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年末,国内5G“第一大杀手级应用”迎来爆发

年末,国内5G“第一大杀手级应用”迎来爆发

工信部最新数据显示,目前,中国已建成全球规模最大的5G网络,截止2023年8月,中国5G基站总数达到318.9万个,占据全球60%以上,万人平均基站22.6个,5G终端用户达到7.37亿户,占全球80%。

尤其值得一提的是,2022年8月,整个物联网的连接数已经达到了16.98亿,超过了16.7亿的手机用户数,首次实现“物超人”,标志着蜂窝物联网产业“从量变走向质变”关键时间节点的到来。9A6esmc

但从5G当前的实际应用情况来看,面向海量物联网服务,窄带物联网(NB-IoT)和增强型机器类型通信(eMTC)终端重点针对LPWA部署带来低功耗和最低复杂度特性;增强型超可靠低时延通信(URLLC)终端则能够满足业界最严苛的用例需求,但广泛的中端5G应用需求还仍未得到满足,需要采用中等性能为其提供更高效的支持。 9A6esmc

于是,为了应对面向中端物联网用例的一系列优化需求,3GPP在2022年冻结的5G Release 17版本中引入了RedCap(含义为“精简性能”)终端层级,也称之为5G NR-Light。这一全新终端层级能够成本高效地支持150Mbps下行速率和50Mbps上行速率,大大超出了NB-IoT和eMTC(Cat-M1)的性能,经过一年多的实践探索和来自政府的强力支持,RedCap正一跃成为2023年最受关注的5G技术之一。9A6esmc

何为5G RedCap

RedCap类设备是R17新引入的轻量级5G终端,包括工业传感器、监控摄像头、智能电网相关设备、预测性维护、公用事业计量表和高分辨率监控等应用;以及高端可穿戴设备、高端物流跟踪设备、入门级终端(例如平板电脑和智能手机)的宽带接入、无界增强现实(AR)眼镜等。随着RedCap终端的普及,更多应用将能够从终端侧AI和网络边缘侧智能中受益,从而扩展智能网联边缘,并进一步推动数据重心从大型区域云和中央云中转移出来。 9A6esmc

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支持较低的复杂度和功耗是RedCap类终端的特点。因此,RedCap实施了多种策略来降低5G设备的复杂性、成本和功耗。 9A6esmc

降低成本的主要策略之一是在设备中使用更少的天线,也减少了多入多出(MIMO)层的最大数量。RedCap设备的下行链路仅支持2×2 MIMO,而上行链路仅支持单入单出(SISO)。 9A6esmc

RedCap设备支持的带宽也比其他5G终端低。为了高效地支持这些设备,R17将5G NR设计带宽(100MHz)缩窄至Sub-7GHz频段的20MHz和毫米波频段的100MHz。在这些频段里,传统5G NR终端通常需要配备4根接收天线,但这一项目将RedCap终端的接收天线数缩减至一根或两根,使得成本和功耗都大幅降低。9A6esmc

然而与此同时,RedCap却仍继承了5G NR技术URLLC、切片、低功耗、5G LAN、高精度定位、高精度授时、SUL(超级上行)等特性,并且大幅降低了高昂设备的成本——5G RedCap首发价格相比目前5G eMBB模组成本下降50%,未来将快速达到Cat.4同等水平。9A6esmc

RedCap国内5G“第一大杀手级应用”

作为3GPP R17版本中最先商用、最具市场发展的新技术,不少业内人士将RedCap视作5G技术在国内的“第一大杀手级应用”。9A6esmc

除了上文谈及的自身优势外,另一大原因也不可忽视。那就是尽管5G技术的初衷是赋能千行百业,但在实地落地过程中,由于不同场景对5G的需求不一样,5G芯片/模组的成本对于普遍的行业使用来说仍然偏高。同时,5G的大带宽、高速率特性对于工业场景来说存在比较大的性能冗余,加之5G研发门槛高、功耗大,使得具备“轻量化”特性的RedCap技术得到了更多的青睐。9A6esmc

