Warum beginnen im Jahr 2023 alle, RedCap Aufmerksamkeit zu schenken?

Im Juni letzten Jahres wurde das Einfrieren der 3GPP R17-Version angekündigt, was die Aufmerksamkeit der gesamten Kommunikationsbranche auf sich zog.

Wie wir alle wissen, zeigt jede von 3GPP veröffentlichte Version (Release) als maßgebliche Organisation globaler Mobilkommunikationsstandards die Entwicklungsrichtung der Mobilkommunikationstechnologie auf und beleuchtet den Weg nach vorne für die Entwicklung der gesamten Branche.

In der R17-Version hat RedCap als speziell erforschte Schlüsseltechnologie für 5G besondere Aufmerksamkeit erregt und wurde wiederholt von den Medien berichtet.

█ RedCap, was genau ist das?

RedCap bedeutet wörtlich „Rotkäppchen“. Tatsächlich handelt es sich jedoch um die Abkürzung für Reduced Capability, was eigentlich „reduzierte Fähigkeit“ bedeutet.

Die sogenannte „Reduktionsfähigkeit“ ist ein relativer Begriff. Sein Vergleichsobjekt ist 5G.

Mit anderen Worten, RedCap ist eine vereinfachte Version von 5G. Es handelt sich um einen neuen Technologiestandard, der durch das „Abschneiden“ einiger Funktionen auf der Basis von 5G entstanden ist.

Früher hieß RedCap nicht wie heute, sondern NR light (NR lite). Wie der Name schon sagt, handelt es sich um eine leichte Version von 5G NR (New Radio). Daher nennt die Branche RedCap mittlerweile auch „lightweight 5G“.

█ Warum ein „leichtes 5G“ entwickeln?

Nachdem Sie die Definition von RedCap geklärt haben, fragen Sie sich vielleicht: „Ist die Leistung von 5G nicht umso besser? Warum müssen wir eine vereinfachte Version erstellen und diese herabstufen?“ Leistung? „

Apropos, wir müssen zunächst das technische System des Internets der Dinge erklären.

Das Konzept des Internets der Dinge wurde 1999 offiziell vorgeschlagen.

Frühe IoT-Technologien basierten hauptsächlich auf Kurzstreckenkommunikationstechnologien wie Wi-Fi, Bluetooth und NFC. Obwohl Experten damals auch versuchten, die 2G-Technologie auf IoT-Szenarien anzuwenden, gab es keinen Fortschritt, da die 2G-Leistung zu rückständig war.

Im 3G/4G-Zeitalter hat sich die Mobilfunktechnologie rasant weiterentwickelt und ihre Leistung wurde erheblich verbessert. Infolgedessen begann die auf solchen Technologien basierende IoT-Kommunikation über große Entfernungen zuzunehmen.

Im Jahr 2016 führte 3GPP zwei wichtige IoT-Technologiestandards ein, nämlich NB-IoT (Narrowband IoT) und eMTC (Enhanced Machine Type Communications).

Diese beiden technischen Standards basieren tatsächlich auf vereinfachten Versionen von LTE. Die Geschwindigkeit ist geringer und die Kosten sind geringer, aber es können mehr Terminals gleichzeitig angeschlossen werden. Dies wird insbesondere in IoT-Szenarien verwendet. Sie haben einen Sammelnamen namens LPWAN-Technologie (Low Power Wide Area, Low Power Wide Area Network).

Neben NB-IoT und eMTC verfügt LTE selbst auch über mehrere Benutzerterminalkategorien (LTE UE-Kategorie). Verschiedene Kategorien haben unterschiedliche Tarife. LTE Cat 1 ist eine dieser Kategorien. Seine maximale Uplink-Rate beträgt nur 5 Mbit/s und er ist auch für das Internet der Dinge konzipiert.

In der 5G-Ära sind Designer noch einen Schritt weiter gegangen, indem sie das Internet der Dinge als Hauptentwicklungsszenario von 5G betrachteten und das große Ziel des „Internet of Everything“ vorschlugen.

