2023年RedCap产业进展与应用展望2020(5G)推进组.pdf

IMT-2020(5G)推进组 试验工作组2023年11月编制说明编制说明本报告主要贡献单位（排名不分先后）包括：中国信息通信研究院、中国联合网络通信集团有限公司、中国电信集团有限公司、中国移动通信集团有限公司、中广电移动网络有限公司、中国铁塔股份有限公司、中兴通讯股份有限公司、华为技术有限公司、中信科移动通信技术股份有限公司、上海诺基亚贝尔股份有限公司、爱立信（中国）通信有限公司、高通无线通信技术（中国）有限公司、联发博动科技（北京）有限公司、北京紫光展锐通信技术有限公司、翱捷科技股份有限公司、杭州必博科技有限公司、新基讯通信技术有限公司、无锡摩罗科技有限公司。前前言言2023 年 7 月，国务院新闻办公室举行的 2023 年上半年工业和信息化发展情况新闻发布会上，工业和信息化部新闻发言人、总工程师赵志国提出，“强化 5G 应用产业支撑，大力推动 5G 轻量化（RedCap）技术研发，促进 5G 应用持续降成本、上规模。”2023 年 10 月 16 日，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，到 2025年，5G RedCap 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。其中，全国县级以上城市实现 5G RedCap 规模覆盖，5G RedCap 连接数实现千万级增长。产业界对 5G RedCap 的需求日益强烈，推动 5G RedCap 产业快速成熟，5G RedCap 商用进入倒计时。本报告在我国 5G RedCap 即将商用的关键时期，简要分析 5G RedCap 技术标准特点，全面呈现我国 5G RedCap 技术试验成果，深度调研 5G RedCap 全产业链发展现状，探索和展示 5G RedCap 应用场景及案例，对我国构建完整的 5G移动物联网综合生态体系，支撑差异化的物联网业务具有重要意义。目目录录一、引言.1二、5G RedCap 标准路线和技术特点.2(一)移动物联网概念.2(二)移动物联网技术发展现状.2(三)5G RedCap 的技术及标准进展.6(四)小结.12三、5G RedCap 产业进展.14(一)概述.14(二)5G RedCap 网络研发进展.14(三)5G RedCap 芯片/模组/终端研发进展.16(四)技术试验推进.21四、RedCap 应用场景与案例.30(一)可穿戴.30(二)视频监控.31(三)智慧电力.33(四)智能制造.34(五)车联网.35五、下一步工作建议及规划.36(一)高效升级/部署 5G 网络支持 RedCap.36(二)持续开展(e)RedCap 技术研究与试验验证.37图图 目目 录录图 15G RedCap 与其它蜂窝物联网技术比较.6图 2RedCap 将引领移动物联网全面过渡到 5G 新时代.13图 3IMT-2020（5G）推进组 RedCap 试验计划.22图 4IMT-2020（5G）推进组制定的 5G RedCap 试验规范.22图 52022 年 5G RedCap 关键技术测试峰值速率.23图 62023 年 5G RedCap 设备级测试峰值速率.25表表 目目 录录表 1LTE 终端类别.3表 2LTE 主要移动物联网技术指标.3表 35G RedCap 典型应用场景及关键指标需求.7表 45G RedCap 主要芯片企业产品研发概况.17表 5不同通信制式的可穿戴设备出货量预期.31表 6不同场景的视频监控对网络的性能需求.32表 7视频监控场景通信需求.32表 8智慧电力通信需求.33表 9智能制造通信需求.34表 105G RedCap 在连接工厂的适用场景.35表 11车联网通信需求.35Redcap 产业进展与应用展望白皮书1一、引言5G 轻量化（RedCap，Reduced Capability 的缩写）技术是 5G 实现人、机、物互联的重要基础，将在构建物联网新型基础设施、赋能传统产业转型升级、推动数字经济与实体经济深度融合等方面发挥积极作用1。2020 年，工业和信息化部办公厅出台关于深入推进移动物联网全面发展的通知，引导新增物联网终端向 NB-IoT 和 Cat1 迁移，建立 NB-IoT、4G（含 LTE-Cat1）和 5G（含 5G RedCap）协同发展的移动物联网综合生态体系。