工信部在9月17日发布的《关于推进5G轻量化(RedCap)技术演进和应用创新发展的通知》中,为RedCap在我国的发展制定了详实可行的目标,包括“到2025年实现RedCap县级以上的覆盖”、“大力扶持RedCap技术在工业、能源、物流、车联网、公共安全等重点领域的普及”等,充分体现了国家在RedCap推广方面的意愿和决心。9A6esmc

场景应用方面,智能电网是行业公认的RedCap起量最快的应用领域,因为电网的核心诉求是高可靠、低延时,而这正好是5G原生的特性。目前,南瑞智芯、山东电力等企业都在大力推广RedCap在产业上的落地,尤其是在配电自动化、专电采集终端、集中器方面。网络覆盖后,预计RedCap节点渗透率将达到80%,整个5G终端增长幅度为400万台/年。9A6esmc

另一个值得期待的场景来自智能制造,针对的应用主要包括:数采终端、室内定位,包括工业的各种DTU、工业网关、远程操控、物流AGV等。统计数据显示,随着RedCap的成本降低和网络覆盖的不断铺开,相关产品的出货量将从2023年的60万台增加到2027年的480万台。9A6esmc

此外,随着RedCap成本降低和射频器件体积小型化带来的优势,IPC、视频监控和MIFI等行业从4G向5G的迁移速度将大为加快,他们对RedCap的采用意向变得越来越明确。以4G摄像头为例,目前Cat.4/Cat.6的上行速率只有50M,很难满足4K及4K以上的视频传输要求。但RedCap的上行速率达到了100M以上,会对中高速上行的应用产生价值,其市场规模也有望从现在的200万台增加到千万级,5G的渗透率也会增至15%。9A6esmc

不是已经有LTE CAT4+终端了吗?

LTE Cat-1bis、LTE Cat-4是目前中端物联网终端实现广域无线连接和移动性的主要方式。但5G RedCap的支持者则认为其代表着未来——这类终端支持的带宽基本在20MHz,频率范围可以从传统的Sub-3GHz频段拓展至Sub-7GHz频段,吞吐峰值速率下行150Mbps或者上行50Mbps,未来有可能实现更高速率。 9A6esmc

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我们从下图能够很清楚的看到这一趋势。3GPP Release 15是5G NR标准的第一版规范,其支持面向海量物联网的两类终端层级,即支持1.4MHz信道带宽的eMTC或Cat-M1,以及支持200kHz信道带宽的NB-IoT。随着3GPP Release 16引入增强特性,具有这两类层级能力的终端能够在相同的5G NR信道中与其它5G终端共存。3GPP Release 16还面向eURLLC引入了另一类5G终端层级,以满足关键业务型物联网应用的严苛需求,支持毫秒级时延和99.9999%的可靠性。 9A6esmc

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3GPP Release 17中的RedCap终端能够在相同5G NR信道中与不同物联网层级的终端和eMBB终端共存。此外,随着5G NR标准的持续演进,RedCap也将在Release 18中持续演进,并侧重于在定位方面满足性能需求并带来增强特性。通过5G直连通信接口实现端到端通信或将成为RedCap在Release 18及未来版本中的另一个演进方向。 9A6esmc

也就是说,接下来,R17 RedCap、R17 LPHAP(低功耗高精度定位技术)、R18 eMBB eRedCap和Passive IoT,将是当下和今后一段时间内最值得关注的四项技术。如果简单做一个类比,R17 RedCap其实是5G时代用于替换LTE Cat.4和Cat.6的技术标准,而R18 eRedCap则是替换当前主流低速应用——LTE Cat.1的技术标准。 9A6esmc

这意味着,作为全新类别的5G技术,RedCap将承担起“填补高速连接移动宽带终端与极低带宽NB-IoT终端之间空白”的重任。9A6esmc

责编:Elaine
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邵乐峰
ASPENCORE中国区首席分析师。
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