宋丹-RedCap标准进展及应用展望-CCSA TC10研讨会-无线与终端技术研究所

国际电信联盟（ITU）定义了5G的三大需求，分别是eMBB（增强型移动宽带）、uRLLC（低时延高可靠通信）和 mMTC（海量物联网机器类通信）三大应用场景 R17RedCap技术，助力5G终端更轻、更简、更优化 弥补中高速空白 2018年，R15提供了大幅超越4G体验的5GeMBB能力。 2020年，R16提供了完整的URLLC能力，使能低时延、高可靠、TSN时间同步网络，为智能制造工厂类业务提供了基于蜂窝技术前所未有的体验。 2022年，R17完成，为业界带来了基于NR新空口的5G物联网技术RedCap，定义了面向物联网的第一款5GNR终端类型。 RedCap定位：相比eMBB、URLLC更轻量级、更低复杂度、更 低成本 RedCap意义：大幅降低5G终端模组成本，扩展5G生态系统，推动5G在更多行业的落地和增长。 •3GPP即将完成R18功能冻结，CCSA同步进行行标制定 3GPP 3GPPRAN#94 R18RedCap演进立项成功 R17RedCap 冻结（含ASN.1等） R18RedCap演进计划冻结时间（含ASN.1等） 2020.6 2020.12 2021.6 2021.12 2022.3 20226 2022Q3 2024Q2 3GPPRAN#88 R17RedCapSI立项 3GPPRAN#90 R17RedCapWI立项 3GPPRAN#92 R18启动 3GPPRAN#95 R17核心标准冻结 R18RedCap演进WI计划开展时间 CCSA 2021.3 2022.4 2022.6 2022.12 RedCap标准化，指导5G行业发展 TC5WG9#113次会议 RedCap关键技术研究报告立项 TC5WG9#118次会议 RedCap关键技术研究报告征求意见稿 TC5WG9#120次会议 RedCap终端设备技术要求和测试方法立项 TC5WG9#120次会议 5G轻量化通用模组技术要求立项 R17RedCap典型应用场景 RedCap是3GPPR17面向低复杂度5G终端类型的标准，旨在打造轻量级终端，满足中速物联网需求。针对无线传感器、视频监控、可穿戴等业务应用，利用RedCap，可同时满足业务性能和低成本需求 工业无线传感器 视频监控 参考比特速率<2Mbps，可靠性为99.99%，端到端时延<100ms。 对于安全类型的传感器，时延需求更低，为5-10ms，电源可持续数年 经济型视频，参考比特速率为2-4Mbps,可靠性为99%-99.9%，时延<500ms。 高端视频，例如用于农业，需要7.5-25Mbps。视频监控的业务模型主要为上行传输 例如：智能手表、可穿戴医疗设备、AR/VR护目镜等。 参考比特速率为下行5-50Mbps和上行2-5Mbps，峰值速率下行达到150Mbps，上行达到50Mbp。电源应能持续1-2周 可穿戴设备 R17RedCap研究内容（1/2） SpecifysupportforthefollowingUEcomplexityreductionfeatures[RAN1,RAN2,RAN4]: oReducedmaximumUEbandwidth: MaximumbandwidthofanFR1RedCapUEduringandafterinitialaccessis20MHz. MaximumbandwidthofanFR2RedCapUEduringandafterinitialaccessis100MHz. oReducedminimumnumberofRxbranches: ForfrequencybandswherealegacyNRUEisrequiredtobeequippedwithaminimumof2Rxantennaports,theminimumnumberofRxbranchessupportedbyspecificationforaRedCapUEis1.Thespecificationalsosupports2RxbranchesforaRedCapUEinthesebands. ForfrequencybandswherealegacyNRUE(otherthan2-RxvehicularUE)isrequiredtobeequippedwithaminimumof4Rxantennaports,theminimumnumberofRxbranchessupportedbyspecificationforaRedCapUEis1.Thespecificationalsosupports2RxbranchesforaRedCapUEinthesebands. ThegNBcanknowthenumberofRxbranchesoftheUEbyMIMOlayerreporting. oMaximumnumberofDLMIMOlayers: ForaRedCapUEwith1Rxbranch,1DLMIMOlayerissupported. ForaRedCapUEwith2Rxbranches,2DLMIMOlayersaresupported. oRelaxedmaximummodulationorder: Supportof256QAMinDLisoptional(insteadofmandatory)foranFR1RedCapUE. NootherrelaxationsofmaximummodulationorderarespecifiedforaRedCapUE. oDuplexoperation: HD-FDDtypeAwiththeminimumspecificationimpact(NotethatFD-FDDandTDDarealsosupported.) R17RedCap研究内容（2/2） 终端类型定义：区分RedCap和非RedCap终端，对RedCap接入控制 SpecifydefinitionofoneRedCapUEtypeincludingcapabilitiesforRedCapUEidentificationandforconstrainingtheuseofthoseRedCapcapabilitiesonlyforRedCapUEs,andpreventingRedCapUEsfromusingcapabilitiesnotintendedforRedCapUEsincludingatleastcarrieraggregation,dualconnectivityandwiderbandwidths.