5G演進(jìn)——全面實(shí)現(xiàn)5G技術(shù)革命的發(fā)展之路

人們普遍認(rèn)為，5G技術(shù)的引入在電信和連接領(lǐng)域具有革命性意義。5G技術(shù)的革命性體現(xiàn)在支持更快的數(shù)據(jù)速度、更低的延遲、增強(qiáng)的容量、更大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)連接、網(wǎng)絡(luò)切片和邊緣計(jì)算。

5G技術(shù)有潛力推動(dòng)開拓性應(yīng)用和服務(wù)的開發(fā)，包括增強(qiáng)和虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)、智能運(yùn)輸解決方案、遠(yuǎn)程醫(yī)療保健等。

即將推出的5G演進(jìn)版本充分展示了5G技術(shù)革命的全部?jī)?yōu)勢(shì)。5G演進(jìn)的第一步是3GPP Release 17的批準(zhǔn)，該版本除了支持NR SideLink和5G RedCap外，還引入了許多優(yōu)化措施。第二步是隨3GPP Release 18推出的5G-Advanced和eRedCap技術(shù)，預(yù)計(jì)將在2025 年獲得批準(zhǔn)。

RedCap和eRedCap的意義

RedCap

5G RedCap技術(shù)平衡結(jié)合了吞吐量、電池壽命、復(fù)雜性和設(shè)備密度等多種能力，使其成為一種經(jīng)濟(jì)高效的解決方案，在許多可能不需要傳統(tǒng)高性能5G技術(shù)的場(chǎng)景中得以應(yīng)用。

	高性能 5G	RedCap	LTE Cat. 1	LTE Cat. M
比特率	> Gbps	75-150 Mbps	10 Mbps	1 Mbps
帶寬	100 MHz	20 MHz (Rel 18 5 MHz)	20 MHz	1.4-5 MHz
天線數(shù)量	2-4	1-2	1-2	1
層數(shù)	2-4	典型 1	典型 1	1
調(diào)制	256 QAM	64 QAM（強(qiáng)制）	64 QAM	16 QAM
雙工模式	全	半/全	全	半/全
芯片價(jià)格	$70-80（2021 年） 約$50（2022 年）	$5-10 ？未來	$3-4（2020 年 - 2021 年）

如上表所示，根據(jù)3GPP Release 17的定義，RedCap與 LTE Cat 4的性能和功能相似。因此，它適用于高質(zhì)量視頻流媒體、在線游戲和其他需要大量帶寬的應(yīng)用程序。RedCap的最高配置將支持150 Mbits/s 的帶寬，并且能夠?yàn)樵S多應(yīng)用提供服務(wù)，規(guī)避了成本較高的5G eMBB技術(shù)。

為了向大多數(shù)電池供電、帶寬有限的成本敏感型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供服務(wù)，我們需要等待隨3GPP Release 18推出的eRedCap技術(shù)。

eRedCap

根據(jù)eRedCap技術(shù)的定義，該技術(shù)預(yù)計(jì)會(huì)對(duì)RedCap 設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的簡(jiǎn)化和優(yōu)化。這些改進(jìn)措施旨在更好地支持引入到Release 17中的用例，并且還具備拓展到新的用例領(lǐng)域的能力。該項(xiàng)技術(shù)預(yù)計(jì)將在兩年后隨 3GPP Release 18推出，支持10MHz和5MHz的帶寬，同時(shí)能夠支持目前由LTE Cat 1甚至LTE Cat M提供服務(wù)的各類應(yīng)用程序。

采用技術(shù)的驅(qū)動(dòng)因素

RedCap/eRedCap的優(yōu)勢(shì)不僅限于設(shè)備本身的鏈路速度/帶寬，因?yàn)樗鼈兣cLTE速度類別類似。其更大的吸引力在于，基于RedCap/eRedCap的服務(wù)可以在同一個(gè) 5G平臺(tái)上運(yùn)行，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)5G核心的全面管理。這種全面管理涵蓋了5G邊緣計(jì)算、專用網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)切片等多個(gè)方面。與LTE技術(shù)相比，對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)的管理控制水平明顯更高。

移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的動(dòng)機(jī)

目前，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商并沒有從5G手機(jī)服務(wù)中獲得更多利潤(rùn)，因?yàn)槭袌?chǎng)只接受與LTE類似的定價(jià)水平。通過提供如上所述的更多服務(wù)，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商將從5G技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模投資中獲得回報(bào)。就基礎(chǔ)設(shè)施而言，支持 RedCap技術(shù)主要涉及移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行的軟件升級(jí)。

消費(fèi)者動(dòng)機(jī)

5G RedCap技術(shù)為全新創(chuàng)新應(yīng)用帶來了機(jī)遇，使得當(dāng)下使用LTE時(shí)無法實(shí)現(xiàn)或難以實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用得以實(shí)施。用戶可以享受到新一代的體驗(yàn)，如基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)/虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)的應(yīng)用、遠(yuǎn)程機(jī)械操作、智能城市服務(wù)等。通過更有效地利用頻譜和波束成形等先進(jìn)技術(shù)，5G有望比LTE更節(jié)能，從而為用戶設(shè)備賦予更長(zhǎng)的電池壽命。

