5G RedCap：崬风浩荡满园春

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2024年世界移动通信大会（MWC24）上，5G RedCap凭借其兼具高可靠、低时延、大容量等5G关键特性和低成本、低功耗的独特优势，在物联网市场掀起浪潮，备受业界关注。目前，我国政府主管部门、产业各方都高度关注RedCap发展。2023年10月，工信部发布《关于推进5G轻量化（RedCap）技术演进和应用创新发展的通知》，将RedCap定位为5G实现人、机、物互联的重要基础，明确RedCap产业发展目标、任务及路径。完善5G无线体系，助力5G应用“轻装上阵”，RedCap（Reduced Capability，轻量化5G）将有利于推动5G技术深入赋能千行百业。5G符合产业应用对网络的长期需求，轻量化则符合终端大规模部署的低成本要求，因此，RedCap大规模发展和应用是必然，产业界正在积极推进RedCap规模化落地。三大通信运营商相继完成了多轮5G RedCap技术验证和场景测试，我国5G RedCap已具备商用能力。

中国移动此前发布了5G轻量化技术（RedCap）“1+5+5”创新示范之城，全面加速RedCap产业成熟、应用创新。此次MWC24期间，中国移动宣布2024年将在超过300个国内城市启动全球规模最大的5G-A商用部署，并携手工业富联、高通、鼎桥等国内外产业伙伴，发布全球最小的5G RedCap轻量化通用模组（20mm*20mm），加速5G赋能千行百业。截至目前，中国移动目前已完成全球最大规模、最全场景、最全产业RedCap现网规模试验，支持RedCap能力的5G基站总规模超10万，覆盖中国52个城市，实现城区连续覆盖，率先构建全球规模最大的RedCap商用网络。

中国联通打造了“雁飞”5G RedCap产品，推出“1+4+10”5G RedCap产品矩阵，助力千行百业终端打造；并且正式启动5GRedCap百城商用专项行动，在佛山、济南、杭州、南京、郑州等100个城市开通5G RedCap网络服务，面向工业传感、视频监控、可穿戴设备3大核心场景和电力、车联网、矿山等X个高价值场景，实现5G RedCap广度和深度双突破，持续丰富产品供给、优化产品性能、降低产品价格，推动RedCap产业规模化。

中国电信发布了5G Red-Cap产业白皮书，创新性地提出了RedCap之城的构想，目前已在广东深圳、福建厦门、杭州等城市落地；并且从去年九月开始，组织5大设备商在广东、浙江、河南、贵州和上海等试点开展基于共建共享四频（n1/n5/n8/n78）协同5G RedCap现场测试和验证外场试点，验证5G RedCap在现网的功能和性能，发现和解决在实际应用中潜在的问题，促进5G RedCap网络快速规模部署。

5G RedCap在经过2年多的培育及加速期后，其规模化推广仍然面临行业模组成本偏高的产业痛点，而成本降低并非一蹴而就的过程，需经历系统性技术研发、规模化生产与市场应用磨合的长期历程。RedCap作为5G技术的子集，可以在现有5G网络上进行部署，无需对5G网络进行大规模改造。RedCap技术可以基于移动网络运营商现有的5G NR（New Radio，新空口）网络进行软件升级，从而为设备提供连接。5G RedCap可以成为平衡通信能力与成本的解决方案。目前LTE Cat-4模块的成本仅为5G NR模块成本的九分之一左右，而5G RedCap模块可以将模块的复杂性和成本降低60%，这意味着应用初期5G RedCap模块的成本可能仅比LTE Cat-4模块高出3倍。因此，市场规模能否快速扩大，对于5G RedCap获得商业成功至关重要，规模经济有助于进一步降低5G RedCap模块的成本。如果5G RedCap模块的成本能够降低至与LTE Cat-4相同的水平，该技术的市场竞争力将提高。