Die drei Hauptanwendungsszenarien von 5G sind eMBB (Enhanced Mobile Broadband), uRLLC (Low Latency and High Reliable Communication) und mMTC (Massive IoT Communication). Sie legen ihren eigenen Schwerpunkt auf Netzwerkgeschwindigkeit, Bandbreitenkapazität, Abdeckungsentfernung, Spektrumeffizienz usw. und bedienen jeweils segmentierte Szenarien in vertikalen Industriebereichen wie industrielle Fertigung, Transport und Logistik, medizinische Ausbildung und Smart Cities.

Bei der Entwicklung des Internets der Dinge haben Experten festgestellt, dass die Anwendungsszenarien des Internets der Dinge äußerst komplex sind. Verschiedene Szenarien stellen unterschiedliche Anforderungen an Netzwerkindikatoren.

Aus diesem Grund hat die Branche IoT-Szenarien schrittweise in drei Kategorien unterteilt: hohe Geschwindigkeit, mittlere Geschwindigkeit und niedrige Geschwindigkeit:

Traditionelles Hochgeschwindigkeits-5G kann nicht alle IoT-Anforderungen erfüllen. Daher muss 5G, genau wie LTE NB-IoT und eMTC veröffentlichen wird, auch eine vereinfachte Version veröffentlichen. Es gibt also RedCap.

Dem Plan zufolge werden mit dem Rückzug von 2G und 3G die meisten 2G- und 3G-IoT-Dienste auf LTE Cat 1, LTE Cat 4 und NB-IoT migriert (eMTC soll in China nicht genutzt werden). Zukünftig werden die LTE Cat 1- und Cat 4-Anforderungen (d. h. mittlere und mittlere bis hohe Geschwindigkeitsanforderungen) schrittweise auf RedCap migriert. RedCap wird mit Hochgeschwindigkeits-5G zusammenarbeiten, um die zukünftige Entwicklung des gesamten Internets der Dinge zu unterstützen.

█ Was sind die technischen Merkmale von RedCap?

RedCap ist eine Technologie, die ein Gleichgewicht zwischen Leistung, Stromverbrauch und Kosten anstrebt.

Seine Leistung liegt zwischen eMBB und NB-IoT.

Seine Bandbreitenrate ist niedriger als bei eMBB, aber viel höher als bei LPWA.

Sein Stromverbrauch und seine Kosten sind höher als bei LPWA, aber viel niedriger als bei eMBB.

Dieser Gleichgewichtszustand zwischen Geschwindigkeit, Stromverbrauch und Kosten eignet sich für viele spezielle IoT-Szenarien.

Die Fähigkeiten von RedCap sind sehr „ausgewogen“ (die gelbe Linie ist RedCap)

Wir können im Detail analysieren, wie RedCap optimiert wird.

Erstens ist die Spektrumsbandbreite von RedCap kleiner. Im Sub-6-GHz-Frequenzband beträgt die Bandbreite von RedCap 20 MHz, was kleiner ist als die 100 MHz von herkömmlichem 5G. Für 3GPP Release 18 sind außerdem weitere Lightweight-Redcaps mit einer Bandbreite von 5 MHz geplant.

Zweitens reduziert RedCap die Anzahl der Sende- und Empfangsantennen und reduziert die Anzahl der MIMO-Schichten. Für das Sub-6-GHz-Frequenzband kann die Empfangsverbindung des RedCap-Terminals auf 1 oder 2 reduziert werden, und das entsprechende Downlink-MIMO wird auf Layer-1- oder Layer-2-Empfang reduziert. Auf diese Weise werden die Leistungsanforderungen an den Terminal-HF-Transceiver und das Basisband-Verarbeitungsmodul reduziert.

Drittens verwendet RedCap 64QAM, eine einfachere Modulationsmethode, was auch bedeutet, dass die Anforderungen an Funkfrequenz und Basisband stark reduziert werden.

