5G RedCap轻量化通用模组技术要求白皮书

1前言新一代移动通信技术（5G）作为新基建的核心，已经渗透到人们社会生活的方方面面，为科技创新、经济发展和社会进步注入新活力，带来新机遇。5G第一版国际标准（3GPP NR R15版本）于2018年9月正式冻结，可满足5G愿景中移动增强宽带、超高可靠低时延和海量连接的基础指标要求，因而成为了当前全球5G网络部署的基础版本。为了能够提供更高质量的服务，满足与垂直行业的深度融合，NRR16版本对传统eMBB业务和垂直行业扩展均进行了增强，该版本于2020年6月正式冻结。随着5G网络商用及技术演进，NR R17版本于2022年6月正式冻结，该版本一方面对已商用特性进行增强，优化功能实现、提升性能指标；另一方面NR R17版本在新方向进行探索，引入了RedCap等新功能。目前，产业已启动R17产品研发，R17特性需求是业界广泛关注和讨论的热点。本报告由中国移动研究院联合移远、广和通、芯讯通、高通、MTK、紫光展锐、翱捷科技、必博、宏电、鼎桥、加糖、四信、映翰通、中移物联等公司共同撰写。01 目录1.产业现状.................................................................. 41.1 5G网络发展现状.......................................................41.2 5G终端/芯片/模组发展现状.............................................41.3 RedCap标准化现状.....................................................41.4 RedCap典型应用场景...................................................52. 5G RedCap轻量化通用模组通信能力要求.......................................82.1模式要求............................................................. 82.2频段要求............................................................. 82.3天线能力............................................................. 82.4 AP/MCU要求...........................................................92.5 RedCap技术要求.......................................................92.5.1基本能力要求................................................... 92.5.2 BWP要求........................................................92.5.3接入控制与终端识别............................................ 102.5.4驻留与移动性管理.............................................. 102.5.5 Redcap节电....................................................102.5.6射频指标...................................................... 112.5.7发射功率...................................................... 112.6语音特性............................................................ 112.7天线能力URLLC/IIoT要求............................................. 122.7.1低码率MCS/CQI表格............................................ 122.7.2重复传输（PUSCH/PDSCH repetition）............................ 122.7.3 configured grant配置..........................................122.8 SIB9授时要求........................................................122.9以太网头压缩要求.................................................... 122.10 NPN/CAG要求........................................................132.11 5G LAN要求.........................................................132.12二次认证及鉴权要求................................................. 132.13行业切片要求....................................................... 132.14节电增强要求....................................................... 142.15 4/5G互操作.........................................................143. 5G RedCap轻量化通用模组硬件封装要求......................................143.1 LCC+LGA/LGA封装.....................................................143.2 mini PCIe封装.......................................................143.3 M.2封装.............................................................154. 5G RedCap轻量化通用模组电气接口要求......................................154.1 SIM卡接口...........................................................154.2 UART接口............................................................154.3 USB接口.............................................................154.4 WlAN接口............................................................1502 4.5 RGMII&SGMII接口.....................................................154.6 IIC接口.............................................................164.7 IIS/PCM接口.........................................................164.8 SDIO接口............................................................165.总结与展望............................................................... 16缩略语列表.................................................................. 17参考文献.................................................................... 18附录........................................................................ 1903 1.产业现状1.15G网络发展现状中国移动已建成全球最大的5G网络， 截至2023年5月底， 中国移动已累计开通5G基站数超162+万个，力争于23年底支持RedCap能力。1.25G终端/芯片/模组发展现状芯片产品方面，从2017年至今，5G终端芯片研发先后经历了终端原型机、基带芯片、SoC芯片三个发展阶段，芯片工艺不断演进，从10nm、6nm提升到目前3nm工艺。2019年9月起，海思、联发科技、高通、三星、展锐等主流芯片厂家均陆续发布了商用的5G SoC芯片，并完成了充分的测试验证；2021年骁龙8 GEN1、天玑9000等支持3GPPR16标准的芯片陆续商用，并完成MDT、载波聚合增强、 终端节电等多项R16新特性测试。目前， 芯片厂商已经开始规划并研发基于3GPPR17协议 版本的5G芯片 产品， 预计2023年下 半年多 家芯 片厂商 将陆续推出商用产品。Redcap等R17新特性的技术验证已经逐步开展。模组产品方面，支持R15能力的模组款型丰富，已知商用款型在30+， 包括M.2和LGA两种封装，体积尺寸方面涵盖30*52、41*44、52*52等多种规格尺寸，价格 方面已 下探 至400~500元， 同时 支持R16版本 的多款5G模组 陆续商 用。 目前各模组厂家已启动R17版本的5G模组产品规划。1.3RedCap标准化现状为更好地满足工业无线传感器、视频监控和可穿戴设备等中低速物联网应用场景对终端设备低复杂度、低成本、小尺寸、低能耗等的需求，3GPPR17版本定义了RedCap（Reduced-Capability）终端类型，并于2022年6月标准冻结。将在R17的基础上，R18阶段将研究如何进一步降低终端成本和节能的技术，评04 估RedCap终端的定位性能并进行必要的增强，扩展RedCap生态。随着3GPP标准化工作中针对RedCap标准的R17阶段完成，CCSA就启动了RedCap关键技术的行标制定工作。2022年6月，TC5WG9#120会议通过了5G数字蜂窝移动通信网轻量化 （RedCap）终端设备技术要求（第一阶段）行标立项，在TC5WG9#123会议 上通 过了5G RedCap轻量 化通 用模组 技术 要求 （第一 阶段 ）行标立项，为后续RedCap技术应用奠定了基础。1.4RedCap典型应用场景视频监控随着“平安城市”、智慧社会建设，视频监控市场规模持续增长，在已部署视频监控的场景中有10%~20%的区域存在布线困难等问题，亟需无线技术能力保障监 控视频 回传。 此外， 行业政 策积极 推动5G技术 在安防 领域应 用，《 中国安防行业”十四五”发展规划（2021-2025年） 》明确要求了“加快5G等移动通信技术的落地，推动在安防行业的广泛应用”。如表2-1所示， 从视频监控业务对网络传输的要求来看，视频监