5G RedCap技术与实践白皮书.docx
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1、ZTE中兴前言02但CaP的产业快速发展O32.1 技术特点.标准发展及规划.022.2 a1.iaMMeeM1*MMMMMM1*MMMM0行业发展面临的挑战05RedCaP产业实践oPADT4.1 广域网实践094.2 局域网实腌10E按建RedC叩能力和生态121*,4521353(mi1806发展路径建议19BDT(!良结与展望2008缩略语C三fc-士前言一1.2022年8月,工业和信息化部印发了5G全连接工厂建设指南,旨在推动5G+工业互联网”深度融合,推蛇技术新场景新模式向工业生产各领域各环节深度拓展.2023年10月,工业和信息化部正式发布关于推进5G轻量化(RedCap)技术演
2、进和应用创新发展的通知,从国家政策层面为RedCaP发展注入强心剂,通知中提三J,至2025年,RedC叩应用规模持续增长,全国县级以上城市实现RedCa谏模覆盖,RedC叩连接数达到千万级.在政策牵引和需求推动的双仰驱动下,RedCaP有望在今年迎来商用规模的大幅增长.RedCaP作为5G时代面向中高速率连接场鼻定义的热联网技术,是2023年6月全部冻结的3GPPR17标准中业界最为关注的功能之一,通过裁剪终端收发带宽、天线数等手段有效阐氏5G终端复杂度和成本,同时兼瓯大容、低时延、网络切片等5G原生能力,实现5G应用成本和性能的最佳平衡.只诞生之初就受到运音商以及电力.工业等行业伙伴的关注
3、,2023年以来产业界在5GRedCaP的技术、功锢和外场性能测试等方面进行了一系列的工作,为RedCaP产业港的成熟以及未来规模商用英定了较好的基础.本白皮书论述RedCaP产业发展以及中兴通讯在RedCaP端到端产业诲方面的实践与创新,希里为业界RedC叩的应用与推广提供有益的参考与帮助.2RedCaP的产业快速发展2.1 技术特点、标准发展及规划RedCap(ReducedCapabi1.ity),又称轻化5G”,5G时代面向中高速率连接场景定义,其能力定位介于5GNR(含eMB丽UR1.1.C)和1.PWA(如1.TE-M和NB-IOT)之间,是5G-A千亿物联的关键技术之一.RedC
4、叩对终端硬件能力迸行栽电,通过缩减最大传输带宽至20MHZ,降低收发天线数目及最大调制5介数,可以将终送复杂度照氐60%,从而获得成本降低功耗减少、尺寸极致等优势,同时继承大带宽.低时延、切片等5G代际能力,使其在满足应用场景需求的前提下,发挥成本功耗优势,充分使能中高速物联场景,助力5G应用复制加速,推动更大规模5G应用部罟.RedGPJ8强特性IIWtfMU一W*QTE货XUC1.*rRAfiWVir-,fAj工瑞Tffmrwf*KD1M(a.WC8t,波FWJF1*SfrM三*113GPPR18对RedCaPts准进行了增强,终端复杂度和成本相比R”进一步降低.当前,R18eRedCap
5、技术标准化讨论已授基本完成,进入标准维护阶段.相比R17RedCap,R18eRedCap主要在两方面做了迸一步的降成本和降兔杂度设计:1、终端基带带硒低,R18的上下行数据业务带费将降为5M,可以节约终端的数据存储索,降低IW癖;2、终端峰值速率明氐,R18RedC叩单用户最大修值速率从R17的百兆以上陡为10MbPs,从最大M1.Mo层数、调制阶数和缩放因子等方面阐醛端编译码的豆杂度.5GR17RedC叩作为面向中高速物联网及工业物联网场猊的关械技术*1.三夬方案,可以大幅降低终潮射频和基带的复杂度,降低终端功耗,从而获得更高的续航能力.同时,SGR17RedCaP结合5G网络切片、5G1
