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5g redcap/nr-凯发k8官网

发布时间:2023-12-26 15:23:41  |  来源:天极网  |  作者:  |  责任编辑:科学频道

作者:

u-blox产品规划和营销总监sabrina bochen

u-blox企业战略部sylvia lu

在本文中,我们将分析redcap主要应用场景及其特性。此外还会分析5g技术与4g lte cat 1和cat 4的区别,以及您在为设备选择适合当下与未来的蜂窝通信凯发k8官网的解决方案时,需要根据哪些因素来判断5g redcap是否为理想之选。

导言

从中短期来看,4g蜂窝通信网络还不会消失,但如果您的业务涉及到设计依赖于蜂窝连接的设备,那么提前考虑未来趋势是为明智之举。如果您希望自己设计的产品在未来十年间保持良好运营状态,更要结合未来趋势规划筹谋。

5g是蜂窝通信技术发展的下一篇章,这一点毋庸置疑。我们已经见证了5g的广泛使用,消费类智能手机领域在这方面的行动尤为积极,但在物联网中使用5g技术则相对缓慢,特别是其中的几个细分领域。

原因是在最初的5g规范(2018年在3gpp第15版中首次公布)中,并没有充分考虑消费类可穿戴设备、重型工业设备和智能工厂设备等领域的需要。

如果您的业务中恰好涵盖任何此类设备的设计,那么有一个好消息:3gpp第17版公布了《5g new radio (nr) reduced capability》。新版规范通常简称为“5g redcap”或“nr-light”,弥补了5g技术拼图上缺失的一角,让5g成为一种可行选择。

回顾初版5g规范

为明确redcap的必要性,我们需要快速回顾一下初版5g规范。5g nr最初是在2018年6月的3gpp第15版中发布的。该规范定义了三种主要应用场景。

●首先是增强移动宽带(embb)。这已成为5g技术的主要部署动力,着重面向消费类智能手机领域。相较于4g lte,embb提供了更高的数据传输速率和更低的延迟。

●第二个应用场景是超可靠低延迟通信(urllc)。顾名思义,此场景的目标是尽可能降低延迟并充分提高网络可靠性,从而满足对延迟极为敏感的任务关键型应用的需要。随着自动驾驶汽车、工业自动化和机器人的普及,urllc必定会蓬勃发展。

●第三个应用场景是海量机器类型通信(mmtc)。mmtc以物联网为目标,侧重于在传统蜂窝通信技术的基础上尽可能降低功耗、扩大室内覆盖范围。值得注意的是,虽然从技术角度上来讲,lte-m和nb-iot都归入4g lte大类,但这两项技术能够满足itu imt-2020 5g mmtc要求,因此被正式纳入5g mmtc系列。

在这方面,我们还需要注意有关5g nr的几个要点。5g nr专为5g而开发,使用两个频率范围。频率范围1(fr1)面向7.125 ghz以下的频段,频率范围2(fr2)面向24.25 ghz到71.0 ghz之间的频段。24 ghz以上的频率范围也称为毫米波(mmwave)。

问题依然存在

虽然初版5g规范有种种优点,但其中缺少了专为满足中阶的iot和消费级应用量身打造的规范,目前许多此类应用都在使用lte cat1或cat4支持其蜂窝通信。

智能手表与可穿戴设备等消费类产品领域,以及智能工厂应用(如传感器网络、视频监控、工业可穿戴设备)或自主导航车辆等其他领域也存在类似的情形,所有这些领域都需要中等数据传输速率。还有建筑、农业和矿业设备中使用的车联网、远程诊断和车队管理设备,这些领域也需要中等数据传输速率,并且希望能够在未来多年持续保持运行——在有些情况下,甚至在4g网络停用之后仍可能会继续工作。

在这些应用场景中,embb和urllc的规范都可以说是“大材小用”,所以至少从经济效益角度上来讲不够理想。与此同时,lte-m和nb-iot等mmtc凯发k8官网的解决方案无法满足这些中频频段设备的性能要求。

取代lte cat 1和cat 4,进入5g redcap时代

3gpp第17版弥补了这一缺憾:5g nr reduced capability——简称redcap,有时也称为5g nr-light。从功能角度来看,5g redcap处于embb与urllc之间,但高于lte-m和nb-iot,恰到好处地满足了目前使用lte cat 1或cat 4技术的应用的需求。

