5G轻量化技术（RedCap）行业解决方案白皮书

5G轻量化技术（RedCap） 行业解决方案白皮书 中国移动通信集团有限公司 2024年10月 物联网（IoT）作为新一代信息技术的重要组成部分，日益成为推动社会进步和经济发展的重要力量，随着5G技术的不断演进与成熟，5G-Advanced（5G-A）正引领着物联网技术迈向新的高度。RedCap作为5G-A的关键技术，通过终端剪裁有效降低终端复杂度和成本，同时可继承5G切片、uRLLC等优秀特性，以其低成本、强能力的优势驱动着物联网技术的快速发展和广泛应用，为数字经济发展、产业升级转型及智慧城市建设注入新活力。 中国移动积极响应国家政策，网络先行，RedCap已完成全国县城及以上连续覆盖，重点行业领域按需覆盖。除此之外，中国移动向RedCap端到端产业提供自研产品、运营平台和测试认证等服务能力，为RedCap规模化发展奠定坚实的基础。 本白皮书聚焦RedCap在智慧电力、安防监控、智慧工厂、智慧城市、智慧海域、智慧政务、车联网、消费电子八大典型行业的应用，形成RedCap典型行业标杆案例，为RedCap在各行业发展提供端到端创新解决方案和参考依据。 本白皮书的版权归中国移动所有，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本建议之部分或全部内容。 目录 1.RedCap概述1 1.1政策方向1 1.2技术简介1 1.3产业现状3 1.4技术演进4 2.中国移动RedCap能力及规划4 2.1中国移动RedCap服务能力4 2.1.1网络能力4 2.1.2自研产品5 2.1.3运营平台5 2.1.4测试认证6 2.2中国移动RedCap发展规划6 3.RedCap典型行业解决方案7 3.1整体架构7 3.2典型行业分析及技术解决方案8 3.2.1智慧电力8 3.2.2安防监控15 3.2.3智慧工厂18 3.2.4智慧城市25 3.2.5智慧海域28 3.2.6智慧政务33 3.2.7车联网38 3.2.8消费电子40 4.愿景及展望42 缩略语列表43 参考文献45 参编单位及人员46 1.RedCap概述 1.1政策方向 习近平总书记在党的二十大报告中要求“加快发展物联网”。2023年2月，中共中央、国务院发布的《数字中国建设整体布局规划》中指出“推进移动物联网全面发展”。2023年10月，工业和信息化部发布《关于推进5G轻量化(RedCap)技术演进和应用创新发展的通知》，明确提出RedCap发展目标：到2025年，5GRedCap产业综合能力显著提升，新产品、新模式不断涌现，融合应用规模上量，安全能力同步增强。 2024年4月，工业和信息化部发布《关于开展2024年度5G轻量化（RedCap）贯通行动的通知》中要求，扎实有序推进5GRedCap商用进程，打通5GRedCap标准、网络、芯片、模组、终端、应用等关键环节。此外，2024年7月，第二十届三中全会中明确提出要“加快发展物联网，降低全社会物流成本”。2024年9月，工业和信息化部出台《关于推进移动物联网“万物智联”发展的通知》，明确到2027年，RedCap（轻量化）高低搭配、泛在智联、安全可靠的移动物联网综合生态体系进一步完善。5GRedCap实现全国县级以上城市规模覆盖，并向重点乡镇、农村延伸覆盖。 由此可见，国家高度重视移动物联网的发展,正通过一系列政策引导、技术布局和生态构建，加速5G全物联网体系的发展和应用，旨在构建一个更加智能、高效、便捷的“万物智联”时代，推动经济高质量发展。 1.2技术简介 RedCap是5G演进的标志性技术，通过终端轻量化设计大幅降低5G终端成本，同时提供高速率大连接能力，RedCap技术填补了5G技术在中高速物联网应用中的空白，使5G面向各类物联网应用需求形成了具备低、中、高、超高分档分级能力的完备技术承载体系，如图1所示。