一、5G RedCap网络适配

RedCap本义其实是裁剪和降低能力，也就是对5G NR进行了功能裁剪，主要对通信带宽、天线支持能力、最大下行调制阶数以及最小下行MIMO层数等进行了简化或者降阶。除了精减部分物理层功能外，RedCap还针对部分更高层的功能进行了适当裁剪，如DRB支持的最大数量由16个降低到8个；5G PDCP SN和RLC-AM SN原长度为18比特，RedCap中对应的长度为12比特。此外，在降功耗方面，RedCap采用更长的休眠模式，通过eDRX技术（增强的非连续接收特性）减小终端功耗，提高续航能力。经过上述功能裁剪以后，RedCap终端变得更轻便，成本大幅度下降，使其商用推广更具有实操性，模块成本相对eMBB大幅降低，商用价格估计可降到100元以内，与目前LTE Cat-4通信模块价格相当。十大措施保障5G网络更好适配RedCap设备为了适配RedCap技术，5G网络规划优化需要综合考虑技术需求、网络覆盖与容量、频谱资源管理、无线传输技术优化、网络切片与虚拟化、网络安全与隐私保护、持续监测与优化等方面，采取相应措施更好地满足RedCap技术的要求，提升5G网络的整体性能和服务质量。考虑到覆盖范围、网络容量、设备兼容性等因素，运营商应根据实际需求和场景，进行5G RedCap网络的规划和部署，确保5G网络能够满足RedCap系统的需求。以下为保障网络适配的十大具体措施。

一是需求分析。在商用之前，需要对用户的RedCap技术需求进行深入分析，了解其业务场景、性能指标和网络要求。基于需求分析，制定出符合实际需求的5G网络规划目标，为后续的优化工作提供指导。

二是网络覆盖与容量规划。根据RedCap设备的分布和业务需求，合理规划网络覆盖范围和容量。确保网络能够满足RedCap设备的信号覆盖要求，同时具备足够的容量以支持大规模的设备连接和高密度的数据传输。

三是优化频谱资源管理和使用。针对RedCap技术，合理规划和管理频谱资源。根据业务需求和频谱可用性，选择合适的频段和频宽配置，以提高网络的数据传输速率和稳定性。由于RedCap设备需要支持多种业务和应用，因此需要合理规划和利用频谱资源。通过频谱重耕，优化不同频段的分配和使用，以提高网络的数据传输速率和覆盖范围。此外，可以探索利用高频频谱、共享频谱或动态频谱管理等技术，通过增加5G频谱资源，提高5G网络的带宽，以满足RedCap设备日益增长的数据传输需求。

四是优化天线部署。天线是影响网络性能的重要因素之一。优化天线的布局和方向，可以提高信号的覆盖范围和传输质量，从而提升RedCap设备的性能和效率。

五是小区边缘性能优化。提高小区边缘的用户体验，以满足RedCap设备的流量需求。可以通过优化网络覆盖、降低干扰、提高信号质量等方式，提高小区边缘的数据传输速率和稳定性。

六是网络切片与虚拟化。利用网络切片和虚拟化技术，为RedCap设备提供定制化的网络服务。通过创建专用的网络切片，更好地满足RedCap设备的特定需求，提供更高质量的数据传输和业务保障。

七是网络容量和负载均衡。随着RedCap设备的增加，网络容量和负载均衡问题变得越来越重要。通过优化网络架构、增加网络节点、合理分配流量等方式，提高网络的容量和负载均衡能力，从而提升RedCap设备的性能和效率。可以采用智能流量调度算法和负载均衡策略，根据设备的需求和网络的负载情况进行动态调整，确保RedCap设备能够获得足够的网络资源。

八是网络安全与隐私保护。在优化过程中，采取适当的安全措施和技术手段，确保RedCap设备的数据安全和隐私不受侵犯。随着RedCap设备的广泛应用，网络安全和隐私保护问题变得越来越重要。加强网络安全防护措施，如数据加密、访问控制、安全审计等，可以保障RedCap设备的安全性，从而提高其性能和效率。

九是数据传输和协议优化。数据传输和协议优化可以减少传输延迟并提高数据传输效率。例如，采用高效的数据压缩算法、优化数据包的格式和传输协议等，可以提升RedCap设备的性能和效率。还可以采用缓存和内容分发技术，将常用的内容缓存在网络边缘或直接推送给RedCap设备，这样可提高网络数据传输的能力和即时性，从而提高数据传输效率。

十是持续监测与优化。建立持续监测机制，对5G网络与RedCap设备的运行情况进行实时监测。通过数据分析和技术优化，及时发现并解决潜在的问题，提高网络的可靠性和稳定性。

在实际商用部署RedCap后，还需要不断进行摸索和实践，持续优化5G网络。RedCap设备性能和效率的提高需要综合考虑多个方面，也需要网络运营商、设备制造商、应用开发商等共同合作，才能实现最佳的网络性能和业务效果。

二、5G基站“软硬升级”