在第17版中,redcap设备在fr1中必须支持高达20 mhz的频率,在fr2中必须支持高达100 mhz的频率。考虑到成本因素,我们预计大多数redcap设备都会部署到fr1频谱中,大多数设备需要的最大带宽就是20 mhz。在20 mhz带宽下部署时,redcap支持最高达到lte cat 4范围的数据传输速率。根据网络设置和双工操作类型的不同,具体速率可能有所不同。例如,在全双工频分双工(fd-fdd)下,使用20 mhz带宽(考虑接收分集)和256-qam调制模式工作时,下行数据传输速率可达到227mb/s,上行数据传输速率可达到91mb/s。

理论上,fr1和fr2频段范围支持的参数与5g embb设备相同,以便将这一规范推广到全球移动网络运营商。尽管如此,移动运营商最终仍有可能决定在比embb套件更有限的频段集上部署redcap。从功耗的角度而言,redcap增加了非活动和空闲模式下的扩展非连续接收(edrx)周期,并且在静止设备的相邻小区测量方面相对宽松。相较于embb,这有助于降低功耗。redcap还通过其他方式降低设备复杂性,包括减少天线、下行链路多输入多输出(mimo)层、下行链路调制顺序和双工操作。

5g redcap与4g lte cat 1和cat 4的比较

如果所设计的设备需要5g redcap提供的蜂窝连接类型,大多数设计人员最终要都在redcap和4g lte cat 1或cat 4之间做出取舍。

在某些配置中,相较于lte cat 4(峰值下行数据传输速率约为150 mbps),使用redcap可以实现更高的峰值数据传输速率和更低的延迟。redcap还能提供与专用网络中5g核心的内在关联,如果您高度注重网络使用寿命,这一点尤为有益。

另外一个因素是您的产品上市时间。您的设备将在何时发布?需要在哪些地理区域内工作?我们预计,首批5g redcap设备将于2024年问世,最初将投向先采用蜂窝通信技术的一些国家和地区,例如北美的一些国家/地区、中国以及亚太区的其他国家/地区。

客户对于设备的正常使用寿命有怎样的期待?如果设备的预计使用寿命很长,那么采用较新的技术可能更为合理,这样就能确保设备在2030年仍能顺畅连接到移动网络。

redcap革命:3gpp r18版本

3gpp标准预计于2024年初发布第18版,将拓展redcap的支持范围,涵盖额外的应用场景。其中大多是较低级别的物联网设备,其功能介于现有低功耗广域(lpwa)用户设备与第17版标准界定的redcap用户设备之间,例如工业无线传感器网络和智能电网。

第18版redcap的目标是10mb/s左右的峰值数据传输速率。为实现此目标,可针对fr1内的数据通道将用户设备基带的带宽降低到5 mhz,同时将用户设备的射频带宽维持在20 mhz,这也有助于减少设备生态系统的碎片化问题。重点在于,第18版redcap并非意在取代现有lpwa凯发k8官网的解决方案,因为现有方案在室内覆盖范围和功耗方面的表现依然要更好一些。

更多相关资源

如果您目前在凯发k8官网的解决方案中使用lte cat 1或cat 4实现与远程设备之间的数据收发,5g redcap规范的问世应该让您注意到时机已经成熟,您应该开始去探索如何在设计与生态系统中最终取代4g蜂窝通信技术。

虽然4g网络的停用还有待时日,但使用lte cat 1和cat 4的许多设备都有着很长的使用寿命,立即开始筹划未来举措也不失为明智之举。

u-blox 简介

瑞士 u-blox 公司 (six:ubxn) 是为汽车、工业和消费市场提供定位和无线通信技术的领先供应商。其凯发k8官网的解决方案能准确进行人员、车辆和机器的定位,并通过蜂窝网络和短程通信网络实现无线通信。凭借广泛及多样化的芯片、模块和日益扩大的产品支持数据服务生态系统,u-blox 公司在帮助其客户针对物联网快速而成本高效地开发创新凯发k8官网的解决方案方面具有得天独厚的优势。u-blox 公司总部设在瑞士塔尔维尔,目前在欧洲、亚洲和美国都设有办事处。

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