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《RedCap: 5G时代的新蜂窝物联网技术》

  • 来源专题：数控机床与工业机器人
  • 编译者： icad
  • 发布时间：2023-03-14
  • 多年来，蜂窝网络行业已经推出了多种无线技术，以推动物联网设备的连接入网。表1中列出的 蜂窝物联网 技术包括LTE Cat M、扩展覆盖GSM物联网（EC-GSM-IoT）和窄带物联网（NB-IoT）。这些技术的出现都是为了最大限度地降低蜂窝连接的附加成本，让远程无线连接的成本效益最大化。
    最新推出的强大的蜂窝物联网技术，有望成为首个能够充分释放 5G 潜能的蜂窝物联网技术。3GPP R17标准引入了一些增强特性，使得轻量级5G设备或者RedCap设备能够在5G网络上运行。
    顾名思义，5G RedCap设备通过5G网络接入互联网，但是它们并不像智能手机等传统设备以及其他在5G网络上运行的更先进的终端设备一样具备完整的功能（性能）。虽然可穿戴设备、传感器、监控设备和其他物联网设备等RedCap设备并不具备5G技术标准所要求的高吞吐量、大带宽和低时延能力，但是它们通常对功耗和成本有更为严格的限制。RedCap设备将受益于5G的大规模部署，同时利用较少的5G能力即可实现功能与成本和功耗的最佳平衡。 3GPP规范了RedCap设备的三大用例：工业传感器、监控设备和可穿戴设备。3GPP的技术报告（TR38.875版本）规定了每个用例的最大数据速率、端到端（E2E）延迟和服务可用性，如表2所示。
    RedCap追求成本和性能的平衡
    为了降低复杂度、成本和功耗，RedCap设备所需的天线数量比标准5G设备要少。这不仅降低了成本，还减少了多入多出(MIMO)层的最大数量。RedCap设备的下行链路仅支持2×2 MIMO，而上行链路仅支持单入单出。
    RedCap设备支持的带宽比标准5G终端设备要低，较低的带宽可以有效降低功率放大器 (PA)的成本。RedCap设备只支持FR1频段的20MHz带宽和FR2频段的100MHz带宽。
    3GPP R17为RedCap设备引入的另一个能够降低成本的增强特性是支持半双工FDD传输。虽然半双工FDD通过支持RedCap设备使用转换开关来代替全双工FDD所需的双工器，大幅降低了成本，但它确实存在着一些缺陷。RedCap设备无法同时发送和接收数据。这是因为设备使用半双工FDD也会产生一些问题:
    · 将无法在同一组信号集中同时检测下行链路和上行链路调度信息
    · 不能在上行链路模式下监测下行链路信息
    · 也无法在监测下行链路的同时发送上行链路控制信息
    一旦出现冲突，RedCap设备能够根据具体实践来决定采取何种操作。
    RedCap的低功耗增强特性
    RedCap专门对5G规范进行了一些简化，以提高电源效率，最大限度地降低功耗，并延长RedCap设备的电池使用寿命。例如与完整的5G规范相比，RedCap采用了一种精简的网络监测方案。RedCap减少了设备在物理下行链路控制信道（PDCCH）中监测的盲解码和控制信道单元的数量，从而降低了用于执行这些任务所需的能耗。
    RedCap实施的另一项降低功耗的策略就是扩展非连续接收(eDRX)周期。在设备处于非连接态或空闲态时，RedCap可以增加eDRX周期，大幅延长电池的使用寿命。更长的eDRX周期对于固定的无线传感器等特定用例是非常有益的，因为延长eDRX周期需要降低设备的可移动性。（设想一下，一个监测铁轨的无线传感器只需要定期连接到网络上来传输数据。）
    此外，对于不处在小区边缘的设备，RedCap还放宽了对无线资源管理（RRM）的要求，并且引入了无线资源控制（RRC）非活动状态，允许终端设备在不切换RRC连接状态的情况下进行小批量的数据传输。这两项增强特性都是为了降低功耗，延长RedCap设备的电池使用寿命。
    RedCap设备的复杂性降低
