模組是一個快速變化的市場,尤其是在5G時代,越來越多的玩家加入到市場的角逐當中,模組廠商要推出技術含量更高的5G模組,就需要緊跟新標準新技術的演進,通過超前的技術布局和巨額的研發投入,構建差異化優勢,從而滿足市場對5G物聯的需求。
當前,我們正處于物聯網連接紅利的起始階段,大量的設備還未被聯網,5G連接的紅利也才剛剛開始。在這一過程中,模組作為連接上游高度標準化芯片與下游高度碎片化應用的中間環節,無疑將會對5G物聯網的發展起到重要作用。
但與此同時,模組是一個快速變化的市場,尤其是在5G時代,越來越多的玩家加入到市場的角逐當中,模組廠商要推出技術含量更高的5G模組,就需要緊跟新標準新技術的演進,通過超前的技術布局和巨額的研發投入,構建差異化優勢,從而滿足市場對5G物聯的需求。
就在上個月,于匈牙利布達佩斯召開的3GPP RAN第96次會議圓滿結束。會上,5G R17標準正式宣布凍結,標志著5G第二個演進版本標準正式完成。作為5G標準第一階段的最后一個版本,R17是5G標準演進過程中一個重要的里程碑。它的凍結為5G帶來了更強的技術性保障。
3GPP RAN第96次會議
從無線接入網的角度來看,R17標準主要包含了三大特征,即商用性能持續得到增強、場景化應用能力得到提升,以及組網優化探索出新的方向。具體來看:
在商用性能方面,R17汲取了5G規模商用實踐中的大量經驗和新要求,實現了標準與應用的閉環,包括對大規模天線技術進行增強,對雙連接和多載波的激活/去激活,對移動性管理進行效率和時延的優化,以及對網絡覆蓋以及終端節能等方面的增強等。
在場景化應用方面,R17針對5G應用場景引入了“新終端”“新網絡”和“新功能”,比如RedCap(Reduced Capability)終端、衛星網絡、高精度定位功能等,進一步拓展了5G應用場景的范圍,降低了5G應用的門檻和可行性。另外R17也對直通鏈路、中繼等進行了增強,加速了5G技術在實際場景中落地的可能。
在組網優化方面,傳統網絡建網成本高、建模難的問題將隨著人工智能技術的引入而得到解決。比如3GPP RAN在R17的SON(自組織網絡)和MDT(最小化路測)中首次探索了5G和AI的融合,加速了自智網絡的實現。除此外,IAB、Smart Repeater等靈活拓撲方面也實現了增強。
總的來說,相較于5G的前兩個版本,R17標準正朝著5G的最終目標演進,讓5G從R15的“有的用”和R16的“能夠用”變為R17的“更好用”,這也將促使5G在創新應用場景上有“更上一層樓”的可能。
此前,工信部等十部門印發的《5G應用“揚帆”行動計劃(2021-2023年)》明確指出,加快彌補產業短板弱項,加快輕量化5G芯片模組的研發及產業化,進一步提升終端模組性價比;實現5G物聯網終端用戶數年均增長率超200%。這一方面需要不斷提升5G的商用可行性,另一方面則需要使5G能夠在更多行業中得到應用和拓展,而R17正是為此而生。
5G RedCap
比如,R17中最受業界關注的5G新特性之一——RedCap。根據3GPP標準化文檔的描述,RedCap主要應用于中高速物聯網場景,包括智能可穿戴設備、工業無線傳感器和視頻監控等業務場景,其速率遠低于eMBB,但高于NB-IoT和eMTC這些低功耗廣域網絡。
比如在智能制造工廠中,5G的超大帶寬和高可靠低時延特性可以實現對工業機器人的精準控制,也能驅動5G+AIoT創新應用提升生產效率。但是,工廠內仍存有大量的傳感器是既用不到如eMBB那般高性能網絡,卻又需要比NB-IoT和eMTC這些低功耗廣域網更高的網絡,典型的比如監控攝像頭、溫濕度傳感器、工業可穿戴設備等。
此時,針對5G打造的新型輕量級RedCap終端就能派上用場,它能滿足低成本、低功耗、中等數據傳輸的物聯網需求。更值得一提的是,預計RedCap模組成本相對eMBB可以降低5倍,規模商用的模組價格可以與Cat.4相當,這將極大滿足業界對低成本5G連接的需求,拓展了5G商業應用的空間。