2021 年，工业和信息化部在“十四五”信息通信行业发展规划中提出“推进移动物联网全面发展”。2022年 8 月，我国成为全球主要经济体中首个实现“物超人”的国家，已经形成 NB-IoT（窄带物联网）、4G 和 5G 多网协同发展的格局，网络覆盖能力持续提升。2023 年 7 月，国务院新闻办公室举行的 2023 年上半年工业和信息化发展情况新闻发布会上，工业和信息化部新闻发言人、总工程师赵志国提出，“强化 5G 应用产业支撑，大力推动 5G 轻量化（RedCap）技术研发，促进 5G 应用持续降成本、上规模。”2023 年 10 月 16 日，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，到 2025年，5G RedCap 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。其中，全国县级以上城市实现 5G RedCap 规模覆盖，5G RedCap 连接数实现千万级增长。Redcap 产业进展与应用展望白皮书2产业界对 5G RedCap 的需求日益强烈，推动 5G RedCap 产业快速成熟，5G RedCap 商用进入倒计时。在这个关键阶段，IMT-2020（5G）推进组简要分析 5G RedCap 技术标准特点，全面呈现我国 5GRedCap 技术试验成果，深度调研 5G RedCap 全产业链发展现状，探索和展示 5G RedCap 应用场景及案例，对我国构建完整的 5G 移动物联网综合生态体系，支撑差异化的物联网业务具有重要意义。二、5G RedCap 标准路线和技术特点(一一)移动物联网概念移动物联网概念移动物联网以蜂窝移动通信技术和网络为载体，通过多网协同实现泛在连接、万物互联，是我国新型基础设施的重要组成部分，是应用和产业全面发展的综合生态体系。移动物联网的核心通信功能通常由蜂窝通信模组实现，用于物联网设备与电信运营商蜂窝网络进行连接和通信。相较于 Wi-Fi、LoRA、蓝牙等局域性连接方案，移动物联网通信技术遵循全球统一的 3GPP标准协议，在标准的持续演进过程中技术能力与应用场景结合日益紧密；其产业链成熟，终端类型丰富，能基于运营商网络实现跨区广域部署，具有网络规模优势。(二二)移动物联网技术发展现状移动物联网技术发展现状移动物联网通信技术可以按照协议进行划分，当前我国已应用的移动物联网通信制式包括 2G、3G、4G（含 Cat1/1bis 和 Cat4）、NB-IoT和 5G。随着 2G、3G 退网工作的展开，2G 和 3G 物联网业务正加速迁移替换，NB-IoT、4G 和 5G 融合组网态势初步形成。根据覆盖场Redcap 产业进展与应用展望白皮书3景的不同，窄带物联（NB-IoT）网络应用面向低速率文本类场景，4G 网络应用面向中速率数据类和语音类场景，5G 移动网络应用面向更高速率、更低时延的多样化场景。1.LTE 移动物联网现状网络方面，LTE 提出了 QoS（Quality of Service，服务质量）的概念，针对不同业务类型，网络会配置不同的带宽和接入优先级，为用户提供差异化的服务能力。终端方面，LTE 则从第一版 3GPP 标准版本 Rel-8 就开始了设备分类，推出包括 Cat.1、Cat.4、eMTC、NB-IoT在内的多种终端类别，如表 1 所列。表 1 LTE 终端类别Release 8Release 10Release 11Release 12Release 13Cat.1Cat.2Cat.3Cat.4Cat.5Cat.6Cat.7Cat.8Cat.9Cat.10Cat.11Cat.12Cat.13Cat.14Cat.15Cat.0Cat.M1(eMTC)Cat.NB-1(NB-IoT)Cat.1bisLTE 不同类别的终端设备峰值速率各异，在诸多终端类别中，移动物联网广泛应用的有 Cat.4、Cat.1/1bis、Cat-M1(eMTC)和 NB-IoT，其技术指标对比如表 2 所示。