RedCap/eRedCap 物联网白皮书

目录执行摘要4引言6技术考量9RedCap11eRedCap15进一步降低设备复杂性15进一步减少能源消耗15RedCap/eRedCap 应用案例16网络部署和设备生态系统成熟度185G RedCap在物联网部署中的状态（测试、试点和商业）20结论21附件22 免责声明Copyright © 2025 GSM Association版权声明对本文档的获取和分发仅限于经安全分类许可的人员。本文档对协会保密，并受版权保护。本文档仅供其提供用途使用，其中包含的信息未经协会事先书面批准，不得以全部或部分形式向根据安全分类许可之外的人员披露或以任何其他方式提供。GSM协会（“协会”）对本文件所包含信息的准确性、完整性或及时性不作任何陈述、保证或承诺（明示或暗示），不承担任何责任，并在此免除此类信息的责任。本文件所包含的信息如有变更，恕不另行通知。由我们成员引领，我们代表更广泛生态系统中超过1,100家运营商和企业的利益。GSMA还通过世界领先的行业活动，如MWC（在巴塞罗那、基加利、拉斯维加斯和上海举办）以及M360系列活动，将行业团结在一起。安全分类：非机密：关于GSMAGSMA是一个全球性组织，致力于统一移动生态系统，释放连接的全部潜能，使人们、行业和社会都能蓬勃发展。 反垄断通知作为GSMA的成员，您加入了一个充满活力的行业领袖和远见卓识者的社区——帮助塑造移动技术的未来及其对全球社会的影响。我们身处移动产业的核心，独特的地位使您能独家获取我们的技术专家、数据和分析——以及无与伦比的社交、创新支持与技能加速机会。解锁GSMA会员的益处此处包含的信息完全符合 GSM 协会的反垄断合规政策。更多信息，请访问：http://www.gsma.com/membership/ 03 / 24 ————1 另称为新型无线电-轻mMTC - 大规模机器Type Communications大规模物联网设备复杂性非常低数据速率非常低长电池寿命包括NB-loT和LTE-M图1，RedCap/eRedCap针对5G应用场景的定位在IMT-2020中定义的组)最初的5G 3GPP版本（Release 15）旨在面向三个服务类别应用——增强移动宽带（eMBB）、超可靠低延迟通信（uRLLC）和低吞吐量且电池效率高的海量机器类型通信（mMTC），这些服务类别是根据国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）的IMT-2020规范定义的。在全球众多5G网络商业化部署之后，对于一种性能和成本针对介于这些初始服务类别之间的用例进行优化的5G变体需求已经出现。为填补这一空白，5G RedCap（降低能力）1) 在3GPPRelease 17中被引入作为5G的一种变体（见图1），随后出现了更精简的5G执行摘要 eMBB5G RedCap中端速度& NR设备复杂性5G eRedCap较低速度& NR设备复杂性mMTC 04 / 24——————执行摘要高数据速率高频谱效率(CA/MlMO)高产能uRLLC - 超可靠低延迟通信超可靠性低延迟关键任务应用uRLLCeRedCap（增强型简化能力），在版本18中规定。移动网络运营商（MNOs）现可通过5G标准服务全部物联网应用场景，包括那些对低功耗广域网（LPWA）连接（5G mMTC的NB-IoT和LTE-M）要求过高，或对5G新无线电（5G NR）的过度优化的eMBB和uRLLC能力过于基础的应用。eMBB - 增强型移动宽带 最后，5G RedCap和eRedCap将在未来的物联网部署中占据重要地位，成为当前仍在传统2G、3G和4G网络上通信服务的首要迁移路径。由于RedCap将仅逐步普及，并且全球漫游框架仍有待建立，RedCap和LTE将在一段时间内共存，以满足上述物联网应用需求。技术迁移的步伐将很大程度上取决于个别移动网络运营商的策略，部分地区将比其他地区更快地采用RedCap。