什么是RedCap技术，如何将该技术服务于千行百业？

时间： 2024-03-22 来源：KEYSIGHT（是德科技）微信公众号

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随着3GPP R17 RedCap标准的冻结，业界对RedCap的关注度也与日俱增。如何将RedCap技术引入服务于千行百业，则需要明确RedCap在5G承载体系中的能力定位并探究当前5G行业发展的痛点需求，从而结合RedCap特性优势，加速RedCap产业成熟及技术落地，最终赋能千行百业“数智化”转型。

RedCap的理念是使用户设备既能从5G NR大规模部署中受益，又不必支持所有的5G NR功能，在功能与成本和功耗之间实现良好平衡。其典型应用场景分别为：工业无线传感器、视频监控、可穿戴设备。

RedCap关键技术研究

RedCap作为5G轻量级终端，其独特性在于以下几个方面：

· 相较于传统5G终端，RedCap终端剪裁后终端复杂度可降低约60%，大大降低了终端复杂度；

· RedCap的各项能力特性确保了其可基于5G现网平滑升级引入；

· 最为关键的是RedCap延续了5G NR的各类优秀特性，如低时延、高可靠性、业务保障低功耗、强覆盖等诸多优势，可针对不同应用场景按需引入，有效满足业务需求。

终端复杂度降低

RedCap的终端复杂度的降低，可从缩减UE带宽、减少收发天线数量、降低调制阶数、调整双工模式等方面有效降低终端复杂度。相较于传统5G终端，按照上述技术手段对终端进行剪裁，整体带来RedCap终端复杂度降低可达到60%左右，具体如下：

· 最大带宽：

在FR1频段上，基于NR UE的100MHz带宽，将RedCap UE支持的最大带宽缩减为20MHz，适用于业务需求相对低的5G终端通信使用；

· 天线能力：

在传统NR UE支持2T4R天线的基础上，将RedCap UE的天线数量降低至1T1R或1T2R；

· 最大调制阶数：

在NR终端支持256QAM的基础上，调整对RedCap终端调制阶数的要求，上下行最大调制阶数最低可支持64QAM；

· 双工模式：

支持FD-FDD和TDD，并且在NR双工通信的基础上针对RedCap UE引入了半双工模式；

· PDCP SN及RLC-AM SN长度：

为了降低RedCap UE缓存的要求，将传统的18比特调整为12比特。

能力特性研究

· 基本能力特性

对于网络来说，引入RedCap设备的主要影响是在随机接入信道（RACH）过程中和设备保持连接期间，网络需要适应其特定功能。如表所示，汇总了处理这些过程所需要的新信息元素（IE）。

（一）驻留与接入控制特性

RedCap UE可驻留于支持RedCap UE的小区，且网络可以针对不同类型的RedCap UE，如1Rx/2Rx终端进行限制。面向RedCap终端的接入控制特性具体特性包括：系统信息中通过包含 IFRI（IntraFreqReselectionRedCap：allowed, notAllowed）来指示是否允许RedCap UE小区选择（重选）到同频小区，同时具备面向1Rx/2Rx 的RedCap UE的接入允许/拒绝设置；在Msg3/MsgA中加入LCID标识，用于指示和识别RedCap设备。

（二）移动性特性

针对可穿戴等有移动性需求的业务应用，RedCap对于移动性的支持必不可少，包含小区选择、重选及切换，同样归属于RedCap基础特性。

· 高效接入特性

（一）终端识别特性

终端识别特性有助于使5G网络在不同阶段都能快速识别出RedCap终端类型，从而及时采取相应策略，允许/拒绝5G RedCap终端。

（二）初始BWP配置

BWP作为5G网络中的一个独特特性，在初始BWP配置上网络在RedCap终端高效接入以及与传统5G终端兼容共存方面均提供了强大支持。与传统5G终端兼容共存方面，当系统从终端节能考虑为传统5G终端配置初始BWP不超过20MHz时，从兼容共存和资源共用考虑，系统可将传统5G终端初始BWP配置提供给RedCap终端，RedCap终端和传统5G终端共享初始BWP。

（三）专用BWP配置

BWP作为5G网络中的一个独特特性，在专用BWP配置上网络着重在RedCap终端高效接入上提供了强大支持。网络会为进入RRC连接态的RedCap终端配置独立上行或下行专用BWP，同时在下行专用BWP不包含CD-SSB时，可为专用BWP配置NCD-SSB，能够保证RedCap终端在当前BWP下基于Msg1识别Msg3识别终端能力上报识别，NCD-SSB进行RLM、BFD等测量。

· 功耗优化特性

针对可穿戴设备等终端功耗敏感的特点，RedCap围绕降低功耗进行设计，主要包含RRM测量放松机制及扩展非连续接收（eDRX）功耗优化特性。

1）RRM测量放松：

网络通过系统消息通知终端 RRM测量放松的触发条件，使偏静止且处于小区中心区域的终端在满足触发条件时，可放松对于邻区的RRM的测量，以达到节省终端功耗的目的。

2）eDRX：

为了进一步减少终端功耗，RedCap引入了eDRX节电特性，即延长终端监听寻呼的周期，不监听寻呼时终端进入休眠状态。针对RRC_IDLE状态下RedCap终端，eDRX周期最大扩展至10485.76秒，RRC_INACTIVE状态下 RedCap终端，eDRX周期最大扩展至10.24 秒，采用更长的eDRX周期可增加终端睡眠时长，降低终端待机电流。

RedCap Rel-18技术演进

RedCap技术天然继承了5G NR在带宽、时延、可靠性、切片等方面的各类优秀特性，因此其具备广阔的目标场景。因此RedCap可按需与5G NR其它技术结合，通过支持URLLC、切片、UPF下沉、终端节能、覆盖增强等技术，可实现对垂直行业的强大赋能。

3GPP已经明确在Rel-18中会针对 RedCap进一步演进，进一步降低终端复杂度，实现RedCap终端复杂度极致化。RedCap Rel-18研究目标包括：降低UE复杂度与成本、挖掘新的应用场景，其中降低 UE 复杂度和成本包括，涵盖 UE 带宽缩减至 5MHz（FR1）、降低峰值数据速率等。

是德科技RedCap测试方案

是德科技基于5G网络仿真解决方案平台推出了E7515R解决方案。E7515R是一款精简的网络仿真器，可专门用于对包括RedCap技术在内的所有蜂窝物联网（CIoT）技术执行协议、射频（RF）和功能测试。E7515R解决方案的推出扩充了是德科技5G网络仿真解决方案的产品阵容。作为功能强大的产品组合之一，可支持从早期设计到验收及部署的整个移动设备验证工作流程。

E7515R解决方案具有以下优势

专为RedCap和CIoT而设计：

· E7515R支持5G R17 RedCap新技术标准以及现有的CIoT技术，如窄带物联网（NB-IoT）、LTE Category M、和LTE Cat-1bis等。

集成平台：

· E7515R是一款完整的解决方案，支持在外形紧凑的单个仪器中执行射频（RF）、协议、功能和性能测试。

基于是德科技成熟的技术打造而成：

· E7515R采用了是德科技领先的5G网络仿真解决方案平台，沿用了相同的硬件架构和经过验证的软件解决方案，能够为用户提供与原有系统一致的工作界面，缩短用户的学习曲线。

端到端的解决方案：

· E7515R能够为RedCap和CIoT设备的整个开发流程提供支持，范围涵盖从早期设计和开发，到设备验收和认证测试，再到部署的不同阶段。

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