    最后，RedCap的增强特性还体现在采取一系列简化措施来降低RedCap设备的复杂性。这些措施也可以降低功耗和设备成本，但它们的主要目的是为了降低设备的复杂性，这样射频元器件便能够匹配外形非常小巧或者具有非常规外形尺寸的设备（例如智能眼镜等可穿戴设备）。
    RedCap为降低设备的复杂性所采取的简化措施包括：仅支持单一运营商（不支持运营商聚合），以及支持单一连接，让RedCap设备只能在5G独立模式下运行。RedCap还支持5G功率等级3，它限制了设备的等效各向同性辐射功率 (EIRP)，从而缩小了设备电池的体积。
    对5G网络的影响
    上述的R17增强特性主要集中在RedCap设备上。但是RedCap的增强特性也对5G网络产生了影响。
    RedCap给5G网络带来的最大影响是，在随机接入过程中以及设备保持连接时，网络必须适配RedCap的特定功能。为RedCap引入的新信息元素（IE）让带宽能够根据设备采取的操作进行动态匹配。例如，其中一些新的IE涉及到将RedCap终端设备接入小区或者使用半双工模式的许可。 (一些IE是RedCap设备接入小区的必要条件；当这些IE没有被检测到时，小区将禁止RedCap设备连接，RedCap设备将不得不启动RRC程序以连接到另一个它可以提供对应IE的小区）。
    另一个新的IE让固定设备或者处在小区边缘的设备能够应用精简的RedCap技术标准。
    一些新的IE则用于支持部分带宽（BWP）配置，它允许灵活地使用频谱，以便根据终端设备的需要自适应动态分配到的带宽，从而降低功耗。低带宽也会影响设备访问网络所使用的随机接入信道(RACH)程序。网络可以为RedCap设备指定一个BWP，或者减少这些设备连接到网络时所需的BWP大小。但是，这一改进给RedCap带来的价值有限，正是由于如上所述，RedCap设备支持的最大带宽为20MHz。
    为了让网络能够支持RedCap设备，R17引入的新信令参数和程序要求设备工程师通过检查设备的兼容性来确保连接。5G设备的开发工程师出于调试的目的，还需要用特定的工具检查RedCap参数。
    RedCap市场展望
    未来几年，5G RedCap设备的落地应用前景一片光明。分析师预测，5G RedCap芯片组将于今年或者2024年问世，第一批商用RedCap设备也将在2025年或者2026年进入市场。2026年之后，随着各个行业以及消费者迫切希望采用支持5G连接的可穿戴设备来进行健康检测或者用于其他应用，商用RedCap设备的市场规模将急剧上升。比如，经济高效的无线传感器将用于工业领域的数据收集和资产追踪，一些监控设备也将用于智慧城市、工厂和其他应用场景。
    与所有的蜂窝网络设备一样，5G RedCap设备在推向市场之前需要经过全面的测试，这一点至关重要。采用正确的测试方法对于验证5G RedCap设备的协议合规性和性能而言非常关键。 .
  • 原文来源：http://www.chinaaet.com/article/3000159882
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    • 前5家中国蜂窝物联网模组企业出货量全球占比近70%，需关注一系列新的挑战 作者 | 物联网智库 2025-06-16 市场研究机构Counterpoint Research每次更新全球蜂窝 物联网 模组市场的跟踪数据，都会引发业界高度关注，近日，Counterpoint更新了2025年第一季度市场数据，全球蜂窝物联网模组出货量同比增长16%，主要是由印度、中国和腊梅的强劲需求驱动的。出货量前五的企业均为中国企业，这五家企业出货量已占据全球总量的69%。过去几年，中国企业在全球蜂窝物联网模组市场中呈现出集中度的特点，似乎中国蜂窝物联网模组在全球“所向披靡”，但需要清晰认识到，该领域依然面临着突出的挑战，尤其是中国企业在海外拓展市场过程中需要深入关注一些核心问题。 