表 2 LTE 主要移动物联网技术指标设备类别设备类别指标指标Cat.4Cat.1/1biseMTCNB-IoT下行峰值速率150 Mbps10 Mbps1 Mbps170 kbps上行峰值速率50 Mbps5 Mbps1 Mbps250 kbps传输时延毫秒级毫秒级毫秒级秒级国内网络部署全面覆盖全面覆盖无部分地区覆盖Redcap 产业进展与应用展望白皮书4运营商额外成本无无需要需要天线数量22/111接收带宽1.0818 MHz1.0818 MHz1.08 MHz180 kHz最大功率23 dBm23 dBm20/23 dBm20/23 dBm具体地，在中低速率蜂窝物联网场景下，LTE 的 Cat.4 与 Cat.1技术常被放在一起讨论，从传输速率、应用场景及使用成本比较如下：Cat.4 有十倍于 Cat.1 终端设备的传输速率：Cat.1 终端的下行峰值速率为 10 Mbps，上行则为 5 Mbps；而对应的 Cat.4 终端的两个数据分别为 150 Mbps 和 50 Mbps。Cat.4 多用于视频类高速率需求场景，而 Cat.1 设备则多用于传感和语音类场景，二者互为补充：具体的，Cat.4 目前主要应用于车联网，智能电网、4G 无线路由、视频安防、商显设备、4G 执法仪、视频直播设备等场景；Cat.1 则广泛应用于穿戴设备、智能家电、工业传感器、水文水利的检测、港口物流跟踪、共享支付等消费类和行业类场景。从网络成本看，Cat.1 和 Cat.4 均可以无缝接入正常 LTE 网络，无需为了适配终端设备对基站进行软、硬件升级，网络覆盖成本低；从模组成本看，经过多年迭代优化后，Cat.1 和 Cat.4模组都已经实现了高度集成，通过更简单的硬件架构，有效降低芯片外围硬件成本，目前，Cat.4 模组价格约 60 元，Cat.1模组价格更是低至 20 元区间。在低速蜂窝物联网方面，广泛应用的两项 LTE 技术则分别是NB-IoT 和 eMTC，面向不同的应用场景，各有所长。NB-IoT 的速率Redcap 产业进展与应用展望白皮书5极低，优势在于低成本、广覆盖和长续航，适合有联网需求但数据量极小的抄表类、数控类业务，比如智能电表、智能水表和智慧灯杆等；eMTC 的速率可以支撑语音通话、低数据速率业务，适用于对移动性有强需求的低速物联网应用，如电梯监控、可穿戴设备等场景。从应用规模看，Cat.1/1bis、Cat4 和 NB-IoT 是当前最受青睐的蜂窝物联网技术。截至 2022 年底，我国安装的蜂窝物联网设备近九成采用 Cat.1/1bis、Cat4 或 NB-IoT。在低速率场景下，我国主要使用NB-IoT，而日本、澳大利亚和北美更偏好 eMTC，而欧洲市场则同时使用了 NB-IoT 和 eMTC 两项技术。2.5G 移动物联网现状5G 定义了增强移动宽带(eMBB)、超高可靠低时延通信(uRLLC)和海量机器类通信(mMTC)三大应用场景，分别满足超高速率、超高通信可靠性及响应速率、海量连接等需求场景。但部分物联网应用场景并不需要极致性能，面向三大场景的 5G 技术提供的能力超出需求，反而带来终端高成本、高功耗，网络能力冗余等不利于 5G 广泛应用的问题。例如，工业互联场景中的压力、湿度、运动等传感器的接入，智慧城市中监控摄像头的部署以及可穿戴设备的网络连接等场景的主要诉求与 5G 三大场景并不匹配。为了扩大 5G 在物联网的应用范围，面向中低速物联网业务，5G引入了 4G 的物联网技术 NB-IoT 和 eMTC，即在无线接入网部分采用 NB-IoT 和 eMTC 技术，复用 NB-IOT 和 eMTC 基站，核心网部分则接入 5G，实现 5G 核心网的统一管理。但 NB-IoT 和 eMTC 的峰值Redcap 产业进展与应用展望白皮书6速率无法满足视频监控等中高速物联网场景需求，而 eMBB 的极优性能则存在技术实现复杂及成本高昂的问题，难以适配追求低成本、低复杂度、极紧凑设计的物联网场景。针对这一情况，5G RedCap 终端设备类型应运而生。(三三)5G RedCap 的技术及标准进展的技术及标准进展1.5G RedCap 的技术背景及需求场景2022 年 6 月 3GPP 冻结的 5G 标准版本 Rel-17，面向中高速连接场景引入第一项基于 5G 的蜂窝物联网技术，定义了 5G 轻量化终端设备类型“RedCap”，基于 5G 统一空口，在满足特定应用需求和一定性能的前提下，通过精简设备能力和降低设备复杂度的方式，达到削减成本、缩小尺寸、降低功耗和延长电池工作时间等目标。图 1 5G RedCap 与其它蜂窝物联网技术比较5G RedCap 技术定位介于 5G 增强移动宽带与低功耗广域（LPWA）之间，能够实现高于 NB-IoT、eMTC 等 LPWA 物联网技术的数据传输速率，终端成本和功耗又远低于 5G eMBB，成本降幅Redcap 产业进展与应用展望白皮书7最高可达 70%，在传感器场景下可实现超过两年的电池续航能力，5GRedCap 与当前蜂窝物联网技术的速率与成本比较如图 1 所示。