— 无线工业传感器：监控和远程控制设备以提升工业环境中的效率与安全。— 视频监控：传输实时视频流以增强安全性并震慑犯罪。— 智能电网：监测和管理电力系统以帮助提升能源供应的效率与可靠性。— 智能可穿戴设备：连接独工作业人员、公共安全人员、辅助生活或健康与健身追踪设备。RedCap和eRedCap基于5G独立组网（SA）架构，因此能够为物联网应用带来多种优势，例如：这些改进也带来了设备复杂度和成本的显著降低，使RedCap/eRedCap成为一系列物联网应用（例如：）的首选新技术。— 更高的峰值数据速率：相较于mMTC，提供更优越的数据速率，与较低LTE类别相当，这意味着5G RedCap能够支持智能电网监控、视频监控及其他要求更高的应用。 — 降低的延迟：往返延迟低于或等同于LTE，可实现近乎实时数据交换的应用，例如工业自动化、无线传感器、可穿戴设备，甚至低端扩展现实设备。 — 降低的功耗：改进的电源效率能够延长电池供电设备的寿命。这对原版5G NR能耗过高的设备（如可穿戴设备或传感器）而言至关重要。 引言并具有成本效益。支持这些协议的设备将使用更少的带宽和处理能力，这使得该技术非常适合不需要5G新无线电（NR）非常高数据速率的应用，但需要更低的功耗和更高的成本效益。在网络方面，RedCap/eRedCap将使运营商能够在给定的频谱内支持更多数量的5G SA设备。在当今快速变化的无线eRedCap（增强型减能技术）正成为变革性技术，它们使物联网行业能够现代化并利用云原生5G独立组网（SA）技术的优势。RedCap和eRedCap填补了移动宽带（eMBB）和超可靠低时延通信（uRLLC）5G服务类别以及低功耗、优化的海量机器类型通信（mMTC）的NB-IoT和LTE-M设备之间的空白。RedCap/eRedCap为绝大多数物联网设备提供支持——从点到工业网关和路由器。— 云原生网络：解耦合的核心网络功能作为Kubernetes容器中的应用运行，从而允许快速扩展网络资源以应对高流量和信令负载。— 5G NR无线电协议：优化的用户面支持远超以往的数据吞吐量— 超低延迟：具备在靠近终端客户的边缘数据中心或网络边缘部署互联网连接的能力。— 网络切片：为单个用户预留和优先分配无线电资源。— 网络即API：允许物联网应用通过API调用获取网络功能与服务，这是GSMA（移动通信协会）开放网关倡议所支持的功能。随着5G SA的问世，3GPP网络能力因众多新特性而显著提升。这些 SA 能力也承诺将增强各种传统物联网应用，从智慧城市到工业自动化。然而，相对较高的 06 / 24：截至这项创新目前的进展。RedCap 和 eRedCap 可以通信，Red所有商业和消费者物联网应用——从5G到6G。通过提供一种更先进while assuring end-customers that their hardware is between the h至今通过4G处理，以便他们能从满足需求的全面解决方案中获利。可扩展性、成本效益，以及向中端层推广销售（PoS）设备和智能电在5G SA物联网应用跨各个行业的5G SA物联网应用中。RedCap和综上所述，RedCap和eRedCap将在5G物联网领域扮演日益关键的角色。这两种技术为所有5G技术进步的服务打开了大门，同时实现了低功耗。以此方式，RedCap和eRedCap有望加速未来的增长和多元化。5G SA功能硬件的成本限制接入改变这一点，将5G SA的优势扩展到更广泛的物联网设备上。移动网络运营商（MNOs）将最终能够用其5G网络服务低数据率的传感器和可穿戴设备，以及更复杂的设备。这最终也减少了未来网络战略决策对4G基础设施的依赖，足以面向6G时代。 缩写术语 峰值数据速率图2，NB-IoT, LTE-M, RedCap,并与eRedCap在5G背景下尽管这一趋势在全球许多市场普遍存在，但现状正在发生变化，这一转变将确保连接业务的未来可行性。许多移动网络运营商计划逐步减少2G和3G容量，甚至完全停用这些网络。