一文帶你深入剖析RedCap技術(shù)

隨著 3GPP R17 RedCap 標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)，業(yè)界對(duì) RedCap 的關(guān)注度也與日俱增。如何將 RedCap 技術(shù)引入服務(wù)于千行百業(yè)，則需要明確 RedCap 在 5G 承載體系中的能力定位并探究當(dāng)前 5G 行業(yè)發(fā)展的痛點(diǎn)需求，從而結(jié)合 RedCap特性優(yōu)勢(shì)，加速 RedCap 產(chǎn)業(yè)成熟及技術(shù)落地，最終賦能千行百業(yè)“數(shù)智化”轉(zhuǎn)型。

RedCap 的理念是使用戶設(shè)備既能從 5G NR 大規(guī)模部署中受益，又不必支持所有的 5G NR 功能，在功能與成本和功耗之間實(shí)現(xiàn)良好平衡。其典型應(yīng)用場(chǎng)景分別為：工業(yè)無(wú)線傳感器、視頻監(jiān)控、可穿戴設(shè)備。

RedCap關(guān)鍵技術(shù)研究

RedCap 作為 5G 輕量級(jí)終端，其獨(dú)特性在于以下幾個(gè)方面：

相較于傳統(tǒng) 5G 終端，RedCap 終端剪裁后終端復(fù)雜度可降低約 60%，大大降低了終端復(fù)雜度；

RedCap 的各項(xiàng)能力特性確保了其可基于 5G 現(xiàn)網(wǎng)平滑升級(jí)引入；

最為關(guān)鍵的是 RedCap 延續(xù)了 5G NR 的各類(lèi)優(yōu)秀特性，如低時(shí)延、高可靠性、業(yè)務(wù)保障低功耗、強(qiáng)覆蓋等諸多優(yōu)勢(shì)，可針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景按需引入，有效滿足業(yè)務(wù)需求。

終端復(fù)雜度降低

RedCap 的終端復(fù)雜度的降低，可從縮減 UE 帶寬、減少收發(fā)天線數(shù)量、降低調(diào)制階數(shù)、調(diào)整雙工模式等方面有效降低終端復(fù)雜度。相較于傳統(tǒng) 5G 終端，按照上述技術(shù)手段對(duì)終端進(jìn)行剪裁，整體帶來(lái) RedCap 終端復(fù)雜度降低可達(dá)到 60%左右，具體如下：

最大帶寬：

在 FR1 頻段上，基于 NR UE 的 100MHz 帶寬，將 RedCap UE 支持的最大帶寬縮減為 20MHz，適用于業(yè)務(wù)需求相對(duì)低的 5G 終端通信使用；

天線能力：

在傳統(tǒng) NR UE 支持 2T4R 天線的基礎(chǔ)上，將 RedCap UE 的天線數(shù)量降低至 1T1R 或 1T2R；

最大調(diào)制階數(shù)：

在 NR 終端支持 256QAM 的基礎(chǔ)上，調(diào)整對(duì) RedCap 終端調(diào)制階數(shù)的要求，上下行最大調(diào)制階數(shù)最低可支持 64QAM；

雙工模式：

支持 FD-FDD 和 TDD，并且在 NR 雙工通信的基礎(chǔ)上針對(duì) RedCap UE 引入了半雙工模式；

PDCP SN 及 RLC-AM SN 長(zhǎng)度：

為了降低 RedCap UE 緩存的要求，將傳統(tǒng)的 18 比特調(diào)整為 12 比特。

能力特性研究

基本能力特性

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，引入 RedCap 設(shè)備的主要影響是在隨機(jī)接入信道（RACH）過(guò)程中和設(shè)備保持連接期間，網(wǎng)絡(luò)需要適應(yīng)其特定功能。如表所示，匯總了處理這些過(guò)程所需要的新信息元素（IE）。

（一）駐留與接入控制特性

RedCap UE 可駐留于支持 RedCap UE 的小區(qū)，且網(wǎng)絡(luò)可以針對(duì)不同類(lèi)型的 RedCap UE，如 1Rx/2Rx 終端進(jìn)行限制。面向 RedCap 終端的接入控制特性 具體特性包括：系統(tǒng)信息中通過(guò)包含 IFRI（IntraFreqReselectionRedCap：allowed, notAllowed）來(lái)指示是否允許 RedCap UE 小區(qū)選擇（重選）到同頻小區(qū)，同時(shí)具備面向 1Rx/2Rx 的 RedCap UE 的接入允許/拒絕設(shè)置；在Msg3/MsgA中加入LCID標(biāo)識(shí)，用于指示和識(shí)別RedCap設(shè)備。

（二）移動(dòng)性特性

針對(duì)可穿戴等有移動(dòng)性需求的業(yè)務(wù)應(yīng)用，RedCap 對(duì)于移動(dòng)性的支持必不可少，包含小區(qū)選擇、重選及切換，同樣歸屬于 RedCap 基礎(chǔ)特性。

高效接入特性

（一）終端識(shí)別特性

終端識(shí)別特性有助于使 5G 網(wǎng)絡(luò)在不同階段都能快速識(shí)別出 RedCap 終端類(lèi)型，從而及時(shí)采取相應(yīng)策略，允許/拒絕5G RedCap 終端。

（二）初始 BWP 配置

BWP 作為 5G 網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)獨(dú)特特性，在初始 BWP 配置上網(wǎng)絡(luò)在 RedCap 終端高效接入以及與傳統(tǒng) 5G 終端兼容共存方面均提供了強(qiáng)大支持。與傳統(tǒng) 5G 終端兼容共存方面，當(dāng)系統(tǒng)從終端節(jié)能考慮為傳統(tǒng) 5G 終端配置初始 BWP 不超過(guò) 20MHz 時(shí)，從兼容共存和資源共用考慮，系統(tǒng)可將傳統(tǒng) 5G 終端初始 BWP 配置提供給 RedCap 終端，RedCap 終端和傳統(tǒng) 5G 終端共享初始 BWP。