5G RedCap 重点面向工业无线传感器、可穿戴设备和高清视频监控等应用场景，满足中高速物联网应用需求，其典型场景的关键指标需求如表 3 所示。表 3 5G RedCap 典型应用场景及关键指标需求应用场景数据速率端到端时延可靠性/可用性电池寿命工业无线传感器2 Mbps100 ms；安全相关传感器510 ms99.99%（可用性）至少几年视频监控经济型 24 Mbps高端型 7.525 Mbps500 ms99%-99.9%（可靠性）/可穿戴设备参考下行速率:550 Mbps参考上行速率：25 Mbps下行峰值速率:150 Mbps上行峰值速率：50 Mbps/几天（1-2周）电力监控【不同应用场景需求不一，具体见表8】车联网【不同应用场景需求不一，具体见表11】工业无线传感器：参考用例和要求在 3GPPTR 22.832 和 3GPPTS22.104 中进行了描述，通信服务可用性 99.99%，端到端延迟小于100 毫秒，对于安全相关传感器，延迟要求较低，为 510 毫秒（3GPPTR 22.804）。所有用例的参考速率均小于 2 Mbps（可能不对称，例如 UL 负载较大），且设备处于静止状态。电池应该至少能使用几年。视频监控：如 3GPPTR 22.804 所述，参考经济视频监控的比特速率为 24 Mbps，高端视频监控（如农业视频）需要速率为 7.525Redcap 产业进展与应用展望白皮书8Mbps，延迟要求小于 500 ms，可靠性为 99%-99.9%，这类场景以上行传输业务为主。可穿戴设备：3GPPTR 38.8752中定义了智能穿戴用例的参考需求，智能可穿戴应用的下行参考速率为 550 Mbps、上行参考速率为25 Mbps，下行峰值速率为 150 Mbps、上行峰值速率为 50 Mbps；设备的电池寿命应当保持数天，甚至 12 周。2.5G RedCap 国内外标准工作现状（1）第二版本的 5G RedCap 核心标准即将冻结5G RedCap 的国际标准在 3GPP 开展研究和制定，目前包括两个技术版本，分别为基于 Rel-17 的 RedCap 和基于 Rel-18 版本的eRedCap（RedCap 的演进版本）。其中，Rel-17 版本建立了 RedCap技术的基础框架，支持高清视频监控和可穿戴业务；Rel-18 版本则进一步裁剪能力，降低设备复杂度以满足低端视频监控和传感类低速业务的需求。具体地，2019 年 12 月，5G RedCap 首次在 3GPP 立项，成为Release17 的研究项目；2022 年 6 月，5G RedCap 的第一版核心规范完成冻结。2021 年 12 月，5G eRedCap 确定为 3GPP Release 18 标准的首批研究项目，面向智能电网、智慧城市、工业自动化和工业监测传感等速率需求更低、对终端成本更敏感的业务场景开展标准化研究工作。目前，3GPP 的 Rel-18 标准制定工作已接近尾声，预计 2024年 3 月完成 eRedCap 核心规范的制定。（2）国内正快速推进第一阶段的 5G RedCap 行业标准制定Redcap 产业进展与应用展望白皮书95G RedCap 行业标准的制定工作已紧锣密鼓的展开，计划 2024年初完成基于 Rel-17 的关键设备技术要求标准，为我国 5G RedCap终端的设备研发和网络的升级部署提供指导依据。2023 年 4 月，中国通信标准化协会（CCSA）无线通信技术工作委员会（TC5）的移动通信无线工作组（WG9）正式启动基于 Rel-17的 5G RedCap 终端设备及支持 5G RedCap 的基站设备通信行标制定工作。标准由中国信通院与运营商牵头，国内外基站、终端、芯片和模组等企业广泛参与。在起草单位的快速推进下，两项技术要求标准轻量化（RedCap）终端设备技术要求（第一阶段）和6 GHz 以下频段基站设备技术要求（第三阶段）征求意见稿已于 2023 年 10月通过，于 11 月底启动标准送审稿的讨论，预计 2024 年初完成标准编制，进入报批阶段。