隨著5G網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)擴(kuò)展和演進(jìn)，遷移到5G可確保用戶獲得蜂窩通信領(lǐng)域的最新進(jìn)展和技術(shù)。3GPP Release 18旨在進(jìn)一步優(yōu)化和增強(qiáng)5G物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)，從而為從智能城市到工業(yè)自動(dòng)化和遠(yuǎn)程手術(shù)的各種物聯(lián)網(wǎng)用例提供更高效和可擴(kuò)展的連接。

與eMBB設(shè)備相比，RedCap設(shè)備的復(fù)雜性顯著降低。例如，5G RedCap設(shè)備需要單天線或雙天線，而5G eMBB設(shè)備需要4x4 MIMO天線。

盡管如此，在設(shè)備端支持RedCap需要使用RedCap芯片。

關(guān)于RedCap芯片實(shí)施的對(duì)比決策

5G RedCap和未來的5G eRedCap技術(shù)的實(shí)施一直是一個(gè)備受關(guān)注的話題，不同的地理區(qū)域采取了不同的實(shí)施方法。下圖顯示了RedCap設(shè)備的銷量預(yù)測(cè)。

目前，5G平臺(tái)上的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、專用網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)正在大力發(fā)展。這為那些正在開發(fā)RedCap芯片的公司帶來了潛在機(jī)遇。

全球5G發(fā)展的動(dòng)機(jī)和展望

盡管中國(guó)正在積極迅速推動(dòng)RedCap的實(shí)施，尤其是在采用了Release 17方面取得了重要進(jìn)展，但要達(dá)到全球市場(chǎng)的規(guī)模，預(yù)計(jì)仍需等待至2026-2027年。中國(guó)的動(dòng)機(jī)在于在5G技術(shù)開發(fā)和部署方面獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)：增強(qiáng)國(guó)內(nèi)技術(shù)能力，減少對(duì)外國(guó)供應(yīng)商的依賴，以及在關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施方面實(shí)現(xiàn)自給自足。

實(shí)現(xiàn)向全新芯片技術(shù)的過渡需要大量投資，并需確保所面向的市場(chǎng)做好準(zhǔn)備工作。盡管如此，中國(guó)企業(yè)在政府的資助下，正在積極開發(fā)5G RedCap芯片，并計(jì)劃以3至4美元的單價(jià)出售。相比之下，如果在中國(guó)以外地區(qū)生產(chǎn)，芯片價(jià)格約為10美元。這將使中國(guó)的RedCap 芯片技術(shù)能夠取代目前由LTE提供的通信連接。

西方國(guó)家的做法

西方公司在全面采用RedCap技術(shù)方面表現(xiàn)得猶豫不決。許多公司正在等待5G Advanced和eRedCap（Release 18）的發(fā)布以及真實(shí)的部署數(shù)據(jù)，以便為采納該技術(shù)提供正當(dāng)理由。他們?cè)谕耆私釸edCap技術(shù)的長(zhǎng)期可行性以及與其他技術(shù)可能存在的兼容性問題之前，對(duì)投入使用RedCap持謹(jǐn)慎態(tài)度。這種保守的態(tài)度源于市場(chǎng)考慮、技術(shù)不確定性和監(jiān)管挑戰(zhàn)等多種因素。

CEVA的RedCap實(shí)施平臺(tái)

如果您希望構(gòu)建5G調(diào)制解調(diào)器解決方案，請(qǐng)查看我們的PentaG2平臺(tái)，該平臺(tái)為3GPP Release 15到 Release 17各版本提供全方位支持。它有兩種配置。PentaG2-Lite配置面向RedCap和低端LTE(Cat M)。這種配置更加緊湊和精簡(jiǎn)，并為電源優(yōu)化和硬件/軟件分區(qū)提供了靈活性。PentaG2 Max配置面向高端 eMBB用例，如手機(jī)、CPE和FWA，以及工業(yè)、V2X 和新興XR應(yīng)用中的低延遲URLLC用例（3GPP Release 18草案）。

結(jié)論

隨著5G網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)展和成熟，未來幾年內(nèi)，5G技術(shù)帶來的革命性影響可能會(huì)日益凸顯。隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展，我們可以預(yù)見到會(huì)有更多創(chuàng)新的應(yīng)用和服務(wù)，賦能一個(gè)更加聯(lián)通和智能的世界。

中國(guó)正在積極開展3GPP Release 17專用RedCap芯片的研發(fā)工作，目標(biāo)是盡早將RedCap技術(shù)部署到其 5G網(wǎng)絡(luò)。與此同時(shí)，西方國(guó)家似乎已做好直接升級(jí)至 RedCap 5G高級(jí)版本的準(zhǔn)備，該版本將隨3GPP Release 18一同發(fā)布。

正如本文所述，這兩個(gè)陣營(yíng)雖然受到不同的動(dòng)機(jī)和考慮因素驅(qū)動(dòng)，但同樣都需要一個(gè)靈活的5G調(diào)制解調(diào)器平臺(tái)解決方案，以應(yīng)對(duì)不斷演變的標(biāo)準(zhǔn)要求。

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本文作者：Nir Shapira, CEVA