此外，随着新功能在5G网络中逐步推出将新的蜂窝技术引入长达10年的服务生命周期。此外，随着移动网络运营商（MNOs）同时应对其不断变化的需求变得越来越具有挑战性。最终，维持多个传统的、频谱效率低下的传统蜂窝网络。技术考量 更高的LTE类别LTE类别4LTE类别3LTE类别2LTE Category 14G 09 / 24基础设施，为创新打开了大门。：具有吸引力的商业模式，分析师预计现有4G移动网络高度依赖于采用率在未来几年将停滞不前。长期业务、网络和频谱战略因此，理解MNOs至关重要。这在NB-IoT的情况下尤其如此。RedCap和eRedCap提供的可能性，以及LTE-M，其中用户设备被设密切研究这一不断演变的情况，随着GSMA 5G物联网设备的安装基技术，以及它们与既定网络相比的情况，每个网络服务于不同的设备5G和4G等效设备（见图2）。一个关键信息是在过时电信协议的使用is that RedCap and eRedCap are not replacement results in gradu用于低带宽5G mMTC的技术对物联网用户基础的很大一部分至关重Legacy NRRel.17 RedCapRel.18 eRedCapLTE-MNB-IoT5GIoT社区最近发布了移动物联网在5G未来白皮书。本文档对RedCap和eRedCap技术的LTE-M和NB-IoT进行了高层级描述。相反，新型5G SA变体的目标是将大部分传统业务迁移至前沿的5G SA网络，其中包括目前由2G、3G和4G（Cat4和Cat 1/1bis）服务的用例。通过采用RedCap技术，企业可将其物联网设备群的未来化应用延伸至2030年代中期，这将超过许多现有4G网络运营的生命周期。 吞吐量复杂性RedCapeRedCapLTE-MNB-IoT减少减少总的来说，需要牢记的是，所有5G物联网设备的性能在不同网络中可能会有所不同，因为移动网络运营商可能会激活不同的网络能力和配置。各个移动网络运营商将能够向物联网客户提供有关哪些网络能力可用以及为特定用例需要实施哪些设备要求的详细信息。尽管RedCap设备相较于传统5G NR设备具有“降低的功能”，但它们仍能发送和接收大量数据——相当于LTE Cat 4水平，支持SMS短信，甚至能够处理VoNR通话。此外，5G RedCap设备的成本与其LTE Cat 4同类产品具有竞争力，同时支持更小的外形尺寸和更长的电池续航时间，优于传统5G NR设备。相比之下，5G eRedCap预计将进一步降低设备成本并延长电池续航时间，同时确保比LTE-M和NB-IoT更高的速度，并达到与LTE Cat 1相近的相似速度（见图3）。(1) 尽管 eRedCap 从技术上可以支持语音功能，但这尚未在实际环境中进行测试 (2) 尽管 LTE-M 从技术上可以支持语音功能，但很少有运营商部署了这一功能 注释 -在部署语音解决方案时，请务必了解并遵守您可能需要遵循的当地紧急呼叫法规图3，非NR 5G技术的性能比较 5G设备收发器的简化RedCap5G 降低能力最初在 3GPP 第 17 版规范中定义。其目标是降低成本并与传统的 4G 及其已建立的生态系统竞争：迄今为止，企业已拥有物联网设备，并且简化了设备的基带和射频架构。RedCap用户设备在FR1中支持高达20 MHz的最大带宽部分，在FR2中支持高达100 MHz。因此，在具有更大带宽的5G载波部署中，应在5G无线接入网络（RAN）上为RedCap配置一个专门的20 MHz带宽部分（或更低带宽）。然而，根据移动网络运营商（MNO）的RAN基础设施，也可以在更小的载波带宽内部署RedCap，例如在10 MHz频谱内。相比之下，一个功能齐全的5G NR设备在FR1中支持高达100 MHz的最大带宽部分，在FR2中支持高达200 MHz。此外，RedCap用户设备不能在多个频谱载波上组合同时数据传输以增加带宽（即载波聚合）。RedCap