在技术要求标准内容基本定型后，已经启动三项 RedCap 测试方法标准的讨论，包括轻量化（RedCap）终端设备测试方法（第一阶段）第 1 部分：功能和网络兼容性测试 轻量化（RedCap）终端设备测试方法（第一阶段）第 2 部分：一致性测试和6GHz 以下频段基站设备测试方法（第三阶段），预计 2024 年 9月前提交标准报批，初步形成指导 5G RedCap 技术与产品研发的标准体系。紧跟 5G RedCap 国际标准演进的步伐，CCSA 也于 2023 年启动了面向增强 5G RedCap 技术的标准预研课题5G 轻量化终端的演进关键技术研究，产业各方正基于应用发展需求，研究 5G RedCap 演进技术的新业务场景、关键技术和网络部署方案等，预计 2024 年初Redcap 产业进展与应用展望白皮书10完成技术研究工作。2024 年下半年将基于研究结论，向工业和信息化部提交面向 3GPP 协议 Rel-18 版本的第二阶段 5G RedCap 通信行标立项建议，并于 2025 年形成标准文稿。3.基于 5G Rel-17 标准的 RedCap 设备技术特点为降低成本和功耗，5G RedCap 精简的终端设备能力包括，最大带宽降至原来的 1/5，在 Sub 6 GHz 频段将最大带宽从 100 MHz 收窄为 20 MHz，在毫米波频段最大带宽降为 100 MHz；最小接收天线数/通道数降至原来的 1/4，从典型的 4 天线接收减少为 2 天线或 1 天线接收；最大调制阶数放松，从下行最高必须支持 256 QAM 降至 64QAM；并支持半双工模式、最大下行 MIMO 层数降低，毫米波频段引入了更低的功率等级（PC7）等。另外，5G RedCap 终端还可以根据应用需求，选择支持 VoNR、小数据包传输、较低时延、网络切片、定位等 5G 原生能力，通过定制化方案平衡性能与成本，满足更多物联网场景需求。通过上述能力缩减，终端射频和基带侧的成本可以降低约 60%左右（以 FR1 FDD 为例）34。速率层面，以 FR1 FDD 为例，Rel-17RedCap的下行峰值速率可达226 Mbps，上行峰值速率可达120 Mbps。高层方面，RedCap 设备也做了大量的精简工作，包括支持的资源数（DRB）从 16 为 8 个；必须支持的 PDCP 和 RLC-AM 的最大序列长度从 18 比特降低为 12 比特。另外，5G RedCap 终端的其它高能力特性裁剪还包括可以不支持载波聚合（NR-CA）、双连接（MR-DC）、双激活协议栈切换（DAPS）、主小区的条件切换和集成Redcap 产业进展与应用展望白皮书11接入与回传（IAB）特性。除上述降低复杂度的特性之外，Rel-17 阶段还针对 5G RedCap引入了eDRX和RRM测量放松机制来满足5G RedCap 的低功耗需求。eDRX 通过延长终端监听寻呼的周期，达到节电的目的。而 RRM 测量放松则引入了新的邻区 RRM 测量放松条件，使得终端在静止或不在小区边缘时可以放松测量，从而达到节省功耗的目的。4.基于 5G Rel-18 的 eRedCap 设备技术特点由于 5G RedCap 设备的峰值速率仍然高达百兆以上，对于智能电网、智慧城市、工业自动化、工业监测传感等对速率需求更低、终端成本更敏感的业务，仍存在能力冗余引起的成本过高问题。因此，3GPP R18 版本提出了目标峰值速率为 10 Mbps 的 5G eRedCap 技术，从而匹配工业互联网等目标行业对终端复杂度和成本的需求。目前，eRedCap 设备杂度和成本降低的实现方案主要包括进一步降低终端带宽、限制峰值速率和放松终端的处理时间。降低终端带宽方案主要是 UE 基带带宽的降低，在 20 MHz 带宽的能力基础上，进一步将终端数据信道（PDSCH/PUSCH）的基带带宽降低至 5 MHz，控制信道和参考信号等的信道最大支持 20 MHz，而射频带宽保持 20MHz。限制峰值速率方案则与 Rel-17 RedCap 保持完全一致的射频和基带带宽能力，通过放松最大 MIMO 层数(vlayers(j)、调制阶数(Qm(j)和缩放因子()等能力上报的最低限制进一步降低终端支持的峰值速率，本质上可以理解为降低终端可处理的最大传输块大小（TBS）。无论采用何种方案，R18 的 RedCap UE 峰值速率都固定为 10 Mbps。Redcap 产业进展与应用展望白皮书12通过进一步的能力缩减，Rel-18 RedCap 相比 Rel-17 RedCap 在基带和射频侧可以降低 6%-10%的成本4。