[RAN2,RAN1] 早期识别：匹配的调度，接入控制 SpecifyfunctionalitythatwillenableRedCapUEstobeexplicitlyidentifiabletonetworksthroughanearlyindicationinMsg1and/orMsg3,andMsgAifsupported,includingtheabilityfortheearlyindicationtobeconfigurablebythenetwork.[RAN2,RAN1] 接入控制：降低对传统终端影响 SpecifyasysteminformationindicationtoindicatewhetheraRedCapUEcancamponthecell/frequencyornot;TheindicationisspecifictothenumberofRxbranchesoftheUE.[RAN2,RAN1] SpecifysupportfortheExtendedDRXenhancementsforRedCapUEs[RAN2,RAN3,RAN4]: SpecifysupportfortheRRMmeasurementrelaxationsforneighbouringcellsforRedCapdevices:forRRC_Idle/Inactive/Connected[RAN2,RAN4] RedCap技术，促进5G行业应用落地 •RedCap通过最大带宽缩减（20MHz）、减少收发天线数目（最低1T1R）、降低调制阶数（上下行64QAM）等规格裁减，有效降低复杂度和终端（模组）成本，预期复杂度相比eMBB终端降低约37%~60%，芯片设计开发难度大幅下降，在一定程度上降低芯片研发/制造成本 •RedCap速率方面略优于LTECat4终端，结合5G网络覆盖度以及RedCap终端初始价格的影响，建议产业优先切入RedCap具备明显优势的领域 技术指标 NReMBB NRRedCap LTECat4（标准） LTECat1/1bis 带宽(MHz) n28：30n41：100 20 20 收发天线 n28：1T2Rn41：2T4R 1T2R 1T1R 1T2R 1T1R 调制方式 256QAM 64QAM（256QAM可选） 64QAM DL：64QAMUL：16QAM 速率(Mbps) FDD DL：350 UL：175 DL UL DL UL DL：150 UL：75 DL：10 UL：5 TDD注 DL：1700 UL：250 DL UL DL UL DL：100 UL：15 DL：7.4 UL：1 注：NRTDD：7D1S2U，特殊时隙6:4:4；LTETDD：3D1U，特殊时隙10:2:2 数据来源：参见3GPPTR38.875 R18RedCap研究背景及研究内容 背景与需求 场景：FR1FDD R18RedCap定位：比R17RedCap低端，比LPWA高端的物联网终端，例如工业传感器，峰值速率10Mbps 研究内容 •FurtherreducedUEcomplexityinFR1[RAN1,RAN2,RAN4] UEBBbandwidthreduction 5MHzBBbandwidthonlyforPDSCH(forbothunicastandbroadcast)andPUSCH,with20MHzRFbandwidthforULandDL TheotherphysicalchannelsandsignalsarestillallowedtouseaBWPuptothe20MHzmaximumUERF+BBbandwidth Supportadditionalseparateearlyindication(s)[RAN1,RAN2] UEpeakdataratereduction Relaxationoftheconstraint(vLayers·Qm·f≥4)forpeakdataratereduction Therelaxedconstraintis,e.g.,1(insteadof4) Theparameters(vLayers,Qm,f)canbeasinRel-17RedCap Both15kHzSCSand30kHzSCSaresupported. DefineatmostoneRel-18RedCapUEtypeforfurtherUEcomplexityreduction. RedCap引入5G通用模组，加速5G行业发展 应用进程 RedCap的产业发展必然经历标准制定、技术验证、芯片产品化、终端/模组商用初期、规模化应用阶段的历程，随着商用进程，功能逐步叠加，性能日趋稳定。 预计RedCap引入5G通用模组后，年出货量达千万量级、累计出货量上亿级时，5G通用模组价格有望达到100元级 （4G模组出货量达亿级以上，加上对4G芯片的持续优化，Cat4模组已降至70元左右） 首批R17RedCap芯片/模组商用 首批R18RedCa