如果說(shuō)2021年科技圈什么最火，那一定非“元宇宙”莫屬了。自Facebook改名Meta以來(lái)，國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的企業(yè)紛紛加入到布局元宇宙的行列。但事實(shí)上，元宇宙的概念并不算新鮮，它最早來(lái)自于1992年美國(guó)著名科幻作家尼爾·斯蒂芬森的著作《雪崩（Snow Crash）》中，時(shí)隔29年，元宇宙突然爆火到底是什么原因呢？

其實(shí)，元宇宙再次強(qiáng)勢(shì)進(jìn)入人們視野，與其底層技術(shù)的進(jìn)步有著莫大的關(guān)系，包括AR／VR、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能、數(shù)字孿生等等。其中，5G作為重要的連接基礎(chǔ)，是元宇宙場(chǎng)景得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。而隨著5G標(biāo)準(zhǔn)逐步演進(jìn)到R17版本，RedCap的誕生為邁入元宇宙又奠定了一個(gè)重要的基礎(chǔ)。

什么是RedCap？它有什么用？

根據(jù)清華大學(xué)發(fā)布的《2020－2021年元宇宙發(fā)展研究報(bào)告》，5G是目前被看作實(shí)現(xiàn)元宇宙的重要通信基礎(chǔ)，憑借其高帶寬、低時(shí)延、海量連接能力和低功耗，為元宇宙所需的大量應(yīng)用創(chuàng)新提供必要支持。

其中高帶寬是以5G eMBB特性為主，針對(duì)4G時(shí)代MBB的升級(jí)，而低時(shí)延、海量連接能力和低功耗則是以5G uRLLC和mMTC特性為主，針對(duì)大量物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)。

按照5G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)不同版本階段性特征，R15版本聚焦高速率大帶寬應(yīng)用，R16版本聚焦高可靠低時(shí)延應(yīng)用，R17版本聚焦中高速大連接應(yīng)用。目前從短期來(lái)看，5G低速大連接部分所使用的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上延續(xù)的是4G的NB－IoT和eMTC，中速率部分則靠LTE Cat．1支撐，可見(jiàn)5G在中低速率大連接中并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全的覆蓋。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，未來(lái)5G發(fā)展必須要補(bǔ)齊這些空缺，以便在4G退出歷史舞臺(tái)后仍能滿(mǎn)足市場(chǎng)上對(duì)差異化連接的需求。

另一方面，今年工信部發(fā)布《5G應(yīng)用“揚(yáng)帆”行動(dòng)計(jì)劃（2021－2023年）》（下稱(chēng)“行動(dòng)計(jì)劃”），其中對(duì)未來(lái)三年我國(guó)規(guī)模化發(fā)展5G提出了明確目標(biāo)和指導(dǎo)。眾所周知，5G規(guī)模化的一個(gè)重要參考標(biāo)準(zhǔn)就是5G芯片和模組的出貨，但從目前來(lái)看，這兩大行業(yè)在實(shí)現(xiàn)5G規(guī)模化的發(fā)展路上面臨如5G關(guān)鍵技術(shù)待突破、5G芯片／模組成本高等諸多挑戰(zhàn)，尤其是在5G發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，需要相關(guān)產(chǎn)業(yè)能尋找到既能保證芯片／模組性能又能降低成本要求的解決方案，滿(mǎn)足各行各業(yè)差異化需求。

因而，即將在明年年中凍結(jié)的5G R17版本中，相關(guān)專(zhuān)家專(zhuān)門(mén)研究了一種新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)——RedCap，全稱(chēng)為Reduced Capability，意味降低能力的意思。該工作項(xiàng)目在2020年12月的3GPP RAN全體會(huì)議上獲得了批準(zhǔn)，并將在R17標(biāo)準(zhǔn)中正式亮相。

RedCap主要針對(duì)的領(lǐng)域有三大類(lèi)，即智能可穿戴、工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器和視頻監(jiān)控，因?yàn)檫@三大領(lǐng)域?qū)τ跀?shù)據(jù)速率的要求遠(yuǎn)低于增強(qiáng)移動(dòng)寬帶，但又高于NB－IoT、LTE－M等低功耗廣域網(wǎng)的要求。因此從技術(shù)特性來(lái)看，RedCap是介于eMBB和LPWA之間的一種新技術(shù)，以保證其在性能、能耗和成本等能力上實(shí)現(xiàn)均衡。

比如，目前已知的針對(duì)低時(shí)延的場(chǎng)景無(wú)非像自動(dòng)駕駛、工業(yè)機(jī)器人控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療中的遠(yuǎn)程手術(shù)等等。而還有大量的工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器、視頻攝像頭以及可穿戴設(shè)備實(shí)際上是無(wú)需極低的時(shí)延來(lái)保障的，但同時(shí)，這些設(shè)備往往也需要較高的帶寬來(lái)保證數(shù)據(jù)的傳輸，而NB－IoT等技術(shù)又無(wú)法勝任。

以智能可穿戴設(shè)備為例，目前如可穿戴手表大多支持4G蜂窩聯(lián)網(wǎng)，甚至中低端手表仍在支持3G甚至2G GSM連接，而這樣的連接難以滿(mǎn)足現(xiàn)階段消費(fèi)者對(duì)智能手表通信速度的需求，比如大量智能手表開(kāi)始支持視頻通話(huà)等功能，因而就需要RedCap來(lái)實(shí)現(xiàn)。