RedCap设备是一种被物联网应用定义的新型NR设备，它可以提供比LTE Cat-M和NB-IoT更快的数据传输速度，但比5G NR设备简单、便宜得多。为了支持RedCap设备的连接，需要对现有的5G基站硬件进行复用，并基于软件升级为RedCap设备提供连接。因此，需要对5G网络进行一定的升级改造，以满足RedCap应用的需求。

为了满足RedCap应用的需求，基站需要进行硬件升级和软件升级优化。硬件升级是根据RedCap设备的特性，对基站的硬件进行升级。例如，增加天线数量、调整天线布局、增强射频模块的功率等，以确保与RedCap设备的良好通信效果。

软件升级优化包括软件优化协议兼容性调整、安全性增强、流量管理和负载均衡、自动化和智能化等方面的升级。以下是一些软硬件升级措施。

一是针对RedCap设备的特点，对基站的软件进行优化。例如，调整调度算法、优化资源分配策略、提高数据处理效率等，以提高网络性能和稳定性。

二是协议兼容性。确保基站与RedCap设备之间协议的兼容性。根据RedCap设备的规范和标准，对基站的协议栈进行相应的适配和调整，以确保数据传输的可靠性和高效性。

三是安全性增强。考虑到RedCap设备可能涉及敏感数据和隐私信息，需要加强基站的安全性措施。例如，采用数据加密技术、实施访问控制机制、增强安全审计功能等，以确保数据的安全性。

四是流量管理和负载均衡。随着RedCap设备的广泛应用，基站的流量管理和负载均衡变得尤为重要。通过优化流量调度算法、引入负载均衡技术、实施拥塞控制机制等措施，提高基站的容量和稳定性，以满足RedCap设备的流量需求。

五是自动化和智能化。引入人工智能、机器学习等技术，对基站进行智能管理和优化。通过实时监测和分析网络数据、预测设备需求和网络流量等，自动调整网络参数、优化资源配置，提高网络性能和可靠性。

三、5G核心网全方位升级

需要对5 G核心网进行相应的配置和调整，以支持RedCap设备的身份验证、数据传输和安全管理等功能。核心网还需要建立安全管理机制，以确保RedCap设备的安全性。

5G核心网的升级措施包括协议兼容性调整、用户数据管理升级、网络切片和虚拟化、数据传输优化、安全性和隐私保护增强、自动化和智能化等方面的改进。这些措施有助于提高核心网对RedCap设备的支持能力和服务质量，促进RedCap设备的广泛应用和发展。以下是一些5G核心网的升级措施。

一是协议兼容性。确保5G核心网与RedCap设备之间协议的兼容性。根据RedCap设备的规范和标准，对核心网的协议栈进行相应的适配和调整，以确保数据传输的可靠性和高效性。

二是用户数据管理。升级用户数据管理功能，支持RedCap设备的身份验证、授权和计费。增加对RedCap设备的识别和标识，以便对不同设备进行差异化管理。

三是网络切片和虚拟化。运营商利用网络切片和虚拟化技术，为RedCap设备提供定制化的网络服务。通过创建专用的网络切片，更好地满足RedCap设备的特定需求，提供更高质量的数据传输和业务保障。

四是数据传输优化。优化核心网的数据传输机制，提高RedCap设备的数据传输效率。例如，采用高效的数据压缩算法，优化数据包的格式和传输协议等，降低数据传输延迟和丢包率。

五是安全性和隐私保护。加强核心网的安全性和隐私保护功能，确保RedCap设备数据的安全。引入适当的安全措施，如数据加密、访问控制、安全审计等，保护设备的敏感信息和用户的隐私。

六是自动化和智能化。引入自动化和智能化技术，对核心网进行智能管理和优化。通过实时监测和分析网络数据、预测设备需求和业务流量等，自动调整网络参数、优化资源配置，提高网络性能和可靠性。

七是网络升级时需要注意互操作性和不同厂家设备的互通问题。实现5G网络与RedCap设备的连接需要多方努力和协作，需要确保在统一的标准和规范下，不同厂商的RedCap设备能够兼容和互通。为了促进RedCap设备的广泛应用，还需要建立完善的生态系统，加强设备制造商、应用开发商、运营商等的合作和协调，以确保RedCap设备的互操作性和应用的可扩展性。

八是安全保障方面。在升级过程中，要特别关注网络安全问题。对RedCap系统进行安全加固，包括数据加密、访问控制、安全审计等，确保5G网络的安全性和可靠性。

以上升级措施可以确保RedCap系统与5G网络无缝集成，发挥出5G网络的优越性。这不仅能够提高RedCap系统的性能和稳定性，还能为企业提供更好的数据服务和应用体验。