中国电信RedCap场景白皮书

目录 1RedCap概述7 2RedCap应用场景8 2.1智慧电力9 2.1.1数采类场景9 2.1.1.1智能台区9 2.1.1.2配网PMU10 2.1.1.3线路故障监测11 2.1.2视频类场景13 2.1.2.1电力巡检13 2.1.2.2作业安全管控16 2.1.3远控类场景18 2.1.3.1配电自动化三遥18 2.1.3.2秒级负控19 2.1.3.3配网差动保护20 2.1.3.4配网自愈21 2.2智慧工厂22 2.2.1数采类场景23 2.2.1.1MES数据采集23 2.2.1.2SCADA设备联机数采24 2.2.1.3AIDC数据采集25 2.2.2视频类场景26 2.2.2.1工业视觉26 2.2.2.2仪表数据读取27 2.2.2.3生产/园区监测27 2.2.2.4危险区域巡检28 2.2.3远控类场景29 2.2.3.1智能物流调度29 2.2.3.2设备远程控制30 2.3智慧矿山31 2.3.1数采类场景31 2.3.1.1设备数据采集31 2.3.1.2作业人员数据采集32 2.3.2视频类场景32 2.3.3远控类场景33 2.3.3.1电铲远控33 2.3.3.2矿区自动驾驶33 2.4智慧港口34 2.4.1视频类场景34 2.4.1.1智能理货34 2.4.1.2安全监控35 2.4.2远控类场景36 2.4.2.1场桥/岸桥远控36 2.4.2.2港区智能集卡36 2.5智慧城市37 2.5.1安防监控38 2.5.2城市治理38 2.5.3车辆管理39 2.6其他场景40 2.6.1户外监控场景40 2.6.2无人农机40 2.6.3河湖监管40 3RedCap适配终端41 3.1智慧电力终端41 3.1.1数采类终端41 3.1.2视频类终端42 3.1.3控制类终端45 3.2智慧工厂终端46 3.2.1数采类终端46 3.2.2视频类终端48 3.2.3远控类终端48 3.3智慧矿山终端49 3.3.1数采类终端49 3.3.2视频类终端50 3.3.3控制类终端51 3.4智慧港口终端51 3.4.1视频类终端51 3.4.2控制类终端51 3.5智慧城市终端51 3.6其他类终端52 4电信策略53 4.1整体策略53 4.25G能力魔方54 附图 图2-1智能台区示意图10 图2-2配网PMU架构图11 图2-3电缆型故障指示器12 图2-4高精度暂态录波故障指示器系统13 图2-5输电线路防外破14 图2-6变电站巡检应用场景15 图2-7摄像头输电线路监测16 图2-8电力系统作业管控架构17 图2-9电力系统现场布控球机和安全帽17 图2-10配网差动保护架构图21 图2-11配网自愈的模式22 图2-12我国设备数字化和联网率的整体水平22 图2-13SCADA数据采集24 图2-14园区视频安防应用28 图2-15智能行为分析28 图2-16远控天车架构30 图2-17智能理货35 图3-1嵌入式5G通信仓42 图3-2PMU型FTU终端42 图3-3配电房巡检机器人44 附表 表2-1RedCap三个发力的层级8 表2-2智慧电力RedCap原生特性需求概览9 表2-3智能台区通信技术要求10 表2-4配网PMU场景的通信技术要求11 表2-5线路故障监测通信技术要求13 表2-6巡检类通信技术要求14 表2-7作业管控通信技术要求17 表2-8配电自动化三遥的通信技术要求18 表2-9秒级负控通信技术要求19 表2-10配网差动保护通信技术要求21 表2-11配网自愈的通信技术要求22 表2-12智慧工厂RedCap原生特性需求概览23 表2-13MES数采通信技术要求24 表2-14SCADA设备联机数采通信技术要求25 表2-15AIDC数据采集通信技术要求25 表2-16AIDC产品分类25 表2-17工业视觉数采的应用场景26 表2-18工业视觉通信技术要求26 