Viertens hat RedCap einige Energiesparmethoden eingeführt, wie z. B. erweiterte Funktionen für diskontinuierlichen Empfang (eDRX) und einen längeren Schlafmodus, wodurch Terminals den Stromverbrauch senken und eine längere Batterielebensdauer erzielen können.

Auf der Grundlage der oben genannten Änderungen wird vorhergesagt, dass die Komplexität von RedCap im Vergleich zu 5G-Terminals für öffentliche Netzwerke erheblich reduziert wird. Auch die Kosten auf Basisband- und Hochfrequenzseite konnten deutlich gesenkt werden.

Besonders hervorzuheben ist, dass RedCap auf Basis des bestehenden 5G-Netzes problemlos aufgerüstet und eingeführt werden kann und keine große Umgestaltung des bestehenden Netzes erfordert. Basierend auf dem 5G-System kann RedCap weiterhin erweiterte Funktionen wie 5G-Slicing, 5G-LAN, hochpräzises Timing und uRLLC bei Bedarf implementieren, um den Anforderungen von Industrieanwendungen in verschiedenen Bereichen gerecht zu werden.

█ In welchen Szenarien kann RedCap eingesetzt werden?

3GPP gibt offiziell drei Arten von Anwendungsszenarien für RedCap an, nämlich: tragbare Geräte, industrielle Sensoren und Videoübertragung.

Smartwatch-Terminals sind typische tragbare Geräte. Diese Art von Terminal stellt keine hohen Geschwindigkeitsanforderungen, reagiert jedoch sehr empfindlich auf den Stromverbrauch und eignet sich daher für die Verwendung von RedCap.

Industriesensoren gehören zum industriellen Bereich, darunter Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren, Drucksensoren, Bewegungssensoren, Beschleunigungsmesser, Antriebe usw. Der Anwendungsbereich dieser Sensorterminals ist sehr groß und stellt keine hohen Anforderungen an Geschwindigkeit und Verzögerung, ist jedoch empfindlich gegenüber Stromverbrauch und Kosten.

Videoübertragung ist jedem bekannt. Es ist in verschiedene Kategorien unterteilt. Einige sind High-End (7,5–25 Mbit/s), 4K/8K Ultra-High-Definition, andere sind High-Definition oder Standard-Definition, die eine kostengünstige Überwachung ermöglichen (2–4 Mbit/s). In der Praxis gibt es viele kostengünstige Überwachungsanwendungen, daher ist RedCap geeignet.

Zusätzlich zu den oben genannten Szenarien verfügt RedCap auch über sehr breite Entwicklungsperspektiven in den Bereichen industrielle Steuerung (industrielle Automatisierung, Intelligenz), Energie und Energie sowie Internet der Fahrzeuge.

Diese Szenarien erfordern nur mittlere oder niedrige Übertragungsraten, es besteht jedoch ein größerer Bedarf an 5G mit niedriger Latenz und hoher Zuverlässigkeit, Netzwerk-Slicing, 5G-LAN und anderen Funktionen.

█ Wie schreitet die Industrialisierung von RedCap voran?

RedCap ist in der 3GPP R17-Version eingefroren, was bedeutet, dass die Standardisierung von RedCap abgeschlossen ist.

Allerdings wird es vom Einfrieren der Standards bis zur ersten Industrialisierung etwa 1-2 Jahre dauern. Daher haben wir in der zweiten Hälfte des letzten Jahres keine RedCap-bezogenen Produkte gesehen.

Jetzt, im Jahr 2023, beginnt sich die Industrialisierung von RedCap zu beschleunigen.

Am 27. Februar veröffentlichte Quectel, ein globaler Anbieter von IoT-Gesamtlösungen, offiziell die 5G-RedCap-Modulserie Rx255C, darunter zwei Versionen: RG255C und RM255C.