中国企业依然拥有较高市场集中度 Counterpoint发布的2025第一季度数据显示，移远通信、中国移动、广和通、日海、利尔达这5家中国企业占据了全球蜂窝物联网模组前五位置，5家厂商出货量占全球出货量比例达到69%。 其中，移远通信依然保持第一的位置，而且借助其占全球出货量37%的比例，与其他厂商保持较大差距，第一季度移远出货量同比增长了17%，略高于全球平均增速；而中国移动在第一季度出货量实现了77%惊人的高速增长，使其从2024年第一季度略低于广和通的第三位置，跃居第二的位置，出货量占比也比广和通高2个百分点；广和通位居第三，第一季度出货量的增速为29%；第四位的日海增速则相对缓慢，仅为9%，远低于全球平均增速；利尔达后来居上，从之前排名靠后逐渐进入前五的阵营，第一季度出货量实现62%高速增长，其市场份额相比日海差距已不大，若后续增速能够延续，则很有可能在下季度上升至第四的位置。 回顾2024年第一季度，全球出货量前五的也是中国厂商，占比为61%，不过结构略有不同，有方科技在2024年第一季度出货量进入前五，2025年第一季度被利尔达超越。Counterpoint也披露2024年第一季度除了中国外海外市场蜂窝物联网模组出货情况，数据显示，移远、Telit、广和通、Semtech和锐凌无线5家企业市场份额超过68%，也呈现出显著的高集中度特点。海外模组厂商Telit和Semtech占比近18%，彼时广和通还未出售锐凌无线，因此可以说海外市场超过50%的份额由中国企业提供。 Counterpoint公开披露的数据更多聚焦于出货量，而蜂窝物联网模组收入呈现什么特点？笔者搜集了总部位于瑞典的一家物联网研究机构Berg Insight发布的数据，该机构近期更新了一份2024年蜂窝物联网报告，数据显示，2024年前5家厂商收入占全球蜂窝物联网模组收入比例达到72%，收入排名前5的厂商分别为移远、广和通、Telit、锐凌无线和美格智能。虽然没有2025第一季度的详细数据，但在很大程度上能够反映收入情况的现状。其他收入靠前的主要供应商包括日海、中国移动、Semtech、Kontron、有方科技u-blox、Murata、Nordic、Cavli Wireless和利尔达。可以看出，海外蜂窝物联网模组厂商的收入排名相对出货量排名有一定优势。 从全球视角来看，不论是出货量，还是收入，蜂窝物联网模组市场已成为一个高度集中化的领域，头部机构占据绝大多数份额。这一格局是在多年竞争中形成的，预计未来几年依然保持类似的结构。 中国蜂窝物联网模组企业也面临一系列挑战 少数厂商集中化的格局在未来几年中会保持相对稳定的态势，但随着环境的变化，这样的格局并非一成不变。对于已经在全球市场中站稳脚跟的中国企业来说，依然面临着一系列挑战，让中国企业并不能在蜂窝物联网领域唱“独角戏”。 一是地缘政治因素带来出海的挑战 因为众所周知的大国博弈因素，海外多个国家和地区将网络安全作为一个屡试不爽的“武器”，以影响国家安全的名义，对中国的蜂窝物联网模组企业提出挑战，给中国企业出海蒙上一层阴影。 2023年初，美国一家风险顾问公司OODA Loop向英国政府出示的一份参考报告，认为中国蜂窝物联网模组存在安全隐患，主要来源于物联网模组会收集数据和窃取隐私信息，并建议英国政府应尽快出台停止和更换中国蜂窝物联网模组的政策，并设定时间期限。 2023年8月，美国众议院“美中战略竞争特别委员会”两位议员对来自中国的蜂窝物联网模组发出“安全警告”，提出采用中国蜂窝模组的联网设备可能会被中国远程访问和控制，且直接点名移远通信和广和通这两家中国最大的蜂窝物联网模组厂商，并对FCC提出严格审查和进一步采取措施的建议。此后，FCC也给出响应，并承认了这一观点。 印度作为蜂窝物联网模组需求高速增长的另一市场，在2024年12月宣布正在制定一个新的监管框架，要求物联网模组的采购仅通过“可信来源”，并直指对中国原产地的物联网配件在印度广泛采用的担忧。这一监管框架的制定，也是类似追随美英对中国蜂窝物联网模组进行无证据指控。 