RedCap亮相，模组厂商为“元宇宙”实现加码

2021-11-26 14:48

来源:物联网智库(iot101)

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导读

元宇宙再次强势进入人们视野,与其底层技术的进步有着莫大的关系,包括AR/VR、云计算、物联网、5G、人工智能、数字孪生等等。其中,5G作为重要的连接基础,是元宇宙场景得以实现的关键。而随着5G标准逐步演进到R17版本,RedCap的诞生为迈入元宇宙又奠定了一个重要的基础。

如果说2021年科技圈什么最火,那一定非“元宇宙”莫属了。自Facebook改名Meta以来,国内外越来越多的企业纷纷加入到布局元宇宙的行列。但事实上,元宇宙的概念并不算新鲜,它最早来自于1992年美国著名科幻作家尼尔·斯蒂芬森的著作《雪崩(Snow Crash)》中,时隔29年,元宇宙突然爆火到底是什么原因呢?

其实,元宇宙再次强势进入人们视野,与其底层技术的进步有着莫大的关系,包括AR/VR、云计算、物联网、5G、人工智能、数字孪生等等。其中,5G作为重要的连接基础,是元宇宙场景得以实现的关键。而随着5G标准逐步演进到R17版本,RedCap的诞生为迈入元宇宙又奠定了一个重要的基础。

什么是RedCap?它有什么用?

根据清华大学发布的《2020-2021年元宇宙发展研究报告》,5G是目前被看作实现元宇宙的重要通信基础,凭借其高带宽、低时延、海量连接能力和低功耗,为元宇宙所需的大量应用创新提供必要支持。

其中高带宽是以5G eMBB特性为主,针对4G时代MBB的升级,而低时延、海量连接能力和低功耗则是以5G uRLLC和mMTC特性为主,针对大量物联网行业应用而专门设计。

按照5G国际标准不同版本阶段性特征,R15版本聚焦高速率大带宽应用,R16版本聚焦高可靠低时延应用,R17版本聚焦中高速大连接应用。目前从短期来看,5G低速大连接部分所使用的标准实际上延续的是4G的NB-IoT和eMTC,中速率部分则靠LTE Cat．1支撑,可见5G在中低速率大连接中并没有实现完全的覆盖。从长远来看,未来5G发展必须要补齐这些空缺,以便在4G退出历史舞台后仍能满足市场上对差异化连接的需求。

另一方面,今年工信部发布《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》(下称“行动计划”),其中对未来三年我国规模化发展5G提出了明确目标和指导。众所周知,5G规模化的一个重要参考标准就是5G芯片和模组的出货,但从目前来看,这两大行业在实现5G规模化的发展路上面临如5G关键技术待突破、5G芯片/模组成本高等诸多挑战,尤其是在5G发展的关键时期,需要相关产业能寻找到既能保证芯片/模组性能又能降低成本要求的解决方案,满足各行各业差异化需求。

因而,即将在明年年中冻结的5G R17版本中,相关专家专门研究了一种新技术标准——RedCap,全称为Reduced Capability,意味降低能力的意思。该工作项目在2020年12月的3GPP RAN全体会议上获得了批准,并将在R17标准中正式亮相。

RedCap主要针对的领域有三大类,即智能可穿戴、工业无线传感器和视频监控,因为这三大领域对于数据速率的要求远低于增强移动宽带,但又高于NB-IoT、LTE-M等低功耗广域网的要求。因此从技术特性来看,RedCap是介于eMBB和LPWA之间的一种新技术,以保证其在性能、能耗和成本等能力上实现均衡。

比如,目前已知的针对低时延的场景无非像自动驾驶、工业机器人控制、远程医疗中的远程手术等等。而还有大量的工业无线传感器、视频摄像头以及可穿戴设备实际上是无需极低的时延来保障的,但同时,这些设备往往也需要较高的带宽来保证数据的传输,而NB-IoT等技术又无法胜任。

以智能可穿戴设备为例,目前如可穿戴手表大多支持4G蜂窝联网,甚至中低端手表仍在支持3G甚至2G GSM连接,而这样的连接难以满足现阶段消费者对智能手表通信速度的需求,比如大量智能手表开始支持视频通话等功能,因而就需要RedCap来实现。

从速率来看,RedCap理论支持的下行在单链路20MHz带宽下可达85Mbps,足以满足智能手表中诸如视频通话的需求。而更重要的是,RedCap还有50Mbps的下行速率,又能满足行业应用中如视频监控中高清视频的上传需求等。

相比同样定位于中速率场景的LTE Cat．1而言,RedCap在上下行速率上几乎拥有高达10倍的提升,因而也将能更好的承担5G时代中速率场景的连接需求。此外,RedCap还在天线设计、MIMO层数、调制方式等方面进行了改良,为物联网设备带来了更低的功耗。

模组厂商在行动!助推5G规模化

《行动计划》在加快弥补产业短板弱项中提到,“加快轻量化5G芯片模组和毫米波器件的研发及产业化,进一步提升终端模组性价比,满足行业应用个性化需求,提升产业基础支撑能力。”RedCap的到来为这些具体工作的推进奠定了条件,笔者也相信RedCap有机会更快地应用于物联网行业。

首先来看,RedCap之于5G就如NB-IoT之于4G一般,从技术特性来看,无论是RedCap还是NB-IoT都是其对应的传统移动通信技术上的“轻量版”,NB-IoT牺牲了速率保障了其低功耗能力,而RedCap同样如此。虽然RedCap失去了时延、速率以及覆盖能力方面的部分优势,但根据预测,RedCap相比5G公网终端,在基带和射频侧大约可降低70%左右的成本,这对支持更广阔的物联网行业具有重要价值。

另外来看,以往NB-IoT一直以来为人津津乐道就是其快速的发展和成熟商用,其从标准制定到落地商用,仅用三年时间便走过了传统移动通信十年的路程,而这一过程有望在RedCap的发展中被复制。

在芯片领域,在今年6月底于巴塞罗那举行的世界移动技术大会(Mobile Woeld Congress)上,高通就已经展示了其5G RedCap的原型系统;在模组领域,广和通也已经率先在5G RedCap方面发力,提前启动了RedCap行业标准的研究,并将产品研发和R17标准对接,以满足市场所需。

当然,像广和通这样的模组企业率先发展RedCap也是5G产业规模化发展的关键。在今年发布的《行动计划》中已经对5G发展提出了具体的目标,包括在个人用户普及率上超过40%,用户数超过5．6亿户;5G物联网终端用户数年均增长率超过200%。这些目标与芯片/模组行业之间有着密切的联系,如前文提到芯片/模组的市场出货量在一定程度上反映了5G连接的规模。

首先,基于R17的RedCap对于降低5G行业应用的模组成本具有重要意义,而成本也正是目前制约5G规模化发展的一个重要因素,基于RedCap的5G模组价格会远低于现阶段成本上千的5G通用模组,这对成本敏感型的应用推广起到了非常关键的作用。

其次,基于R17的RedCap使5G模组更趋于低功耗,不仅填补了5G中速率覆盖空白,更有助于推动现阶段对5G要求不高的应用升级为5G,为中速率物联网市场创造更多可能。据笔者了解,广和通正研发精简化、定制化的5G模组,以及推动模组软硬件符合RedCap演进,朝着更低功耗、更低成本,操作系统更趋向灵活定制等方向深耕,随着5G R17标准版本的冻结,供应链已经做好准备,为推动5G连接规模化奠定基础。