三大應用場景，仍不能完全滿足需求，出現(xiàn)了未被 cover 住的“盲區(qū)”。
大家應該都注意到了，現(xiàn)階段，5G 在各行各業(yè)的應用落地，進入爬坡期?？此茻峄鸪?，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(fā)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，用戶當然就不愿意買。長此以往，5G 談何發(fā)展？
而且，人們也發(fā)現(xiàn)，大部分的行業(yè)應用場景，其實對速率等指標，并沒有很高的要求。5G 現(xiàn)有的能力，已經(jīng)超出了場景的需求。
于是，行業(yè)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，然后，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 對于 5G 來說，就有點像 NB-IoT/eMTC 對于 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 介于 eMBB（超寬帶）和 LPWA（低功耗廣域網(wǎng)，NB-IoT 等）之間。
RedCap 主要針對的是帶寬、功耗、成本等需求都基于 eMBB 和 LPWA 之間的應用。它的帶寬和通信碼率低于 eMBB，但是遠高于 LPWA。它的功耗和成本高于 LPWA，但是卻又遠低于 eMBB。
▲ RedCap 的能力，非?！熬狻保S色線是 RedCap）
實際上，從目前的實際應用來看，RedCap 并不是需求非常迫切的一項技術。
我之前和大家說過，物聯(lián)網(wǎng)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(jīng) 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(wǎng)做準備。
當 4G LTE 退網(wǎng)，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(xiàn)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(tǒng)設備之間的主要區(qū)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，小于傳統(tǒng) 5G 的 100MHz。
其次，RedCap 減少了收發(fā)天線數(shù)量，并降低了 MIMO 層數(shù)。對于 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(fā)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(fā)，不需要雙工器。不僅節(jié)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，有利于設備的小型化。
第五，RedCap 引入了一些節(jié)省功耗的手段，例如增強的非連續(xù)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(xù)航能力。
基于上述改動，根據(jù)預測，RedCap 相比于 5G 公網(wǎng)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 失去了什么呢？
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(shù)的下降，RedCap 的峰值速率也將大幅下降。
根據(jù) 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(fā)送和接受，傳輸時延會有所增加。不過，對于 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 的覆蓋并不完美。）
差點忘記說價格。根據(jù)預測，RedCap 的模組價格將會控制在 100-200 元（人民幣）之間，遠低于目前大幾百元的 5G 模組，但是會比幾十元的 NB-IoT 模組高。
RedCap 的典型業(yè)務場景
目前，根據(jù) 3GPP R17 的標準定義，RedCap 支持三大業(yè)務場景，分別是：可穿戴設備、工業(yè)傳感器和視頻監(jiān)控。
這三種場景對網(wǎng)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(fā)熱量大，而且 eMBB 的高速率，對于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，上行帶寬也遠遠高于 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 什么時候可以商用？
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(xiàn)在大家面前。
2021 年 3 月，3GPP 正式通過了 NR RedCap UE 標準化（即 Work Item）項目的立項。按計劃，3GPP R17 凍結之時，就是 RedCap 標準化完成之日。
目前，由于新冠疫情的原因，3GPP 陸續(xù)將 R17 的時間表推遲了 9 個月。根據(jù)最新的進展，3GPP R17 將于 2022 年 6 月份凍結。也就是說，RedCap 的標準化，將于明年 6 月完成。
▲ 3GPP R17 時間表
根據(jù)經(jīng)驗，標準化之后，至少要 1-2 年的時間，才能實現(xiàn)初步的產業(yè)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(yè)，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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