RedCap和现在的5G有什么区别
随着3gpp r17版本的不断推进，一个新的名词逐渐开始热门起来，那就是redcap。
究竟什么是redcap？为什么要引入它？它和现在的5g有什么区别？
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阶段，专门立项研究的一种新技术标准。
对于redcap这个名字，大家可能觉得比较陌生。其实，它此前的名字，可能有读者听说过，就是nr light（nr lite）。
说白了，redcap就是轻量级的5g。
值得一提的是，国内有些文章将redcap全名说成是reduced capacity。这显然是不对的，capacity的意思是容量，capability是能力。
█ 为什么会有redcap
5g搞得好好的，为什么要搞一个轻量级的版本呢？原因如下：
众所周知，5g分为三大应用场景，分别是embb（增强型移动宽带）、urllc（低时延高可靠通信）、mmtc（海量物联网通信）。
embb是4g时代mbb（移动宽带）的升级，主要侧重于网络速率、带宽容量、频谱效率等指标。目前我们使用的5g手机通信，就属于embb场景。
而urllc和mmtc，前者侧重可靠性和时延，后者侧重连接数和能耗。两者都是主要服务于行业互联网，包括工业制造、车联网等垂直行业领域。
随着5g的不断商用，人们发现，以上三大应用场景，仍不能完全满足需求，出现了未被cover住的“盲区”。
大家应该都注意到了，现阶段，5g在各行各业的应用落地，进入爬坡期。看似热火朝天，但实际上阻力很大。
其中，最大的阻力之一，就是5g终端芯片和模组的高昂成本。
5g终端芯片和模组，设计极为复杂，研发门槛极高，投入成本巨大。它们的价格，也一直居高不下。
价格下不来，用户当然就不愿意买。长此以往，5g谈何发展？
而且，人们也发现，大部分的行业应用场景，其实对速率等指标，并没有很高的要求。5g现有的能力，已经超出了场景的需求。
于是，行业就提出，是不是可以重新做一下成本与性能的平衡，适当牺牲一点指标，降低一些要求，然后，降低一点成本？
就这样，redcap（nr light）诞生了。
上面我所说的话，大家是否觉得有点耳熟？
没错，我当年科普nb-iot/emtc的时候，用过同样的描述。只不过，今天，4g变成了5g，而redcap对于5g来说，就有点像nb-iot/emtc对于4g。
换言之，nb-iot/emtc是阉割版的4g，而redcap，是阉割版的5g。
从技术特性上来说，redcap介于embb（超宽带）和lpwa（低功耗广域网，nb-iot等）之间。
redcap主要针对的是带宽、功耗、成本等需求都基于embb和lpwa之间的应用。它的带宽和通信码率低于embb，但是远高于lpwa。它的功耗和成本高于lpwa，但是却又远低于embb。
实际上，从目前的实际应用来看，redcap并不是需求非常迫切的一项技术。
我之前和大家说过，物联网分为高速、中速和低速。redcap，实际上对应的更多是中速或中高速。目前，lte cat.1以及cat.4，已经cover住了这部分需求。
专家们提出redcap，是有长远打算的。说白了，redcap，更多是为将来4g lte退网做准备。
当4g lte退网，nb-iot、emtc、cat.1、cat.4都将不复存在。此时，redcap就将起到替代的作用。
█ redcap是如何实现低成本的？
来到本文的关键部分，redcap究竟是如何被阉割reduced的。
下面这个表格，显示了5g redcap设备和5g传统设备之间的主要区别。
原图来自爱立信（鲜枣课堂翻译）
首先，redcap的频谱带宽更小。在sub-6ghz频段，redcap的带宽为20mhz，小于传统5g的100mhz。
其次，redcap减少了收发天线数量，并降低了mimo层数。对于sub-6ghz频段，redcap终端的接收链路可减少为1个或2个，相应下行mimo降低为1层或2层接收。这样一来，就降低了对终端射频收发信机和基带处理模块的能力要求。
第三，redcap采用了64qam这种更简单的调制方式，同样意味着对射频和基带的要求大幅降低。
第四，redcap 采用半双工fdd（hd-fdd），可以在不同时刻在不同频率上进行收发，不需要双工器。不仅节约了成本，还获得了更好的集成能力（双工器一般都比较大），减小了对设备空间的占用，有利于设备的小型化。
第五，redcap引入了一些节省功耗的手段，例如增强的非连续接收特性（edrx），采用更长的休眠模式，让终端减小功耗，获得更高的续航能力。
基于上述改动，根据预测，redcap相比于5g公网终端，在基带和射频侧大约有70%左右的成本降低。更有说法称，redcap的整体成本可以减小2-5倍，甚至7-8倍。
说完好的，再说不好的。redcap失去了什么呢？
首先是速率。随着终端带宽的下降，mimo接收的简化，以及最高调制阶数的下降，redcap的峰值速率也将大幅下降。
