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。
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的上行速率，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。
《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。
免责声明：本文版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容！本文内容为原作者观点，并不代表本公众号赞同其观点和对其真实性负责。
