RedCap呼之欲出，模組廠商為“元宇宙”實現再加碼
作者 | 物聯網智庫2021-11-24
如果說2021年科技圈什么最火，那一定非“元宇宙”莫屬了。自Facebook改名Meta以來，國內外越來越多的企業紛紛加入到布局元宇宙的行列。但事實上，元宇宙的概念并不算新鮮，它最早來自于1992年美國著名科幻作家尼爾·斯蒂芬森的著作《雪崩（Snow Crash）》中，時隔29年，元宇宙突然爆火到底是什么原因呢？
其實，元宇宙再次強勢進入人們視野，與其底層技術的進步有著莫大的關系，包括AR/VR、云計算、物聯網、5G、人工智能、數字孿生等等。其中，5G作為重要的連接基礎，是元宇宙場景得以實現的關鍵。而隨著5G標準逐步演進到R17版本，RedCap的誕生為邁入元宇宙又奠定了一個重要的基礎。
根據清華大學發布的《2020-2021年元宇宙發展研究報告》，5G是目前被看作實現元宇宙的重要通信基礎，憑借其高帶寬、低時延、海量連接能力和低功耗，為元宇宙所需的大量應用創新提供必要支持。
其中高帶寬是以5G eMBB特性為主，針對4G時代MBB的升級，而低時延、海量連接能力和低功耗則是以5G uRLLC和mMTC特性為主，針對大量物聯網行業應用而專門設計。
按照5G國際標準不同版本階段性特征，R15版本聚焦高速率大帶寬應用，R16版本聚焦高可靠低時延應用，R17版本聚焦中高速大連接應用。目前從短期來看，5G低速大連接部分所使用的標準實際上延續的是4G的NB-IoT和eMTC，中速率部分則靠LTE Cat.1支撐，可見5G在中低速率大連接中并沒有實現完全的覆蓋。從長遠來看，未來5G發展必須要補齊這些空缺，以便在4G退出歷史舞臺后仍能滿足市場上對差異化連接的需求。
另一方面，今年工信部發布《5G應用“揚帆”行動計劃（2021-2023年）》（下稱“行動計劃”），其中對未來三年我國規?；l展5G提出了明確目標和指導。眾所周知，5G規模化的一個重要參考標準就是5G芯片和模組的出貨，但從目前來看，這兩大行業在實現5G規模化的發展路上面臨如5G關鍵技術待突破、5G芯片/模組成本高等諸多挑戰，尤其是在5G發展的關鍵時期，需要相關產業能尋找到既能保證芯片/模組性能又能降低成本要求的解決方案，滿足各行各業差異化需求。
因而，即將在明年年中凍結的5G R17版本中，相關專家專門研究了一種新技術標準——RedCap，全稱為Reduced Capability，意味降低能力的意思。該工作項目在2020年12月的3GPP RAN全體會議上獲得了批準，并將在R17標準中正式亮相。
RedCap主要針對的領域有三大類，即智能可穿戴、工業無線傳感器和視頻監控，因為這三大領域對于數據速率的要求遠低于增強移動寬帶，但又高于NB-IoT、LTE-M等低功耗廣域網的要求。因此從技術特性來看，RedCap是介于eMBB和LPWA之間的一種新技術，以保證其在性能、能耗和成本等能力上實現均衡。
比如，目前已知的針對低時延的場景無非像自動駕駛、工業機器人控制、遠程醫療中的遠程手術等等。而還有大量的工業無線傳感器、視頻攝像頭以及可穿戴設備實際上是無需極低的時延來保障的，但同時，這些設備往往也需要較高的帶寬來保證數據的傳輸，而NB-IoT等技術又無法勝任。
以智能可穿戴設備為例，目前如可穿戴手表大多支持4G蜂窩聯網，甚至中低端手表仍在支持3G甚至2G GSM連接，而這樣的連接難以滿足現階段消費者對智能手表通信速度的需求，比如大量智能手表開始支持視頻通話等功能，因而就需要RedCap來實現。
從速率來看，RedCap理論支持的下行在單鏈路20MHz帶寬下可達85Mbps，足以滿足智能手表中諸如視頻通話的需求。而更重要的是，RedCap還有50Mbps的下行速率，又能滿足行業應用中如視頻監控中高清視頻的上傳需求等。
相比同樣定位于中速率場景的LTE Cat.1而言，RedCap在上下行速率上幾乎擁有高達10倍的提升，因而也將能更好的承擔5G時代中速率場景的連接需求。此外，RedCap還在天線設計、MIMO層數、調制方式等方面進行了改良，為物聯網設備帶來了更低的功耗。
模組廠商在行動!助推5G規模化
《行動計劃》在加快彌補產業短板弱項中提到，“加快輕量化5G芯片模組和毫米波器件的研發及產業化，進一步提升終端模組性價比，滿足行業應用個性化需求，提升產業基礎支撐能力?！?/strong>RedCap的到來為這些具體工作的推進奠定了條件，筆者也相信RedCap有機會更快地應用于物聯網行業。
首先來看，RedCap之于5G就如NB-IoT之于4G一般，從技術特性來看，無論是RedCap還是NB-IoT都是其對應的傳統移動通信技術上的“輕量版”，NB-IoT犧牲了速率保障了其低功耗能力，而RedCap同樣如此。雖然RedCap失去了時延、速率以及覆蓋能力方面的部分優勢，但根據預測，RedCap相比5G公網終端，在基帶和射頻側大約可降低70%左右的成本，這對支持更廣闊的物聯網行業具有重要價值。
另外來看，以往NB-IoT一直以來為人津津樂道就是其快速的發展和成熟商用，其從標準制定到落地商用，僅用三年時間便走過了傳統移動通信十年的路程，而這一過程有望在RedCap的發展中被復制。
在芯片領域，在今年6月底于巴塞羅那舉行的世界移動技術大會（Mobile Woeld Congress）上，高通就已經展示了其5G RedCap的原型系統；在模組領域，廣和通也已經率先在5G RedCap方面發力，提前啟動了RedCap行業標準的研究，并將產品研發和R17標準對接，以滿足市場所需。
當然，像廣和通這樣的模組企業率先發展RedCap也是5G產業規?；l展的關鍵。在今年發布的《行動計劃》中已經對5G發展提出了具體的目標，包括在個人用戶普及率上超過40%，用戶數超過5.6億戶；5G物聯網終端用戶數年均增長率超過200%。這些目標與芯片/模組行業之間有著密切的聯系，如前文提到芯片/模組的市場出貨量在一定程度上反映了5G連接的規模。
首先，基于R17的RedCap對于降低5G行業應用的模組成本具有重要意義，而成本也正是目前制約5G規?；l展的一個重要因素，基于RedCap的5G模組價格會遠低于現階段成本上千的5G通用模組，這對成本敏感型的應用推廣起到了非常關鍵的作用。
其次，基于R17的RedCap使5G模組更趨于低功耗，不僅填補了5G中速率覆蓋空白，更有助于推動現階段對5G要求不高的應用升級為5G，為中速率物聯網市場創造更多可能。
據筆者了解，廣和通正研發精簡化、定制化的5G模組，以及推動模組軟硬件符合RedCap演進，朝著更低功耗、更低成本，操作系統更趨向靈活定制等方向深耕，隨著5G R17標準版本的凍結，供應鏈已經做好準備，為推動5G連接規?；於ɑA。
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