5g技術中ulcl是啥意思（R17中的RedCap是什麼技術）

2023-04-18 09:47:21 2

幾天前，3GPP宣布5G R17標準凍結。在R17版本中，RedCap這個「小紅帽」尤為顯眼，被譽為5G物聯網不可或缺的一塊大蛋糕。

那究竟什麼是RedCap？下面來聊一聊。

為什麼要定義RedCap？

我們先來看看可穿戴設備（包括可穿戴手錶、AR/VR眼鏡等）、工業無線傳感器、監控攝像頭這三類終端對網絡能力的需求：

眾所周知，5G eMBB支持載波帶寬100MHz以上，峰值速率可達10Gbps；uRLLC支持毫秒級時延和超高可靠性；而mMTC由4G時代的NB-IoT和eMTC演進而來，主要支持帶寬小於1.4MHz、速率低於1Mbps的低速率、低成本、低功耗的物聯網連接。

但從上表不難發現，可穿戴設備、工業無線傳感器、視頻監控等用例的網絡能力需求介於eMBB、uRLLC和mMTC能力之間。

因此，為了匹配對速率、設備成本和電池壽命等要求介於eMBB、uRLLC和mMTC之間的這些用例，3GPP在R17版本中定義了對RedCap NR設備的支持。

從技術演進的角度看，一方面，4G有成本更低的LTE Cat-1、Cat-3、Cat4中速率物聯標準，但沒有面向5G NR的平滑升級路徑；另一方面，5G還沒有與4G相對應的中速率物聯標準，現有支持5G eMBB的模塊價格較高，因此，為擴大5G時代的物聯網市場，行業亟需定義更簡化、成本更低的5G中速率物聯標準。

RedCap不僅功能更簡化、成本更低，更重要的是，相比4G LTE中速率物聯網方案，其原生於5G，天然具有5G NR的優勢，比如支持包括毫米波在內的非常廣泛的頻段、網絡效率更高、支持波束賦形、可連接到5G核心網等，還可以在NR載波上與NR eMBB和uRLLC共存，因此，RedCap有望替代4G中速率物聯，支撐更龐大的物聯市場。

在R17版本，RedCap主要支持用例如下：

• 工業傳感器：壓力傳感器、溼度傳感器、溫度計、運動傳感器、加速度計和執行器等

• 監控攝像頭：應用於智慧城市、工廠和其他工業場所

• 可穿戴設備：智能手錶、電子健康相關設備、醫療監控設備、AR/VR眼鏡等

在R18版本中，RedCap還將進一步降低終端複雜度，支持更廣泛的速率，以及可能增加支持定位、sidelink協議、非授權頻譜等能力，以支撐更多用例。

裁剪了哪些能力？

RedCap，全稱Reduced Capability NR，直譯過來就是縮減NR能力的意思。在標準研究過程中也有廠商叫它NR-Light或NR-lite，後來3GPP正式將它命名為RedCap。

RedCap到底裁剪了哪些能力？

如上表，在R17中RedCap主要裁剪了以下功能，從而將終端複雜度和成本下降50%至65%。

• 最大帶寬從NR的100MHz縮減為20MHz

• 最小天線配置從NR的2T4R減少到1T1R或1T2R

• 最小下行MIMO層數減少至1

• 最大調製階數最低可支持64QAM

• 引入了半雙工模式

通過最大化功能剪裁後，RedCap在FR1頻段範圍內可支持約20Mbps-100Mbps範圍的上下行理論峰值速率，足以滿足大多數的中速物聯需求。

當然，為了實現更高的峰值速率，RedCap終端設備也可以不用裁剪得這麼狠，也可以選擇更高級的功能，比如支持2個接收天線、2個下行MIMO層、256QAM、全雙工FDD等。

通過剪裁，在數據速率方面，RedCap與LTE Cat-4終端能力接近。

除了剪裁了以上列出的物理層功能，RedCap也對一些更高層的功能進行了剪裁，比如規定DRB的最大數量從16個減少至8個，將PDCP SN和RLC-AM SN長度從18比特減少至12比特，可選支持ANR功能等。

有哪些關鍵技術？

除了功能裁剪，需重點提及的是，為了降低終端設備功耗，RedCap在R17中引入了兩大可延長電池壽命的節能技術：eDRX和RRM測量放鬆。

eDRX

一方面，終端與網絡之間的數據流通常是間隙性的或突發性的；另一方面，如果終端一直監聽網絡尋呼，耗電很大。基於此，為了讓終端更省電，5G R15版本中為NR引入了DRX（不連續接收）機制，其在RRC_IDLE（空閒態）和RRC_INACTIVE（非激活態）狀態下，讓終端周期性地監聽PDCCH信道以接收尋呼消息，剩餘時間則進入休眠狀態（關閉接收器），不用監聽尋呼，從而可以大大降低功耗。

在NR中，RRC_IDLE和RRC_INACTIVE狀態下的DRX周期最大為2.56秒。

而RedCap引入eDRX機制，顧名思義就是擴展的DRX機制，其將RRC_IDLE狀態下的DRX周期擴展到長達10485.76秒（即大約3小時），將RRC_INACTIVE狀態下的DRX周期擴展到10.24秒，從而終端休眠時間更長，更加節省功耗，更能延長電池壽命。

值得一提的是，使用DRX機制時，需在終端功耗與時延之間權衡，即DRX周期越長，下行時延可能就越大。由於RedCap在時延和可靠性上沒有eMBB/uRLLC用例要求嚴苛，這為RedCap採用eDRX機制提供了可能。

RRM測量放鬆

終端在RRC-IDLE和RRC_INACTIVE狀態下，會頻繁執行RRM（無線資源管理）測量，以確保終端駐留在最佳的可用小區。RRM測量主要測量服務小區和相鄰小區的RSRP和RSRQ值。RRM測量儘管可以確保終端能獲得最佳的連接質量，但會導致即使終端與網絡之間沒有數據傳輸時也會耗費電池電量。

對此，在R16版本中，針對低速移動和非小區邊緣場景定義了RRM測量放鬆機制，當滿足低速率條件一定時間或同時滿足低速率和非小區邊緣條件時，允許設備放寬相鄰小區測量，比如通過加大RRM測量周期來降低鄰區測量次數和小區測量數，從而減少終端耗電。而在R17版本中，針對RedCap終端進一步延長了放寬時間。

此外，如上所述，由於RedCap原生於5G，天然具有5G NR的優勢，RedCap還能與5G切片、UPF下沉、uRLLC能力、覆蓋增強、5G LAN、5G定位、終端節能等技術相結合，靈活匹配多樣化的中速率物聯網應用，從而更好賦能各行各業。