除此之外,R17中某些新特性的增加或增強,也會使得5G在更多行業中得到拓展。比如新增的NB-IoT和eMTC支持非地面網絡(Non-Terrestrial Networks,NTN)的能力。這對于形成空天一體、海陸空立體式無線覆蓋,實現真正萬物可連接具有重要意義。未來,在廣闊無垠的海上運輸,在深山野林的生態監控,在偏遠地區的資源管控……都將會借助5G物聯而輕松實現。
另外基于直通鏈路增強,R16中對C-V2X(蜂窩車聯網)的PC5設計在R17中也有了更進一步的增強,有助于真正實現車與人、道路、公共基礎設施之間短距離直連通信,讓車聯網、應急/公共安全以及其它機器對機器等鄰近服務應用有快速落地的可能。
當然,雖然R17用更加專業、更加飽滿、更加優質的技術勾勒出了5G美好的商用應用的藍圖,但具體到實際的落地過程中還有諸多挑戰等到解決。其中,模組作為5G落地的關鍵一環尤為重要。
眾所周知,模組并不是針對上游芯片的“二次加工”,其自身實際有著很高的技術壁壘。一款模組的誕生并非僅僅把基帶芯片、射頻芯片、存儲芯片、電容電阻等各類元器件集成到一塊電路板上,提供標準的接口。同時,模組廠商還需要在集成的過程中針對性的對模組產品進行設計,并使其能夠兼容各種新特性來滿足不同客戶的需求。
比如就上述中的RedCap新特性為例,RedCap和5G的關系雖然可以簡單的以NB-IoT與4G的關系進行類比,從技術特性上來看,都是相對于“正統”的裁剪和輕量化,但真的要做這樣一個“減法”卻并不簡單。
5G R17標準針對RedCap達成了低成本、大容量和高效共存、可選支持更多功能三大特性的共識,并在終端能力上,要求從帶寬、天線數目、雙工模式、調制方式、MIMO層數等方面降低終端復雜度,支持RedCap終端的早期識別,DRX增強,RRM測量放松等。這一過程本身就需要模組廠商通過反復設計和不斷調試來達到RedCap所要求的能力,最后如何推動RedCap模組成本達到業界預計的相對eMBB降低5倍、規模商用的模組價格與Cat 4相當的目標,則是模組廠商和生態鏈需要共同面對的又一道難題。
而除此之外,R17還進一步擴展了新的頻段,增強了業務速率、網絡覆蓋、頻譜效率、移動性、功耗、時延等技術指標,這就需要模組廠商在5G模組研發的過程中,更加注重于技術積累、人員投入、新工具和新設備使用等。
不久前,市場研究公司Counterpoint發布的最新全球蜂窩物聯網模組追蹤報告中顯示,中國的三家模組廠商首次支撐起了全球蜂窩物聯網模組出貨量的半壁江山。其中,Counterpoint就針對排名前列的廣和通指出,廣和通正積極地重點部署基于5G AIoT的智能模組,以保持在高價值應用領域的領先地位。
比如就5G RedCap而言,廣和通其實早在去年就已經提前著手進行相關行業標準的研究,并積極將產品研發和5G R17標準相對接。這也反映了廣和通緊隨5G標準,不斷推陳出新的能力。
廣和通5G模組家族圖
當然,回顧廣和通5G產品的發布歷程就能一窺其追隨行業標準的腳步。2019年全球5G商用剛剛啟動,行業發展正處于混沌未開之時,廣和通是全球首批發布5G模組的廠商之一,其發布的第一代工規級5G模組——FG 150/FM150系列,基于高通SDX55 5G調制解調器開發,從而幫助行業迅速打開了5G市場大門,并引領了5G的行業普及和應用。
2020年中,5G R16標準凍結。在時隔不到半年的2021年初,廣和通在行業率先發布了符合3GPP R16標準的5G模組——FG160/FM160系列,并在2022年實現量產。其中,FM160-CN模組也是首款專為國內定制的R16工規級模組。相較第一代5G模組產品,FG160/FM160系列支持了R16標準的5G增強特性,能夠更好的以超可靠性和低時延賦能5G工業互聯網、車聯網、智慧城市等更多垂直行業場景。
因此,站在5G R17標準凍結的當下,有理由相信廣和通會繼續基于新標準、新技術、新特性,不斷在5G產品上突破、創新、迭代,也相信不久的未來,業界就能再次看到廣和通基于5G R17標準所開發的模組產品,比如應用輕量版的RedCap模組,能夠滿足20MHz帶寬、150Mbps下行速率和50Mbps上行速率的要求等,從而帶動5G模組價格進一步降低。