根据3gpp ts36.306中给出的ue峰值速率计算方法，redcap的理论峰值速率大约是80~90mbps左右。
覆盖能力方面，因为天线设计的缩水，加上可穿戴终端的尺寸限制，覆盖能力略有缩水。
传输时延方面，hd-fdd不能同时发送和接受，传输时延会有所增加。不过，对于redcap的应用场景来说，这些问题都没有太大影响。
值得一提的是，考虑到应用场景和成本，3gpp提出redcap一次只能在一个频带内工作，不需要支持载波聚合或者双连接。（当然了，早期的redcap终端，肯定是双模的，毕竟5g的覆盖并不完美。）
差点忘记说价格。根据预测，redcap的模组价格将会控制在100-200元（人民币）之间，远低于目前大几百元的5g模组，但是会比几十元的nb-iot模组高。
█ redcap的典型业务场景
目前，根据3gpp r17的标准定义，redcap支持三大业务场景，分别是：可穿戴设备、工业传感器和视频监控。
这三种场景对网络的具体需求，如下表所示：
原图来自爱立信（鲜枣课堂翻译）
可穿戴设备，以智能手表为例。
目前，市面上主流的智能手表都只支持4g，不支持5g。因为5g芯片成本太高，发热量大，而且embb的高速率，对于手表的屏幕尺寸来说，有点多余。
采用redcap，完全可以满足智能手表的视频通话需求，不仅下行带宽足够，上行带宽也远远高于lte cat.1。
此外，redcap在尺寸和功耗方面，也能够满足智能手表的需求。
█ redcap什么时候可以商用？
2019年6月，在3gpp ran #84会议上，redcap被首次作为一个r17 study item（研究项目）出现在大家面前。
2021年3月，3gpp正式通过了nr redcap ue 标准化（即work item）项目的立项。按计划，3gpp r17冻结之时，就是redcap标准化完成之日。
目前，由于新冠疫情的原因，3gpp陆续将r17的时间表推迟了9个月。根据最新的进展，3gpp r17将于2022年6月份冻结。也就是说，redcap的标准化，将于明年6月完成。
根据经验，标准化之后，至少要1-2年的时间，才能实现初步的产业化。所以说，预计到2023年的年中（或者2024年年初），我们将看到redcap的早期商用化产品。
目前，国内包括紫光展锐等芯片企业，都在做redcap方面的布局，相信会及早推出商用芯片。有了芯片，就会有模组和产品。
好了，以上就是关于redcap的全部内容，感谢大家的耐心观看，我们下期再见！
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redcap，全名是reduced capability，中文意思是“降低能力”。它是3gpp在5g r17阶段，专门立项研究的一种新技术标准。
对于redcap这个名字，大家可能觉得比较陌生。其实，它此前的名字，可能有读者听说过，就是nr light（nr lite）。
说白了，redcap就是轻量级的5g。
值得一提的是，国内有些文章将redcap全名说成是reduced capacity。这显然是不对的，capacity的意思是容量，capability是能力。
█ 为什么会有redcap
5g搞得好好的，为什么要搞一个轻量级的版本呢？原因如下：
众所周知，5g分为三大应用场景，分别是embb（增强型移动宽带）、urllc（低时延高可靠通信）、mmtc（海量物联网通信）。
embb是4g时代mbb（移动宽带）的升级，主要侧重于网络速率、带宽容量、频谱效率等指标。目前我们使用的5g手机通信，就属于embb场景。
而urllc和mmtc，前者侧重可靠性和时延，后者侧重连接数和能耗。两者都是主要服务于行业互联网，包括工业制造、车联网等垂直行业领域。
随着5g的不断商用，人们发现，以上三大应用场景，仍不能完全满足需求，出现了未被cover住的“盲区”。
大家应该都注意到了，现阶段，5g在各行各业的应用落地，进入爬坡期。看似热火朝天，但实际上阻力很大。
其中，最大的阻力之一，就是5g终端芯片和模组的高昂成本。
5g终端芯片和模组，设计极为复杂，研发门槛极高，投入成本巨大。它们的价格，也一直居高不下。
价格下不来，用户当然就不愿意买。长此以往，5g谈何发展？
而且，人们也发现，大部分的行业应用场景，其实对速率等指标，并没有很高的要求。5g现有的能力，已经超出了场景的需求。
于是，行业就提出，是不是可以重新做一下成本与性能的平衡，适当牺牲一点指标，降低一些要求，然后，降低一点成本？
就这样，redcap（nr light）诞生了。
上面我所说的话，大家是否觉得有点耳熟？
没错，我当年科普nb-iot/emtc的时候，用过同样的描述。只不过，今天，4g变成了5g，而redcap对于5g来说，就有点像nb-iot/emtc对于4g。
换言之，nb-iot/emtc是阉割版的4g，而redcap，是阉割版的5g。