表2-19仪表数据读取通信技术要求27 表2-20生产/园区监测通信技术要求28 表2-21危险区域巡检通信技术要求29 表2-22智能物流调度通信技术要求30 表2-23设备远程控制通信技术要求31 表2-24智慧矿山RedCap原生特性需求概览31 表2-25设备数据采集通信技术要求32 表2-26作业人员数据采集通信技术要求32 表2-27矿山视频场景通信技术要求33 表2-28电铲远控通信技术要求33 表2-29矿区自动驾驶通信技术要求34 表2-30智慧港口RedCap原生特性需求概览34 表2-31智能理货通信技术要求35 表2-32港口安全监控通信技术要求35 表2-33场桥/岸桥远控通信技术要求36 表2-34港区智能集卡通信技术要求37 表2-35智慧城市RedCap原生特性需求概览37 表2-36智慧城市不同分辨率下的视频类场景典型通信技术要求37 表2-37典型安防监控的通信技术要求38 表2-38典型城市治理的通信技术要求39 表2-39典型车辆管理的通信技术要求39 表2-40其他场景RedCap原生特性需求概览40 表3-1轮式巡检机器人43 表3-2配电自动化终端45 前言 本白皮书由中国电信集团有限公司政企信息服务事业群牵头编制，修改和解释权属中国电信集团有限公司政企信息服务事业群，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本白皮书内容。 主编单位：中国电信股份有限公司政企信息服务事业群起草单位：天翼物联科技有限公司 参编单位（按拼音首字母）：翱捷科技股份有限公司；北京智芯微电子科技有限公司；成都鼎桥通信技术有限公司；广州通则康威科技股份有限公司；华为技术有限公司；杭州必博半导体有限公司；杭州赋信科技有限公司；杭州海康威视数字技术股份有限公司；利尔达科技集团股份有限公司；联发科技股份有限公司；美格智能技术股份有限公司；南京南瑞信息通信科技有限公司；上海新基讯通信技术有限公司；上海星思半导体有限责任公司；上海移芯通信科技股份有限公司；上海移远通信技术股份有限公司；深圳市广和通无线股份有限公司；深圳市宏电技术股份有限公司；深圳市今天国际物流技术股份有限公司；深圳市三旺通信股份有限公司；深圳市有方科技股份有限公司；芯翼信息科技（上海）有限公司；紫光展锐（上海）科技有限公司；浙江大华技术股份有限公司；中科慧拓（北京）科技有限公司；中兴通讯股份有限公司 1RedCap概述 RedCap（ReducedCapability）即缩减能力，属于轻量化5G的重要组成部分。5G在Rel-15/Rel-16定义了增强型移动宽带（eMBB），海量机器类通信（mMTC）和超高可靠低时延通信（URLLC）三大典型应用场景。随着5G的不断部署和广泛应用，中低端物联网方案对设备复杂度、成本、尺寸和功耗等提出了更严苛的要求。 作为“轻量级”5G技术，R17版本RedCap是一种介于5GeMBB与LTECat1/1bis之间，在成本与功能特性上取得平衡的技术。 相较于5GeMBB，RedCap进行了多项功能特性裁减，如： 带宽：RedCap要求支持的频谱带宽更窄，在FR1频段只要求最大20MHz带宽，远小于5GeMBB的100MHz。 天线：RedCap减少了发射和接收天线的数量，减少了MIMO层数，降低了终端RF收发器和基带处理模块的能力要求。 功耗：RedCap引入了多项省电措施，如e-DRX功能和RRM测量放松机制，使终端可以降低功耗从而获得更高的续航能力。 调制：RedCap必选的最高阶调制方式从256QAM裁剪到64QAM，但终端可以在承担一定的设计复杂度和成本提高的情况下，根据目标客户需要灵活支持上/下行256QAM，以满足不同行业的上下行峰值速率需求。 双工：RedCap从标准上支持了半双工FDD的通信方案。不过经业界充分讨论，当前基本仍采用全双工FDD的端网部署方案。