從速率來(lái)看，RedCap理論支持的下行在單鏈路20MHz帶寬下可達(dá)85Mbps，足以滿(mǎn)足智能手表中諸如視頻通話(huà)的需求。而更重要的是，RedCap還有50Mbps的上行速率，又能滿(mǎn)足行業(yè)應(yīng)用中如視頻監(jiān)控中高清視頻的上傳需求等。

相比同樣定位于中速率場(chǎng)景的LTE Cat．1而言，RedCap在上下行速率上幾乎擁有高達(dá)10倍的提升，因而也將能更好的承擔(dān)5G時(shí)代中速率場(chǎng)景的連接需求。此外，RedCap還在天線(xiàn)設(shè)計(jì)、MIMO層數(shù)、調(diào)制方式等方面進(jìn)行了改良，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備帶來(lái)了更低的功耗。

模組廠商在行動(dòng)！助推5G規(guī)模化

《行動(dòng)計(jì)劃》在加快彌補(bǔ)產(chǎn)業(yè)短板弱項(xiàng)中提到，“加快輕量化5G芯片模組和毫米波器件的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，進(jìn)一步提升終端模組性?xún)r(jià)比，滿(mǎn)足行業(yè)應(yīng)用個(gè)性化需求，提升產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)支撐能力�！盧edCap的到來(lái)為這些具體工作的推進(jìn)奠定了條件，筆者也相信RedCap有機(jī)會(huì)更快地應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)。

首先來(lái)看，RedCap之于5G就如NB－IoT之于4G一般，從技術(shù)特性來(lái)看，無(wú)論是RedCap還是NB－IoT都是其對(duì)應(yīng)的傳統(tǒng)移動(dòng)通信技術(shù)上的“輕量版”，NB－IoT犧牲了速率保障了其低功耗能力，而RedCap同樣如此。雖然RedCap失去了時(shí)延、速率以及覆蓋能力方面的部分優(yōu)勢(shì)，但根據(jù)預(yù)測(cè)，RedCap相比5G公網(wǎng)終端，在基帶和射頻側(cè)大約可降低70％左右的成本，這對(duì)支持更廣闊的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)具有重要價(jià)值。

另外來(lái)看，以往NB－IoT一直以來(lái)為人津津樂(lè)道就是其快速的發(fā)展和成熟商用，其從標(biāo)準(zhǔn)制定到落地商用，僅用三年時(shí)間便走過(guò)了傳統(tǒng)移動(dòng)通信十年的路程，而這一過(guò)程有望在RedCap的發(fā)展中被復(fù)制。

在芯片領(lǐng)域，在今年6月底于巴塞羅那舉行的世界移動(dòng)技術(shù)大會(huì)（Mobile Woeld Congress）上，高通就已經(jīng)展示了其5G RedCap的原型系統(tǒng)；在模組領(lǐng)域，廣和通也已經(jīng)率先在5G RedCap方面發(fā)力，提前啟動(dòng)了RedCap行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研究，并將產(chǎn)品研發(fā)和R17標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接，以滿(mǎn)足市場(chǎng)所需。

當(dāng)然，像廣和通這樣的模組企業(yè)率先發(fā)展RedCap也是5G產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展的關(guān)鍵。在今年發(fā)布的《行動(dòng)計(jì)劃》中已經(jīng)對(duì)5G發(fā)展提出了具體的目標(biāo)，包括在個(gè)人用戶(hù)普及率上超過(guò)40％，用戶(hù)數(shù)超過(guò)5．6億戶(hù)；5G物聯(lián)網(wǎng)終端用戶(hù)數(shù)年均增長(zhǎng)率超過(guò)200％。這些目標(biāo)與芯片／模組行業(yè)之間有著密切的聯(lián)系，如前文提到芯片／模組的市場(chǎng)出貨量在一定程度上反映了5G連接的規(guī)模。

首先，基于R17的RedCap對(duì)于降低5G行業(yè)應(yīng)用的模組成本具有重要意義，而成本也正是目前制約5G規(guī)�；�發(fā)展的一個(gè)重要因素，基于RedCap的5G模組價(jià)格會(huì)遠(yuǎn)低于現(xiàn)階段成本上千的5G通用模組，這對(duì)成本敏感型的應(yīng)用推廣起到了非常關(guān)鍵的作用。

其次，基于R17的RedCap使5G模組更趨于低功耗，不僅填補(bǔ)了5G中速率覆蓋空白，更有助于推動(dòng)現(xiàn)階段對(duì)5G要求不高的應(yīng)用升級(jí)為5G，為中速率物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)創(chuàng)造更多可能。

據(jù)筆者了解，廣和通正研發(fā)精簡(jiǎn)化、定制化的5G模組，以及推動(dòng)模組軟硬件符合RedCap演進(jìn)，朝著更低功耗、更低成本，操作系統(tǒng)更趨向靈活定制等方向深耕，隨著5G R17標(biāo)準(zhǔn)版本的凍結(jié)，供應(yīng)鏈已經(jīng)做好準(zhǔn)備，為推動(dòng)5G連接規(guī)�；�奠定基礎(chǔ)。