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[近期热门] 5G RedCap:崬风浩荡满园春 [复制链接]

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发表于 2024-3-14 16:57:35 |显示全部楼层
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大大提高。
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。

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