Diese Modulreihe basiert auf Qualcomm Snapdragon®

Die Rx255C-Serie unterstützt den 5G Standalone (SA)-Modus mit einer maximalen Bandbreite von 20 MHz und einer Frequenzbandbreite für alle globalen Märkte. Das Modul ist auch mit LTE-Netzen kompatibel und deckt fast alle Mainstream-Betreiber auf der ganzen Welt ab.

In Bezug auf die Geschwindigkeit kann diese Modulserie eine theoretische Spitzendatenrate im Downlink von etwa 220 Mbit/s und eine Uplink-Datenrate von etwa 100 Mbit/s erreichen, was ausreicht, um die Anforderungen von IoT-Anwendungen wie Robotern, DTUs usw. zu erfüllen. Drohnen und Smart Ports, Smart Grids, AR/VR-Wearable-Geräte, Bildungslaptops und andere mobile Breitbandgeräte mittlerer Geschwindigkeit.

Basierend auf dem RedCap-Standard optimiert Rx255C die Anzahl der Antennen sowie die Sende- und Empfangsbandbreite und bietet 64QAM/256QAM (optional) Modulation, wodurch Kosten und Größe erheblich optimiert werden. Darüber hinaus können der hohe Integrationsgrad und die einzigartige Architektur von Snapdragon X35 einen niedrigen Stromverbrauch für Modulprodukte erreichen und auch dazu beitragen, dass die meisten neuen Terminalkategorien 5G-Funktionen erhalten.

In Bezug auf die Funktionalität unterstützt die Rx255C-Serie L1+L5-Zweifrequenz-GNSS, das präzise Positionierungsdienste für intelligente Terminals bereitstellen kann. Um die Kundenentwicklung zu erleichtern, bietet das Modul gleichzeitig PCIe 2.0, USB 2.0 und andere Schnittstellen sowie ergänzende Funktionen wie VoLTE und DFOTA.

Um Kunden bei der besseren Produktentwicklung zu unterstützen, bietet Quectel auch eine Vielzahl unterstützender Hochleistungs-5G-Antennen an, die die Leistung drahtloser Verbindungen erheblich verbessern. Terminalhersteller können das Rx255C-Modul mit den Antennen- und Vorzertifizierungsdiensten von Quectel bündeln und so die Gesamtkosten ihrer Produkte erheblich senken und die Markteinführungszeit verkürzen.

Nach Angaben von Quectel werden sie im ersten Halbjahr 2023 technische Muster der Module der Serien RG255C und RM2550C zur Verfügung stellen, damit Kunden sie bewerten und testen können.

Die Veröffentlichung des RedCap-Moduls ist ein wichtiger Schritt zur Verwirklichung der Vernetzung aller Dinge im 5G-Zeitalter. Wie Qian Penghe, CEO von Quectel, sagte: „Viele IoT-Szenarien haben geringe Bandbreitenanforderungen, reagieren jedoch empfindlich auf Kosten und Stromverbrauch. Die Rx255C-Serie erreicht ein gutes Gleichgewicht zwischen Kosten und Leistung und kann gezielt die Schwachstellen lösen, mit denen diese Branchen konfrontiert sind.“ Intelligente Upgrades und Unterstützung des groß angelegten Einsatzes der 5G-Technologie in mehr Anwendungsbereichen.“

█ Fazit

Mit Beginn des Jahres 2023 wird die globale digitale Transformation eine neue Welle auslösen. Alle Gesellschaftsschichten werden weiterhin die Integration der IKT-Technologie und ihrer eigenen Industrien verstärken und die Stärkung ihrer eigenen traditionellen Industrien durch digitale Technologie erkunden.

Die von RedCap vertretene Netzwerkverbindungstechnologie wird diesen Aktivierungsprozess beschleunigen.

Wir freuen uns auf die schnelle Reife des RedCap-Ökosystems und hoffen, dass die Branche so schnell wie möglich weitere RedCap-Produkte und -Lösungen auf den Markt bringt, um das Zeitalter „alles vernetzt“ so schnell wie möglich einzuläuten!

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