6、.AN、2希度授时.高可靠低延迟等优势技术,相对4G物联网技术具有代际优势.在具备更强性错和更丰富功能的同时,又大大降低了成本,有利于推动模组、终端设笛在垂自行业更广泛应用.2.2 产业发展情况RedCaP在3GPPR17引入之后,在中国发展迅速,产业进展全球领先,RedCaP系统、终端、模组、芯片等产业关键环节不断成熟,成本持续下降.中国电信、中国移动、中国联通、中广电等各运营商也积极布局RedCaP的技术验证,完成疏到端的能力测试,并发布白皮书,推动技术发展WfiK早在2022年协议亦结之初,IMT-2020(5G)推进组已组织各设备厂商迸行基于原型芯片的RedCaP技术蛇证.2023年,
7、齿片商联合设备厂商迸行RedCaP关键技术睑证与SG商用网络下端到端外场验证,已取得阶段性成果;同时,面向工业.鳏、安防等垂直行业,各运莒商均布局RedCaP应用侬,步推动RedCaP商用落地.2023年底,中国移动率先吹响RedC叩商用部器号角,当前在全国范围内已商用部署超十万站.国际市场上,已有来自多个国家的多家运3商完成RedCaP关键技术验证,为之后的商用部罟莫定基础,2024年将成为国际RedCaP商用元年.当前,泰国AIS、马来西亚DNB、新加坡SingteI、韩国SK电信、英国BT、西班牙VDF、美国VeriZon,美国AT&T、澳大利亚TeIStra、澳大利亚OPtUs.阿联酋
8、EtiSa1.at、沙特STu沙特Zaim科威特STC、科威特Zain、巴林STC等领先运营商已完成RedCa腐术脸证或商用试点.在RedCaP终端芯片方面目前各平台也陆续跟进,高通和海思率先在2023年完成商用芯片的发布,ASR.展锐.MTK也计划在2024年内实现商用发布.目前市场上测试用的RedCaP模组产品主要基于高通和海思平台,包括1.GA、ICUM.2.MIni-PCIe多种封装形式,和现有4G或5G产品兼容,方便替代.RedC叩模组产品尚处于市场初期,目前价格相比4GCat4Cat1.模组仍然有很大差距,因此在上述应用领域如视痰监控、工业传感、电力抄表等目前仍以4GCat4、Ca
9、tI和Wi-Fi为主,模组的成本因素对其规模应用有直接的膨响.3行业发展面临的挑战5G网络从建设之初就承担若为数字经济发展筑路的垂任,5GToB的应用实践开展非常广泛,有了5G关健技术如切片资源隔离、低时延.高可靠性、5GIAN、5G定位、节能.电力授时等特性加持,能够更好地满足不同行业的定制性需求,已经在干行百业中的立示范应用.但5G应用的规模化发展迸程低于预期,其中一个重要的阻力就是5G通用段组的成本和功耗,从而滞缓5G的行业应用发展的速度.目前RedCaP应用场里主要是例议定义的三大场景,视频监控、工业传感器和可穿戴设备,发展最快的行业是电力行业、其次是智慧工厂对于ToB的电力和工厂场景
10、.电网领域电力配电网覆盖广,终端规陵大,依托运营商投需网络实现配电网覆盖,有效暗氏建网成本.电网领域存在若广泛的数采、眦i类的需求场景,常见的包恬智能台区、配网PMU、城路故因监测.电力巡检、作业安全监控、配电自动化三遥和配网差动保护等.在电力网络中,还存在着部分场里需要授时的特殊要求.部分具体场景的技术要求指标可叁见下表所列:业务名呼时延遥信号求篷疾去ii*可靠住蝴安翎Jje1.忡跆区15四叱ICM)PS99.9%WA生产拄制大区110阚PMUOmS2Mbp99.99%3生产出伏区X-IO个kn转故i监濠50ms2Mbs99.99%WA生产期伏区124Mo电力造检机器人1.s4Mbps99.