同时，RedCap技术适用于可穿戴设备、视频监控、工业能源等对数据传输速率和延迟有一定要求的中高速率连接场景，未来可实现对LTECat4等技术替代。 图15G物联网技术体系 相比5G，RedCap通过缩减最大带宽（100MHz→20MHz）、减少收发天线数目 （最低1T1R）、降低调制阶数（上/下行64QAM），能够有效降低终端成本和功耗，如表1，根据3GPPTR38.875协议，相比5GNR终端，RedCap终端复杂度降低约60%。 相比4G，RedCap除上下行速率优于Cat4终端外，还具备两方面技术优势，一是RedCap支持多BWP动态配置，可充分发挥5G大带宽、高容量的优势，小区上/下行容量约为4G的7~18倍；二是RedCap可继承5G低时延、高可靠性、安全隔离等优势，代际优势显著，满足客户的本地业务分流、切片业务隔离等多样化需求。 表15GNR、RedCap与4GCat4、Cat1/1bis的技术指标对比 技术指标 5GNR 5GR17 RedCap（1T2R） 5GR17 RedCap （1T1R） 4GCat4 4G Cat1/1bis 带宽 700M：30MHz2.6G：100MHz 20MHz 20MHz 20MHz 20MHz 收发天线 TDD：2T4RFDD：1T2R 1T2R 1T1R 1T2R 1T1R 调制 上行/下行 256QAM 上行/下行 64QAM必选 256QAM可选 上行/下行 64QAM必选 256QAM可选 上行/下行 64QAM 上行16QAM下行64QAM 速率 FDD 上行175Mbps下行350Mbps @256QAM上行120Mbps下行226Mbps@64QAM 上行90Mbps 下行170Mbps @256QAM 上行120Mbps下行113Mbps@64QAM 上行90Mbps下行85Mbps @64QAM 上行75Mbps下行150Mbps 上行5Mbps下行10Mbps TDD 上行250Mbps下行1.7Gbps注1 @256QAM 上行22Mbps 下行162Mbps 注1 @64QAM: 上行17Mbps 下行122Mbps 注1 @256QAM 上行22Mbps下行81Mbps 注1 @64QAM 上行17Mbps下行61Mbps 注1 @64QAM 上行15Mbps下行 110Mbps注2 上行1Mbps下行7.4Mbps注2 5GNR优势特性 通过多BWP、uRLLC、网络切片、5GLAN等，在带宽、时延、可靠性、安全隔离、容量等具备优势，可靠性最高可达99.99%，时延最低可达5-10ms，满足更加多样化的业务需求。 暂无 注1：下行与上行配比7:2，特殊时隙配比6:4:4注2：下行与上行配比3:1，特殊时隙配比10:2:2 1.3产业现状 华为、中兴、爱立信、诺基亚、中信科5家主设备均已商用。2022年，华为、中兴等5家主设备厂家完成中国移动组织的RedCap技术验证，支持RedCap终端接入、用户识别、移动性等基本功能。2023年，华为、中兴等5家主设备厂家完成中国移动RedCap现网规模试验，端到端功能及性能均符合预期，已具备商用能力。2024年，中国移动携手华为等合作伙伴，面向RedCap重点行业开展网络与业务适配研究，推动RedCap行业应用落地。 高通、MTK、展锐、翱捷科技等主流芯片厂商和必博、新基讯等新兴芯片厂商积极研发和推出RedCap商用芯片。2022年，芯片厂商推出原型样机，参加中国移动技术验证；2023年，MTK、高通等芯片厂商推出RedCap先发产品，完成中国移动规模端网试验，具备商用条件；2024年，翱捷科技、必博、新基讯等更多芯片厂商推出RedCap商用芯片。 产业积极规划RedCap模组产品，RedCap模组已达商用状态。2023年，移远、广和通、鼎桥、芯讯通、美格、中移物联等模组厂家均发布了RedCap模组产品，支持行业终端产品研发；2024年，海信、有方、中兴等更多品牌、更多款型模组商用，具备规模供货能力，当前中国移动已完成首批9款RedCap模组产品招募。