5G演进——全面实现5G技术革命的发展之路

       

 

人们普遍认为，5G技术的引入在电信和连接领域具有革命性意义。5G技术的革命性体现在支持更快的数据速度、更低的延迟、增强的容量、更大规模的物联网连接、网络切片和边缘计算。

 

5G技术有潜力推动开拓性应用和服务的开发，包括增强和虚拟现实体验、智能运输解决方案、远程医疗保健等。

 

即将推出的5G演进版本充分展示了5G技术革命的全部优势。5G演进的第一步是3GPP Release 17的批准，该版本除了支持NR SideLink和5G RedCap外，还引入了许多优化措施。第二步是随3GPP Release 18推出的5G-Advanced和eRedCap技术，预计将在2025 年获得批准。

 

   

RedCap和eRedCap的意义

 

RedCap

 

5G RedCap技术平衡结合了吞吐量、电池寿命、复杂性和设备密度等多种能力，使其成为一种经济高效的解决方案，在许多可能不需要传统高性能5G技术的场景中得以应用。

 

	高性能 5G	RedCap	LTE Cat. 1	LTE Cat. M
比特率	> Gbps	75-150 Mbps	10 Mbps	1 Mbps
带宽	100 MHz	20 MHz (Rel 18 5 MHz)	20 MHz	1.4-5 MHz
天线数量	2-4	1-2	1-2	1
层数	2-4	典型 1	典型 1	1
调制	256 QAM	64 QAM（强制）	64 QAM	16 QAM
双工模式	全	半/全	全	半/全
芯片价格	$70-80（2021 年） 约 $50（2022 年）	$5-10 ？未来	$3-4（2020 年 - 2021 年）

 

如上表所示，根据3GPP Release 17的定义，RedCap与 LTE Cat 4的性能和功能相似。因此，它适用于高质量视频流媒体、在线游戏和其他需要大量带宽的应用程序。RedCap的最高配置将支持150 Mbits/s 的带宽，并且能够为许多应用提供服务，规避了成本较高的5G eMBB技术。

 

为了向大多数电池供电、带宽有限的成本敏感型物联网应用提供服务，我们需要等待随3GPP Release 18推出的eRedCap技术。

 

eRedCap

 

根据eRedCap技术的定义，该技术预计会对RedCap 设备进行进一步的简化和优化。这些改进措施旨在更好地支持引入到Release 17中的用例，并且还具备拓展到新的用例领域的能力。该项技术预计将在两年后随 3GPP Release 18推出，支持10MHz和5MHz的带宽，同时能够支持目前由LTE Cat 1甚至LTE Cat M提供服务的各类应用程序。

 

   

采用技术的驱动因素

 

RedCap/eRedCap的优势不仅限于设备本身的链路速度/带宽，因为它们与LTE速度类别类似。其更大的吸引力在于，基于RedCap/eRedCap的服务可以在同一个 5G平台上运行，从而可实现对5G核心的全面管理。这种全面管理涵盖了5G边缘计算、专用网络、网络切片等多个方面。与LTE技术相比，对于5G网络的管理控制水平明显更高。

 

移动运营商的动机

 

目前，移动运营商并没有从5G手机服务中获得更多利润，因为市场只接受与LTE类似的定价水平。通过提供如上所述的更多服务，移动运营商将从5G技术基础设施的大规模投资中获得回报。就基础设施而言，支持 RedCap技术主要涉及移动运营商进行的软件升级。

 

消费者动机

 

5G RedCap技术为全新创新应用带来了机遇，使得当下使用LTE时无法实现或难以实现的应用得以实施。用户可以享受到新一代的体验，如基于增强现实(AR)/虚拟现实(VR)的应用、远程机械操作、智能城市服务等。通过更有效地利用频谱和波束成形等先进技术，5G有望比LTE更节能，从而为用户设备赋予更长的电池寿命。

 

随着5G网络的持续扩展和演进，迁移到5G可确保用户获得蜂窝通信领域的最新进展和技术。3GPP Release 18旨在进一步优化和增强5G物联网生态系统，从而为从智能城市到工业自动化和远程手术的各种物联网用例提供更高效和可扩展的连接。

 

与eMBB设备相比，RedCap设备的复杂性显著降低。例如，5G RedCap设备需要单天线或双天线，而5G eMBB设备需要4x4 MIMO天线。

 

尽管如此，在设备端支持RedCap需要使用RedCap芯片。

 

   

关于RedCap芯片实施的对比决策

 

5G RedCap和未来的5G eRedCap技术的实施一直是一个备受关注的话题，不同的地理区域采取了不同的实施方法。下图显示了RedCap设备的销量预测。

 

 

目前，5G平台上的工业网络、专用网络和企业网络正在大力发展。这为那些正在开发RedCap芯片的公司带来了潜在机遇。

 

全球5G发展的动机和展望

 

尽管中国正在积极迅速推动RedCap的实施，尤其是在采用了Release 17方面取得了重要进展，但要达到全球市场的规模，预计仍需等待至2026-2027年。中国的动机在于在5G技术开发和部署方面获得竞争优势：增强国内技术能力，减少对外国供应商的依赖，以及在关键基础设施方面实现自给自足。

 

实现向全新芯片技术的过渡需要大量投资，并需确保所面向的市场做好准备工作。尽管如此，中国企业在政府的资助下，正在积极开发5G RedCap芯片，并计划以3至4美元的单价出售。相比之下，如果在中国以外地区生产，芯片价格约为10美元。这将使中国的RedCap 芯片技术能够取代目前由LTE提供的通信连接。

 

西方国家的做法

 

西方公司在全面采用RedCap技术方面表现得犹豫不决。许多公司正在等待5G Advanced和eRedCap（Release 18）的发布以及真实的部署数据，以便为采纳该技术提供正当理由。他们在完全了解RedCap技术的长期可行性以及与其他技术可能存在的兼容性问题之前，对投入使用RedCap持谨慎态度。这种保守的态度源于市场考虑、技术不确定性和监管挑战等多种因素。

 

   

CEVA的RedCap实施平台

 

如果您希望构建5G调制解调器解决方案，请查看我们的PentaG2平台，该平台为3GPP Release 15到 Release 17各版本提供全方位支持。它有两种配置。PentaG2-Lite配置面向RedCap和低端LTE(Cat M)。这种配置更加紧凑和精简，并为电源优化和硬件/软件分区提供了灵活性。PentaG2 Max配置面向高端 eMBB用例，如手机、CPE和FWA，以及工业、V2X 和新兴XR应用中的低延迟URLLC用例（3GPP Release 18草案）。

 

   

结论

 

随着5G网络的不断扩展和成熟，未来几年内，5G技术带来的革命性影响可能会日益凸显。随着5G技术的不断发展，我们可以预见到会有更多创新的应用和服务，赋能一个更加联通和智能的世界。

 

中国正在积极开展3GPP Release 17专用RedCap芯片的研发工作，目标是尽早将RedCap技术部署到其 5G网络。与此同时，西方国家似乎已做好直接升级至 RedCap 5G高级版本的准备，该版本将随3GPP Release 18一同发布。

 

正如本文所述，这两个阵营虽然受到不同的动机和考虑因素驱动，但同样都需要一个灵活的5G调制解调器平台解决方案，以应对不断演变的标准要求。

 

   

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本文作者：Nir Shapira, CEVA