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PRESS CENTER5G RedCap,全称5G Reduced Capability(缩减能力),也称为5G NR-Light,是3GPP(第三代合作伙伴计划)在Release 17中推出的一种5G技术变种。它专为中端物联网设备设计,旨在满足那些对数据速率和延迟要求适中、但对成本和功耗敏感的应用需求。RedCap的三大应用场景:eMBB(增强移动宽带)、uRLLC(超可靠低延迟通信)与mMTC(海量机器类通信)。
RedCap技术通过简化硬件设计和降低功耗,提供了一种兼顾性能与成本的解决方案。它保留了5G的核心优势,如低延迟和高可靠性,同时降低了设备复杂度和制造成本,使其成为工业传感器、智能穿戴设备和视频监控系统等场景的理想选择。与此同时,RedCap运行在5G独立组网(SA)架构下,确保与现有5G基础设施的兼容性。
5G RedCap技术的设计围绕成本、功耗和性能的平衡展开,其核心特性包括以下几个方面:
简化硬件设计:RedCap设备支持更少的接收天线(通常为1T1R或1T2R,而非标准5G的2T4R),并将最大带宽从100 MHz(FR1)或200 MHz(FR2)缩减至20 MHz(FR1)或100 MHz(FR2)。这降低了基带组件和射频模块的复杂性,从而降低了设备成本。
低功耗优化:通过引入扩展不连续接收(eDRX)等技术,RedCap设备能够在空闲模式下显著延长睡眠时间,最长可达数小时,从而大幅延长电池寿命。这对电池供电的物联网设备尤为重要。
适中的数据速率:RedCap的峰值数据速率远低于标准5G(约为150 Mbps下行和50 Mbps上行),但高于NB-IoT和LTE-M,足以支持中端物联网应用,如视频传输和实时传感器数据。
支持半双工FDD:与标准5G的全双工FDD不同,RedCap引入了半双工FDD模式,设备无需同时发送和接收数据,从而使用成本更低的开关而非昂贵的双工器,进一步降低硬件成本。
这些特性使RedCap成为一种灵活的解决方案,能够满足多样化的物联网需求,同时保持与5G网络的兼容性。
技术规格
标准5G为高性能场景设计,支持高达100 MHz(FR1)或200 MHz(FR2)的带宽,以及多天线MIMO(多输入多输出)技术,峰值速率可达数Gbps,适合增强现实(AR)、自动驾驶等高带宽应用。相比之下,RedCap将带宽限制在20 MHz(FR1)或100 MHz(FR2),峰值速率较低(约为150 Mbps下行,50 Mbps上行),更适合中端应用。
在调制方式上,标准5G在FR1频段支持256 QAM以提升数据效率,而RedCap统一使用64 QAM,降低了对硬件处理能力的要求。此外,RedCap引入了半双工FDD模式,而标准5G依赖全双工FDD或TDD,这进一步简化了设备设计。
应用场景
标准5G面向高性能场景,如智能手机、虚拟现实设备和车联网,要求极高的吞吐量和极低的延迟。RedCap则针对中端物联网设备,例如工业无线传感器、智能穿戴设备和视频监控系统,这些场景对速率和延迟的要求介于高性能5G和低功耗NB-IoT之间。例如,工业传感器可能需要实时传输状态数据,但无需标准5G的超高带宽。
设备设计与功耗
标准5G设备通常配备2到4个接收天线分支,支持复杂的MIMO配置,导致硬件成本和功耗较高。RedCap设备通过减少天线数量(最低1个分支)和简化基带处理,显著降低了制造成本和功耗。此外,RedCap支持的eDRX技术允许设备在空闲时进入深度睡眠模式,适合需要长时间运行的电池供电设备,如智能电表或健康监测设备。
以下表格总结了两者的主要差异:
5G RedCap技术的出现为物联网行业带来了显著的价值。首先,它通过降低设备成本,使5G技术能够覆盖更多中端应用场景,从而加速了从4G到5G的过渡。例如,工业领域的无线传感器可以通过RedCap实现低延迟的数据传输,而无需高成本的5G模块。其次,RedCap的低功耗特性使其成为电池供电设备的理想选择,例如智能手表和健康监测设备,能够在保持连接的同时延长使用时间。
此外,RedCap运行在5G独立组网(SA)架构下,支持网络切片和增强的安全机制,确保设备在复杂网络环境中仍能稳定运行。这种特性使其在智能电网、智慧城市和工业自动化等场景中具有广泛的应用前景。
网络覆盖进展
中国移动:2024年底开通50万RedCap基站,实现全国县城以上区域连续覆盖;
河北计划:2025年底县级以上城市城区全面实现RedCap规模覆盖;
北京目标:2027年5G RedCap终端连接数超400万,工业规上企业渗透率达45%。
在路由器和网关领域,以下产品值得关注:
IOTRouter ER5000:一款工业级5G RedCap路由器,支持Modbus RTU/TCP、JSON、MQTT等工业协议和云端远程运维与多种加密隧道,适合工业现场、智能制造和监控场景。
HOMTECS H12:支持4G和5G RedCap,提供可靠的工业连接,适用于智能电网和环境监测。
MultiTech 5G NR RedCap网关:专为工业物联网设计,支持实时应用如机器人控制和远程监控。
这些设备利用RedCap的特性,为企业提供了经济高效的5G连接方案,同时保持与现有5G网络的兼容性。
5G RedCap作为一种为中端物联网设备量身定制的技术,通过简化硬件设计和优化功耗,实现了性能与成本的平衡。与标准5G相比,RedCap在带宽、天线配置和功耗等方面进行了优化,适合工业传感器、智能穿戴和视频监控等场景。目前,支持RedCap的路由器和网关已开始进入市场,未来随着5G SA网络的普及,RedCap将在物联网领域发挥更大作用,为企业数字化转型提供强有力的支持。