另外，因为峰值速率有大幅的降低，Rel-18 RedCap 所需的内存也比 Rel-17 RedCap 小。由于 eRedCap 进一步裁剪了 5G 能力，需要更多的考虑技术改动对覆盖性能的影响，特别是降低带宽的技术方案。由于只有 PDSCH和 PUSCH 的带宽降低，因此其他物理信道的覆盖性能保持不变。而PDSCH 和 PUSCH 的覆盖性能，特别是广播信道如 SIB1、OSI、RAR等，由于终端带宽的减少，覆盖会受到影响。但基于当前的技术共识是保持 20 MHz 射频带宽不变，可以在 20 MHz 带宽上完成射频接收后和数据存储后，再按照 5 MHz 带宽进行基带处理，覆盖不会受到额外影响，只是需要更多的处理时间。(四四)小结小结5G RedCap 的引入，弥补了 5G 在中高速物联网应用场景的技术空白，Rel-17 RedCap的速率能力可以覆盖LTE-Cat.4的业务，而Rel-18RedCap 则可以覆盖 LTE-Cat.1/1bis 的业务，从而使 5G 阶段的物联网技术体系得到了进一步完善。具体落地实现方面，由于 5G RedCap技术可复用现有成熟 5G 网络，发挥网络规模效应，我国已建成全球最大的移动网络，夯实了移动物联网发展底座，正着力构建低、中、高速移动物联网协同发展的综合生态体系，5G RedCap 将成为其中关键的一环，随着 5G RedCap 网络的升级部署，不同的 5G 物联网技术协同发展，将共同构建成完整的 5G 移动物联网综合生态体系，支持差异化的物联网业务，如图 2 所示，5G RedCap 将引领移动物联网全Redcap 产业进展与应用展望白皮书13面过渡到 5G 新时代。图 2 RedCap 将引领移动物联网全面过渡到 5G 新时代5G RedCap 的使用场景非常广泛，既可以满足工业互联网、视频监控、智能电网及车联网等行业应用需求，也非常符合可穿戴设备等消费电子类应用的诉求。5G RedCap 不仅是替代 LTE 的物联网方案，更多的是通过优越的 5G 网络功能和性能来提升移动通信技术在物联网领域的应用范围，包括网络切片、超高可靠低时延、高精度定位、高速率等多种多样的技术特性。能满足行业应用领域诸如视频监控业务对网络的大容量需求；智能电力在配电自动化及负荷控制精准化，智能制造在智能物流、生产现场监测和无人智能巡检等业务对网络的高可靠、低时延需求。5G RedCap 在性能、功能与成本上的平衡优势，解决了 5G 在垂直行业应用的关键痛点。随着 5G RedCap 成本的逐步降低，5G 将在工业制造、智慧城市、电力、能源、交通等行业百花齐放，为行业应用创新蓬勃发展提供更多可能。在消费电子领域，受益于消费者对 5G 等新技术的高关注度，相较于传统 5G 模组，5G RedCap 模组在设备尺寸和功耗方面的天然优Redcap 产业进展与应用展望白皮书14势，有助于 5G RedCap 在可穿戴设备领域的规模应用。三、5G RedCap 产业进展(一一)概述概述5G RedCap 是目前解决 5G 终端高成本问题的有效手段，业界各方对 5G RedCap 积极关注并跟进产品规划，以期快速实现商用，助力 5G 与行业的融合向纵深、规模化方向发展。国内产业各方与全球同步启动 5G RedCap 的技术研发，IMT-2020(5G)推进组基于产业发展节奏，分两个阶段规划我国 5GRedCap 技术试验，2022 年已完成关键技术测试，2023 年开展设备端到端的互操作测试。基于各企业的产品规划预测，2023 年 5G RedCap产业链逐步成熟，2023 年底 5G RedCap 商用芯片陆续发布，系统具备商用能力，并实现首个商用案例。2024 年 5G RedCap 商用模组和商用终端上市，面向电力、视频监控、工业互联网等场景的行业终端形态将日渐丰富；2025 年后，5G RedCap 产业进入规模发展阶段。(二二)5G RedCap 网络研发进展网络研发进展网络设备方面，2023 年 5G 基站已具备升级支持 5G RedCap 终端接入的能力，完成商用版本的研发，支持 5G RedCap 的基本功能和增强功能，包括降低带宽、终端识别、接入控制、移动性管理以及节能等，具备商用能力；预计 2023 年底前推出商用基站。