RedCap模组商用初期售价在200-300元，随着后续商用节奏加速、市场规模发展，RedCap模组价格预计可降至百元。 RedCap已有商用行业终端产品，可穿戴终端预计2025年上市。5G行业终端厂家包括浪潮、通则、大塔、四信等，5G终端产业链正在开发RedCap整机产品，鼎桥和通则等厂家已有商用产品，品类主要以CPE、网关、MIFI、数据上网卡、摄像头为主，预计在2024年四季度达到商用状态；在个人消费电子产品领域，RedCap将率先应用于可穿戴终端，预计在2025年将有首款支持RedCap可 穿戴终端上市。 1.4技术演进 目前，产业已支持RedCap接入、策略控制、计费等，全面保障业务体验。未来RedCap技术将面向更低成本、更低功耗方向演进。 eRedCap：目前RedCap技术主要聚焦于视频监控、智能穿戴等带宽需求相对较高的场景，未来随着工业无线传感器、智能电网等成本敏感、数据传输速率要求不高的物联网需求日益增加，3GPP在R18版本中引入了eRedCap技术，限制峰值速率10Mbps，主要对标LTECat1/1bis，进一步降低终端复杂度和成本。未来网络也可考虑支持eRedCap用户识别，支持区别eRedCap用户、RedCap用户以及NR用户的计费控制、策略控制等，助力RedCap及eRedCap技术向更低成本、更低能耗的应用场景演进。 eDRX节电技术：eDRX是一种用于降低终端功耗的机制，它允许终端在特定的时间间隔内不监听网络寻呼信号，进而进入低功耗模式。具体来说，eDRX技术主要包括一个寻呼时间窗口（PTW）和多个DRX周期。在PTW内，终端按照DRX周期监听寻呼信道；而在PTW外，终端则不监听寻呼信道，处于休眠状态，以降低终端功耗。但当前RedCap终端应用eDRX节电功能的瓶颈在于需求场景不明确，进而导致产业支持意愿不强。随着RedCap技术向成本敏感、对数据传输速率要求不高的物联网应用场景的不断延伸，以及eRedCap技术的引入，未来可聚焦典型业务场景，并选取重点行业推进，通过制定节电参数模板等手段理顺业务运维开通流程，推动eDRX技术从理论到商用。 2.中国移动RedCap能力及规划 2.1中国移动RedCap服务能力 中国移动面向RedCap行业及客户，提供优质的网络能力、丰富的终端产品、高效的运营平台、完备的测试认证等能力及服务，助推RedCap规模化发展。 2.1.1网络能力 中国移动积极响应国家加快发展物联网的政策，确保在2025年前实现工信部RedCap规模覆盖的目标。按照网络适度超前的原则，中国移动2024年实现全国所有县城以上区域700MHzRedCap连续覆盖，根据大容量视频、电力配网、工业传感等业务需求，按需开通2.6GHz/4.9GHzRedCap功能。截至2024年9月， 中国移动5G基站已开通RedCap功能超过43万站。 在连片组网性能方面，RedCap1T2R终端在700MHz网络中上行平均速率可达86Mbps，下行平均速率可达105Mbps；在2.6GHz网络中上行平均速率可达12Mbps，下行平均速率可达78Mbps。 在时延方面，RedCap终端在现网中ping32字节和1500字节的端到端平均时延在30ms内，均能满足业务时延需求。 在移动性方面，RedCap终端在现网连片组网环境下，能够正常实现5G系统内互操作，以及5G系统与4G系统互操作，切换成功率均为100%；其中5G系统内切换时延在30ms内，5G到4G切换时延在70ms内，基本符合预期。 在VoNR方面，RedCap网络能正常支持VoNR业务。 2.1.2自研产品 中国移动面向RedCap行业及客户提供自研芯片、轻量化模组、AI摄像头、电力网关、便携式CPE、便携式Dongle等产品，形成覆盖多种行业场景的生态产品布局，如表2所示。 表2RedCap自研产品矩阵 RedCap产品 分类