主要理由是支持半双工FDD方案时基站调度处理会比较复杂，而半双工FDD的设计对终端成本降低也不够明显。 另外，根据3GPP协议，RedCap不需支持载波聚合（CA）、双连接（MR-DC）、双激活协议栈（DAPS）、条件主辅小区添加或改变机制（CPAC）、集成接入回传（IAB）的能力，进一步降低了终端的设计复杂度和成本。 相较于LTE，目前1T2R的5GRedCap产品与LTECat4双天线产品相比虽然理论速率能力接近，但是由于RedCap具备5GNR接入能力，在时延、可靠性、覆盖增强、节能、切片、授时、5GLAN、定位等方面具备特性优势，在实际使用体验上相较于LTECat4会有大幅提高。 目前R17标准冻结后的5GRedCap基本特性可对标LTECat4，而R18标准推进的5GRedCap将在峰值速率、带宽上进一步裁剪，可直接对标LTECat1/Cat1bis。 RedCap终端的规模化应用依赖于5G网络的大范围覆盖。鉴于5G商用网络覆盖尚未达到4G商用网络覆盖的广度和深度，因而在一段时间内终端支持4G、5G将成为主要的连接方式。由此，RedCap终端目前应支持5G+4G双模制式，以提高终端的连接能力。 在数据速率上，RedCap对5G的信号带宽、调制方式、MIMO层数等方面进行了裁剪，不过相比于LTECat4，性能方面仍保持优势，以FDD为例在同等带宽下峰值速率上行提升20%、下行提升13%。 在时延可靠性上，RedCap继承了5GNR的低时延高可靠特性，相比于LTECat4和Cat1/1bis，在低时延特性上可提升近80%，及复杂工业场景下RedCap可保持较高的可靠性。 在功耗电流上，LTECat4工作情况下为120~160(mA)、待机情况下为12~22(mA)。RedCap通过支持新增的节电特性，对标LTECat4可进一步降低功耗。 在5G原生特性方面，RedCap相比LTECat4与Cat1/1bis拥有切片、5GLAN、高精度授时等新增特性，为特定业务的专用链路、专用局域网等需求提供保障。通过在终端上进行一定的兼容性设计，可以支持5G高精度定位的新特性，结合网络能力，提供室内、室外亚米级的高精度定位服务。 2RedCap应用场景 RedCap应用的发力分为三个层级，第一层级为电力、工业数采和安防领域；第二层级为5G定制网所覆盖的工业、能源、物流、智慧城市等领域；第三层级为车联网和可穿戴领域。 表2-1RedCap三个发力的层级 三个发力层级第一层级：电力、工业数采和安防 第二层级：5G定制网覆盖的工业、能源、物流、智慧城市等领域 第三层级：消费领域的车联网和可穿戴 在5G定制网的环境下，RedCap将基于切片、大带宽、高精度授时、5GLAN、低时延高可靠、定位等特性，以及低功耗、低成本和小体积特点，在5G定制网项目中得到广泛应用。中国电信将基于重点应用场景，依托RedCap的原生特性和网络基础打造标 杆项目，推动RedCap规模商用。 2.1智慧电力 智慧电力在数采、视频和远控领域都存在重要的应用场景，数采领域主要包括智能台区、配网PMU、线路故障监测；视频领域主要包括电力巡检、作业安全管控；远控领域主要包括配电自动化三遥、秒级负控和配网差动保护。 表2-2智慧电力RedCap原生特性需求概览 特性 场景 切片 大带宽 低时延 高可靠 授时 5GLAN 定位 低功耗 智慧电力 智能台区 ● ● 配网PMU ● ● ● ● ● 线路故障巡检 ● 电力巡检 ● ● 作业安全管控 ● ● ● 配电自动化三遥 ● 秒级负控 ● 配网差动保护 ● ● ● ● ● 配网自愈 ● ● ● ● ● 2.1.1数采类场景 2.1.1.1智能台区 智能台区以优质的供电质量、高效的运营效率和优良的用户体验为目标，采用基于智能融合终端、传感网等多种先进的信息化、智能化技术、设备及运维管理手段，充分融合不同系统、不同设备数据，支撑用电主动运维、全寿命周期管理、多元负荷消纳等应用功能，通过低压故障预判、停电事件