从技术特性上来说，redcap介于embb（超宽带）和lpwa（低功耗广域网，nb-iot等）之间。
redcap主要针对的是带宽、功耗、成本等需求都基于embb和lpwa之间的应用。它的带宽和通信码率低于embb，但是远高于lpwa。它的功耗和成本高于lpwa，但是却又远低于embb。
实际上，从目前的实际应用来看，redcap并不是需求非常迫切的一项技术。
我之前和大家说过，物联网分为高速、中速和低速。redcap，实际上对应的更多是中速或中高速。目前，lte cat.1以及cat.4，已经cover住了这部分需求。
专家们提出redcap，是有长远打算的。说白了，redcap，更多是为将来4g lte退网做准备。
当4g lte退网，nb-iot、emtc、cat.1、cat.4都将不复存在。此时，redcap就将起到替代的作用。
█ redcap是如何实现低成本的？
来到本文的关键部分，redcap究竟是如何被阉割reduced的。
下面这个表格，显示了5g redcap设备和5g传统设备之间的主要区别。
原图来自爱立信（鲜枣课堂翻译）
首先，redcap的频谱带宽更小。在sub-6ghz频段，redcap的带宽为20mhz，小于传统5g的100mhz。
其次，redcap减少了收发天线数量，并降低了mimo层数。对于sub-6ghz频段，redcap终端的接收链路可减少为1个或2个，相应下行mimo降低为1层或2层接收。这样一来，就降低了对终端射频收发信机和基带处理模块的能力要求。
第三，redcap采用了64qam这种更简单的调制方式，同样意味着对射频和基带的要求大幅降低。
第四，redcap 采用半双工fdd（hd-fdd），可以在不同时刻在不同频率上进行收发，不需要双工器。不仅节约了成本，还获得了更好的集成能力（双工器一般都比较大），减小了对设备空间的占用，有利于设备的小型化。
第五，redcap引入了一些节省功耗的手段，例如增强的非连续接收特性（edrx），采用更长的休眠模式，让终端减小功耗，获得更高的续航能力。
基于上述改动，根据预测，redcap相比于5g公网终端，在基带和射频侧大约有70%左右的成本降低。更有说法称，redcap的整体成本可以减小2-5倍，甚至7-8倍。
说完好的，再说不好的。redcap失去了什么呢？
首先是速率。随着终端带宽的下降，mimo接收的简化，以及最高调制阶数的下降，redcap的峰值速率也将大幅下降。
根据3gpp ts36.306中给出的ue峰值速率计算方法，redcap的理论峰值速率大约是80~90mbps左右。
覆盖能力方面，因为天线设计的缩水，加上可穿戴终端的尺寸限制，覆盖能力略有缩水。
传输时延方面，hd-fdd不能同时发送和接受，传输时延会有所增加。不过，对于redcap的应用场景来说，这些问题都没有太大影响。
值得一提的是，考虑到应用场景和成本，3gpp提出redcap一次只能在一个频带内工作，不需要支持载波聚合或者双连接。（当然了，早期的redcap终端，肯定是双模的，毕竟5g的覆盖并不完美。）
差点忘记说价格。根据预测，redcap的模组价格将会控制在100-200元（人民币）之间，远低于目前大几百元的5g模组，但是会比几十元的nb-iot模组高。
█ redcap的典型业务场景
目前，根据3gpp r17的标准定义，redcap支持三大业务场景，分别是：可穿戴设备、工业传感器和视频监控。
这三种场景对网络的具体需求，如下表所示：
原图来自爱立信（鲜枣课堂翻译）
可穿戴设备，以智能手表为例。
目前，市面上主流的智能手表都只支持4g，不支持5g。因为5g芯片成本太高，发热量大，而且embb的高速率，对于手表的屏幕尺寸来说，有点多余。
采用redcap，完全可以满足智能手表的视频通话需求，不仅下行带宽足够，上行带宽也远远高于lte cat.1。
此外，redcap在尺寸和功耗方面，也能够满足智能手表的需求。
█ redcap什么时候可以商用？
2019年6月，在3gpp ran #84会议上，redcap被首次作为一个r17 study item（研究项目）出现在大家面前。
2021年3月，3gpp正式通过了nr redcap ue 标准化（即work item）项目的立项。按计划，3gpp r17冻结之时，就是redcap标准化完成之日。
目前，由于新冠疫情的原因，3gpp陆续将r17的时间表推迟了9个月。根据最新的进展，3gpp r17将于2022年6月份冻结。也就是说，redcap的标准化，将于明年6月完成。
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目前，国内包括紫光展锐等芯片企业，都在做redcap方面的布局，相信会及早推出商用芯片。有了芯片，就会有模组和产品。
好了，以上就是关于redcap的全部内容，感谢大家的耐心观看，我们下期再见！
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