11、9%N/A生产大区410个加私机迩檎Kft!100r6采集S1$“MbpsSW9939%俎体2999%N/A切管般区s-35Mbps99%N/A切管建大区MIO个/WIkWifiSaffi2SMbps99.99%3*针般块区X10个k11炳自国420OmSOSMbps99.99%10s生产阁大区XSO个km从上述电网各场景的通信需求来看,大部分场景应用对速率要求并不太高,对时延要求也不是非常苛刻,但需要比较强的安全隔周性和可疑性要求,对5G国络的切片资源幅图、5G1.AN,精准授时有强烈的需求.电网的应用场景分布在电力的发、输、原用各个环节,涉及定制终浣种类比较多,需要将5G模组融入到能源控制
12、器、融合智能终端、徒线终端、继保装置、负控终施、用电互动终端等各类专用电力终就中;电网各场景中终端规模非常大,中高速率业务场景,对篌组的成本比较敏感,因此电网领域是对5GRedC叩需求毅曷烈的领域.工业领域工业领域覆盖范围广,包括电子制造.东电制造、汽车制造、钢铁冶金、装备制造、化工、V山、港口等多个工业矮域.工业领域的应用场景多,典型场坡如工业数采、工业视觉检测、仪表数则读取、生产园区监测.危险区域巡检.智能物流周度.设备远程控制、港口智能理货、港口岸桥远控等,部分具体场景的技术要求指标可参见下表所列:业务名称WS通位需求连接数速室可靠性安全除SBMES姆g采集$20OmSIMbps(R5R
13、)9MbPS(X,海虢)99.99%业为阳嘉x1.个ZSOOOmSCADA设得数来200ms期采集GooE控制SSOesIMbfn(R)29MbPSamffi懒99.99%业务碍岛*10个500011A1.DCet据采集200msIMjps99.99%业务RM1个5000m100ms-1000ns4MbpM单连接)99.99%业努隔无X,10个/5000N仪去期R读取100rm-ins24Mbps99.9%无X100个5000m生产改区监混50ms之4Mbps俾由&99.9%无XToo个/5000m;危省区IO也$50ms4Mbs99.9%无X100个/5000W智旎物流调度50m52Mbps
14、99.99%无XUO个500011设循远程控制100ms2200kbps(下行控制)4Mbfg蜗,钿99.99%业务隔五XGHOOOOm港口田烧性货520OmS之4Mbps(中珞)99.9%业名隔离X个100m港口岸桥正控40ms之200kbps下行控制)4M5ps1.tijff1.M.m99.99%业更隔衣41100mj锤个行业的业务场景需求差舁性较大,数据采蛔用广部署密度大、视觉质检对带宽要求高.远程控制/工业控制对网络确定性要求高;不同业务场里需要进行网络资源福SkS1.A保限,5G网络能够更好地匹配工业领域的定制化需求.除了运动控制的超低时延超高可靠性的需求之外,5GRedCaP可以满
15、足工业领域大部分场景需求,5GRedC叩蚓氏成本更有利于5G在工业生产域的广泛使用.视频监控视频监控在ToG、T。B中都较为普遍存在的场景,比如智慈城市的安防监控、城市治理和车辆管理,以及化工、矿山等特殊行业的强制安防监控等.其中一些特殊场里对无线化三e频安防比较强烈,例如G端的水务巡直、水府监控、河道监控、高速公路.防溺水、森林防火等特定场显、B筑的渔业、矿区.牧场.工地、茶园.养殖基地等相对偏远环境安防需以部分具体场景的技术要求指标可参见下表所:业势名称时廷速率通信需家可靠性安全坦寓SIS4Mbps-10Mbp99%公安交督单独既离杆10(Xm,社区治理1.s4Mbps-ICMbps99%
16、无30-50个所,SOOms4SS99.9%NZAX*100个k11智能手环SiS5g-IOMbps99.9%N/AX100knwmB20MbPS-30MbPS99.9%WAX100kmi可穿戴领域产品的特点是尺寸小,采用电池供电,功耗和成本是最主要的诉求,可以通过在RedCaP终端中增加UE节能技术,如寻呼增强(PED,PDCCH监听自适应,唤函信号(WUS),小散据传输(SDT)等功能进一步降低设备功耗,实现业务需求.车联网港若智能网联汽车的日益普及,人们对智能交通基础设施的您求及服务能力要求也越发强烈.一方面智能网联汽车需要智愁城市基础设施来增强侬1.提供交通信号、路况雌等信息服务,通过