技术试验方面，全球主要系统设备供应商，华为、中兴、中国信科、爱立信、诺基亚贝尔于 2022 年顺利完成 IMT-2020(5G)推进组组织的 5G RedCap 关键技术测试、外场性能测试，推动 5G RedCap 基Redcap 产业进展与应用展望白皮书15本可用；2023 年，各系统设备企业全力投入 IMT-2020(5G)推进组的5G RedCap 端到端互操作测试及增强功能验证，部分企业完成了中国四家运营商 5G 全频段的 RedCap 实验室功能及现网性能测试验证，并已与多家主流芯片厂商完成端到端对接测试，推动 5G RedCap 从可用进化到好用，提升 RedCap 在 5G 网络中的性能表现。产业推进方面，我国运营商、系统企业和芯片企业正在共同探索5G RedCap 产业推进路径，以增强产业信心，加速推进贯通网络、芯片、模组、终端等环节的全链条 5G RedCap 端到端产业成熟。同时，产业各方也在积极策划 5G RedCap 在电力、制造、安防等行业的试点，旨在进一步推动 5G RedCap 在行业的应用落地。网络部署方面，面向智能可穿戴设备等消费类应用，将主要通过对 5G 基站进行软件升级的方式实现对 R17 协议版本和 5G RedCap相关功能的支持，基于 5G 现网逐步升级 5G RedCap 功能，依托我国5G 公网优势为消费类终端提供更广的覆盖和更稳定的连接，面向电力、视频监控、工业互联网等行业应用，则根据不同场景的业务需求，制定差异化的网络部署方案，可以通过升级现网支持 5G RedCap 功能及 5G 相关特性，也可以按需部署新的 5G 网络。商用运营方面，国内运营商计划于2023年底开始启动5G RedCap网络升级，并围绕电力、工业、视频监控等重点行业进行项目试点，打造示范案例；2024 年开始，根据不同场景的业务发展需求，有序推动 5G RedCap 网络的规模升级和商用。Redcap 产业进展与应用展望白皮书16(三三)5G RedCap 芯片芯片/模组模组/终端研发进展终端研发进展5G RedCap 是目前解决 5G 终端高成本问题的有效手段，产业各方均积极关注并跟进 5G RedCap 的产品规划研发，以期实现快速商用，助力 5G 与行业的融合向纵深、规模化发展。芯片方面，高通、联发科技（MTK）、紫光展锐、翱捷科技（ASR）等主流芯片企业均已积极投入研发。鉴于 5G RedCap 网络近两年难以实现全域覆盖，4G 和 5G 网络将长期协同，芯片支持 4G 和 5G 双模可以逐步替代当前 LTE Cat.4 的市场和应用场景，因此，主流芯片企业的首款芯片均会支持 4G、5G 双模，并通过支持 5G 原生的行业增强特性来打开工业传感器、车联网和智能电网等 5G 行业应用新市场。2023 年第三季度，芯片公司均已推出工程样片或预商用芯片，商用芯片在 2023 年底陆续发布，预计 2024 年将实现 RedCap 芯片的规模商用。值得一提的是，5G RedCap 相比于 5G NR 研发门槛较低，给予了国内芯片初创企业更多的发展空间，必博半导体、新基讯、无锡摩罗科技等新兴芯片企业也启动了 5G RedCap 的技术和芯片研发。模组方面，移远、广和通、鼎桥等企业预计 2023 年底推出基于模组的样机，2024 年商用模组陆续问世。对于应用方最关注的模组成本问题，5G RedCap 模组在商用初期价格约在 300 元上下，随着应用规模的不断扩大，预计未来模组价格会逐步下探。终端方面，业界为典型的消费类应用和行业应用场景规划了多样的 5G RedCap 终端设备，预计 2023 年终端具备商用条件，出现面向电力、视频监控、工业互联网、物探等场景的终端样机；2024 年终Redcap 产业进展与应用展望白皮书17端进入商用阶段，形态日渐丰富。另外，5G RedCap 终端可以根据应用需求，选择支持 VoNR、小数据包传输、较低时延、网络切片、定位等 5G 原生能力，通过定制化方案平衡性能与成本，满足更多物联网场景需求。