（三）專(zhuān)用 BWP 配置

BWP 作為 5G 網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)獨(dú)特特性，在專(zhuān)用 BWP 配置上網(wǎng)絡(luò)著重在 RedCap 終端高效接入上提供了強(qiáng)大支持。網(wǎng)絡(luò)會(huì)為進(jìn)入 RRC 連接態(tài)的 RedCap 終端配置獨(dú)立上行或下行專(zhuān)用 BWP，同時(shí)在下行專(zhuān)用 BWP 不包含 CD-SSB 時(shí)，可為專(zhuān)用 BWP 配置 NCD-SSB，能夠保證 RedCap 終端在當(dāng)前 BWP 下基于 Msg1 識(shí)別 Msg3 識(shí)別 終端能力上報(bào)識(shí)別，NCD-SSB 進(jìn)行 RLM、BFD 等測(cè)量。

功耗優(yōu)化特性

針對(duì)可穿戴設(shè)備等終端功耗敏感的特點(diǎn)，RedCap 圍繞降低功耗進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包含 RRM 測(cè)量放松機(jī)制及擴(kuò)展非連續(xù)接收（eDRX）功耗優(yōu)化特性。

1）RRM 測(cè)量放松：

網(wǎng)絡(luò)通過(guò)系統(tǒng)消息通知終端 RRM 測(cè)量放松的觸發(fā)條件，使偏靜止且處于小區(qū)中心區(qū)域的終端在滿足觸發(fā)條件時(shí)，可放松對(duì)于鄰區(qū)的 RRM 的測(cè)量，以達(dá)到節(jié)省終端功耗的目的。

2）eDRX：

為了進(jìn)一步減少終端功耗，RedCap 引入了 eDRX 節(jié)電特性，即延長(zhǎng)終端監(jiān)聽(tīng)尋呼的周期，不監(jiān)聽(tīng)尋呼時(shí)終端進(jìn)入休眠狀態(tài)。針對(duì) RRC_IDLE 狀態(tài)下 RedCap 終端，eDRX 周期最大擴(kuò)展至 10485.76 秒， RRC_INACTIVE 狀態(tài)下 RedCap 終端，eDRX 周期最大擴(kuò)展至 10.24 秒，采用更長(zhǎng)的 eDRX 周期可增加終端睡眠時(shí)長(zhǎng)，降低終端待機(jī)電流。

RedCap Rel-18 技術(shù)演進(jìn)

RedCap 技術(shù)天然繼承了 5G NR 在帶寬、時(shí)延、可靠性、切片等方面的各類(lèi)優(yōu)秀特性，因此其具備廣闊的目標(biāo)場(chǎng)景。因此 RedCap 可按需與 5G NR 其它技術(shù)結(jié)合，通過(guò)支持 URLLC、切片、UPF 下沉、終端節(jié)能、覆蓋增強(qiáng)等技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)垂直行業(yè)的強(qiáng)大賦能。

3GPP已經(jīng)明確在 Rel-18中會(huì)針對(duì) RedCap進(jìn)一步演進(jìn)，進(jìn)一步降低終端復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn) RedCap 終端復(fù)雜度極致化。RedCap Rel-18 研究目標(biāo)包括：降低 UE 復(fù)雜度與成本、挖掘新的應(yīng)用場(chǎng)景，其中降低 UE 復(fù)雜度和成本包括，涵蓋 UE 帶寬縮減至 5MHz（FR1）、降低峰值數(shù)據(jù)速率等。

是德科技RedCap測(cè)試方案

是德科技基于5G網(wǎng)絡(luò)仿真解決方案平臺(tái)推出了E7515R 解決方案。E7515R是一款精簡(jiǎn)的網(wǎng)絡(luò)仿真器，可專(zhuān)門(mén)用于對(duì)包括RedCap技術(shù)在內(nèi)的所有蜂窩物聯(lián)網(wǎng)（CIoT）技術(shù)執(zhí)行協(xié)議、射頻（RF）和功能測(cè)試。E7515R解決方案的推出擴(kuò)充了是德科技5G網(wǎng)絡(luò)仿真解決方案的產(chǎn)品陣容。作為功能強(qiáng)大的產(chǎn)品組合之一，可支持從早期設(shè)計(jì)到驗(yàn)收及部署的整個(gè)移動(dòng)設(shè)備驗(yàn)證工作流程。

E7515R解決方案具有以下優(yōu)勢(shì)

專(zhuān)為RedCap和CIoT而設(shè)計(jì)：

E7515R支持5G R17 RedCap新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)有的CIoT技術(shù)，如窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）、LTE Category M、和LTE Cat-1bis等。

集成平臺(tái)：

E7515R是一款完整的解決方案，支持在外形緊湊的單個(gè)儀器中執(zhí)行射頻（RF）、協(xié)議、功能和性能測(cè)試。

基于是德科技成熟的技術(shù)打造而成：

E7515R采用了是德科技領(lǐng)先的5G網(wǎng)絡(luò)仿真解決方案平臺(tái)，沿用了相同的硬件架構(gòu)和經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的軟件解決方案，能夠?yàn)橛脩籼峁┡c原有系統(tǒng)一致的工作界面，縮短用戶的學(xué)習(xí)曲線。

端到端的解決方案：

E7515R能夠?yàn)镽edCap和CIoT設(shè)備的整個(gè)開(kāi)發(fā)流程提供支持，范圍涵蓋從早期設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，到設(shè)備驗(yàn)收和認(rèn)證測(cè)試，再到部署的不同階段。