17、网联建猊,实现高等级自动驾驶;另一方面,解决传燎交通系统带来的交通拥堵、安全事故、停车难等问题.5G网络与车路云f化方案融合,充分发挥5G网络站点多、a,管理运维、运营方式成熟的优势,同时结合5G-Advanced增强技术,把5G通信网络及智慧路例基毗设施建设方案深度融合,为“车路云一体化”方案褥地提供支厚,其中,基于5G网络和车载通信的通信模块,能缪实现车东集、处理、发送和接收,其5G终辆的数据采集、处理、发送和接收,以及能够实现道路设施的;掂需求数员大,同时车联网每个终雉对时延、带宽要求不高,5GRedCaP低成本、低功耗终浣催生多样化形态,大大降低本,助力车联网的迸一步发展.移动宽带移动
18、宽带(Mobi1.eBroadband),是在移动场景下提供高速无蜗络接入的应用,使得用户通过移动设备(如智能手机.平板电脑.笔记本电脑等)随时随地连接到互联网.典型的终端形态是MiF和USBDong1.e.在5G的上半场,受限于这两类终端的成本、功耗和尺寸,SGeMBB的移动宽带应用未得到较好的普及.RedC叩时代,FWA率先以USBDongIe作为商用终境形态集中呈现,主要原因:1)对速率的要相较于CPE,MiF而USBDong1.e不需要承受多用户同时接入宽带.2)尺寸精巧,更适合广泛应用eMBB的MiFi和USBDOngIe尺寸都偏大,RedC叩在基帝和射赎上的1减法”使得MiF而US
19、BDongIe又能回到3G/4G时代的经典尺寸.加之更低的成本,SGRedCaP的MiF1.K1.USBDong1.e相比5GeMBB能更符合更多应用的实际需求.5GRedCapUSBDOngIe可满足更多场景的“插入应用DongIe采用USB口,可以灵活适配PC工控机和机械臂等具备2B领域US映口的终端;此外,针对家庭宽带,RedCaP的USBDong1.e还可以帮助固网运营商提升宽带上网的用户体脸和服务质量.4RedCp产、在物联网领域,中兴通讯推出RedCaP+X方案,可在继承5G际优势的同时最大化降低终端成本,为千行百业提供可定制的“物美价廉”的5G连接服务,中兴通讯已在全国多张网络实
20、现了RedCaP规模商用,并携手行业伙伴完成了多项RedCaP典型应用验证,在5G-A阶段,RedCaP持续演进,助力万物互联时代的到来.4.1 广域网实践面向广域网应用场景,如智做电网.车联网*可穿戴等,中兴通讯已联合运营商和行业伙伴诳行了丰富的RedC叩应用探索.智慧电网基于5G的智融电忸涉及电力系统发电、输电.变电.配电.用电等多个环节,包含大量终端,尤其是用电环节,大规模的集中器、能源控制隅等边缘接入设备广泛分布于用电网络中,可对所有安装在用户侧的底层朝设备进行信息采集、数据诊断、策略生成和下发,实现供能侧的能源协同优化以及以公共用能设备的用能褫负荷控制.RedCaP终筑较传统5G终端
21、而言,具有成本、功耗减半的优势,且仍可以继承5G网络的切片、低时延、高可旅等特性,更有利于5G应用的规模化部罟,对于需要大规模部署的集中器、能源控制器而言,RedCaP是一种高性价比的选择.2023年10月,中兴通讯联合山东移动、国家电网山东省电力公司等产业伙伴在济南起步区率先实现全国首个RedCaP电力终端现网投产.基于2.6GHz商用始谱,RedCaP能源控制器、集中器顺利接入5G电力专网,实现远程抄表终端时间精度提升、传输卷定性提升,让济南起步区成为全国RedC叩电力应用第一区”.根据现场测试和脸证,RedC叩终端网络接入成功率、数则上报成功率、远程指令下发成功率均达到100%,后台盘控
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