表 4 5G RedCap 主要芯片企业产品研发概况企业企业型号型号发布发布时间时间重点场景重点场景技术特性技术特性增强特性增强特性高通基于5G平台X35（高端）X32（低端）2023年工业物联网、可穿戴4G、5G双模；1T2RDL：256QAM；220MbpsUL：64QAM；100MbpsVoLTE、VoNR等联发科技全 新 平 台M602023年工业物联网、可穿戴4G、5G双模、1T2RDL：256QAMUL：64QAMVoNR、UE节能等紫光展锐基于5G平台V5172024年行业领域、消费领域4G、5G双模；1T2RDL：256QAM；200MbpsUL：64QAM；110Mbps5G LAN、高精授时、URLLC、CAG等翱捷科技全新平台型号待定2024年消费领域、行业领域4G、5G双模；1T2RDL：256QAMUL：64QAM高精授时、高精定位、5G LAN等新基讯全新平台型号待定2024年消费领域、行业领域4G、5G双模；1T2R5G LAN、高精授时、URLLC等必博半导体全新平台型号待定2024年 行业领域单模芯片uRLLC、高精授时、SDT、MBS、5G LAN等摩罗全新平台2024年 行业领域单模芯片/Redcap 产业进展与应用展望白皮书18科技型号待定作为 5G RedCap 终端产业的核心环节，芯片的研发进度和技术特性成为未来 RedCap 产业发展的重要基石，国内外主要芯片企业的芯片平台简要概况如表 4 所示，各企业的具体产品思考及研发进展如下：1.高通：2023 年一季度发布了 5G RedCap 芯片平台在产品实现上，高通已于 2023 年一季度，发布了 5G RedCap 芯片平台骁龙 X35 和骁龙 X32，这两款平台均包括 5G RedCap 调制解调器及射频系统，支持全球主流中低频段。其中，X35 定位更高端，适用于入门级工业物联网终端、面向大众市场的固定无线接入 CPE和联网 PC，以及第一代 5G 消费级物联网终端，如支持云连接的眼镜和顶级可穿戴设备等；骁龙 X32 复杂度和成本更低，满足更低速率应用和更低成本终端的需求。使用高通芯片平台的商用 RedCap 终端预计将于 2024 年上半年发布。2.联发科技：2023 年底发布 5G RedCap 芯片平台联发科技计划 2023 年四季度发布 5G RedCap 芯片平台，其芯片将会分别针对消费领域和行业领域两个不同的场景进行设计。消费领域主要应用于可穿戴产品，包括智能手表，AR 眼镜等；行业领域主要应用于模组及数据终端等产品。预计消费类应用产品会优先于行业类应用，通过消费类产品拉动市场规模，催熟 5G RedCap 产业链，再到行业应用领域，解决垂直行业应用需求。联发科技的 5G RedCap芯片除支持基本功能和特性外，还将支持增强功能，如 R16/R17 UERedcap 产业进展与应用展望白皮书19节电功能，R17 覆盖增强等；并支持 VoNR 等 5G 新特性。联发科技RedCap 芯片结合 R16/R17 节能特性后，整机功耗表现将优于 LTECat-4 终端，同时受惠于 5G SA 空口和核心网络演进，时延性能也有望得到提升。3.紫光展锐：芯片 V517 已具备 5G RedCap 商用能力紫光展锐正积极布局和研发可商用的 5G R17 RedCap 终端，其首款 5G RedCap 芯片 V517 主要面向行业终端设计。基于成熟的 5G 平台，支持 1T2R 天线能力、256QAM 调制能力，上行峰值速率超过 110Mbps，下行峰值速率超过 200 Mbps；支持国内主流 5G 频段，包括n1、n5、n8、n28、n41、n78 和 n79，并支持 5G LAN、SIB9 高精度授时、URLLC、CAG 等行业应用需要的 5G 重点增强特性；同时支持 C-DRX 等 UE 节能技术，降低终端整体能耗。4.翱捷科技：预计 2024 年发布 5G RedCap 商用芯片翱捷科技计划于 2024 年推出正式商用芯片，首款芯片将同时面向消费者领域及行业领域。从技术角度看，芯片将支持 4G/5G 双模、双天线、覆盖增强和节电等基本通信能力，支持高精度授时、高精度定位和 5G LAN 等行业增强特性。芯片将采用成熟高性价比的工艺制程，有效降低芯片成本，以满足可穿戴、视频监控、工业传感器、车联网和智能电网等需求。随着市场的规模化发展和面向不同行业定制化需求，预计翱捷科技将面向不同应用场景推出新的 5G RedCap 芯片，以提高产品的差异化和竞争力，如芯片可以集成 Wi-Fi、蓝牙、GNSS 定位等功能，Redcap 产业进展与应用展望白皮书20推动终端芯片方案的集成度进一步提高。另外 R18 RedCap 技术可以进一步降低芯片成本，将与 R17 RedCap 技术互补，共同补齐 5G 赋能万物互联的能力场景。5.新基讯：预计 2023 年底推出工程样机新基讯 5G RedCap 芯片支持 NR RedCap 和 LTE CAT4 双模，预计于 2023 年底推出工程样机，2024 年初启动端网兼容性测试，并在2024 年上半年达到量产状态。新基讯 5