一家全球化虚拟运营商1NCE曾发布一份报告，分析中国蜂窝物联网模组市场在美国的情况。这家公司指出，其美国客户使用的所有物联网模组中，有31%来自中国厂商，相关比例大致如下： 厂商 在美国客户的比例 移远通信 19.64% 芯讯通 9.27% 美格智能 0.88% 广和通 0.73% 有方科技 0.15% 移柯通信 0.15% 随着美国对于中国物联网企业态度不断变化，预计未来蜂窝物联网厂商在美国的渗透率会持续下降。未来，若美国盟友积极跟进，则地缘政治对于蜂窝物联网模组企业出海会造成显著影响，而一带一路、东南亚等国家和地区可能成为重点目标市场。 二是技术快速演进对产品规划的挑战 信息通信技术是蜂窝物联网模组企业进行产品规划的一个重要依据，而技术快速演进让企业面临着主要产品线的决策。多年以来，模组是一个高度竞争、低毛利率的领域，业界高度关注出货量，规模经济比较重要，对某一技术的坚定投入的同时，存在着巨额的“机会成本”，即要放弃其他可能的方向。 近年来，随着国内外需求的明确，LTE Cat.1系列成为大部分蜂窝物联网模组厂商出货的主力，NB-IoT也有相当大的规模。然而，此前多家厂商也面临着技术演进带来的产品规划挑战，例如，在5G商用初期是否要大力推动5G模组，RedCap政策发布后是否会带来规模化红利、卫星互联网的发展催生IoT-NTN的需求是否要进一步跟进？这些决策均需要进行不小的投资。 当前，随着大模型催生的“ 人工智能 +”成为全社会热点，端侧大模型成为一个重要方向。在笔者看来，很多厂商面临着严重的“AI焦虑”：不入局AI，不推出端侧大模型产品，似乎要被时代抛弃。在大模型给各行各业带来的实际效果还不明确的背景下，蜂窝物联网模组厂商入局大模型领域在短期内能够带来多大收益？当然，入局大模型也是新方向的探索，或许能够找到一个更有前景的场景。 三是持续做好本地化生态的挑战 近年来，蜂窝物联网模组企业在海外占据较高市场份额，其背后是建立了完善的营销渠道，对于本地化需求有了深入理解，海外获得的利润率也高于国内市场。此前，中国蜂窝物联网模组企业经历过国内市场“刀刀见血”的激烈竞争，能够胜出的企业在技术能力、产品质量、成本控制等方面已做到近乎极致，过去几年这些企业在海外市场能够快速渗透、抢占大部分市场份额，对于海外模组厂商来说可以说是“降维打击”，海外厂商与国内厂商相比很难获得竞争优势。今年u-blox退出蜂窝物联网模组领域，可以说是针对这一现状的决策。 不过，目前国内厂商市场份额已达到了全球总量的70%，尤其是在海外市场的份额也达到相当高比例，希望进一步扩大市场份额难度会越来越高。一方面，欧美等发达经济体对于蜂窝物联网模组的需求低迷，加上地缘政治的影响，在一个低速增长的市场中企业要保持高速增长难度较大；另一方面，海外主流的蜂窝物联网模组厂商也在不断进步，并充分发挥本地化的优势，与中国企业展开竞争。 要保持在海外持续的竞争力，坚持以往的方式是必要的，但仅仅以往的做法还是不够的，更要关注推动本土化的生态建设。对于已经在海外市场扎根多年的厂商，本土化生态建设需要进一步理解细分市场需求，与本地各个层级用户形成利益共同体，研发适应性产品，引导客户需求。另外，各国对于数字化、智能化相关技术和产业监管政策不断出台，蜂窝物联网模组厂商需要相关监管合规团队来保障企业出海符合相关要求，例如数据安全、跨境数据等规定，同时也为搭载了自身模组的终端厂商出海打下基础，一些厂商还涉及到在本地建设工厂进行生产制造。 蜂窝物联网 您可能感兴趣 搞懂物联网产业链其实很简单！《2023年中国AIoT产业全景图谱》重磅发布！ 2022挚物·AIoT产业领袖峰会【线上直播】 百度海外上线AI社交APP“SynClub” 跨越观感边界 绽放视听盛宴 ——紫光展锐首颗AI+8K超高清智能显示芯片平台M6780亮相MWC上海 中国移动5G新通话正式发布：超低时延、超清画质、不占流量 谷歌遭遇集体诉讼，被指窃取数亿美国人的网上数据用于训练 AI
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    • 发布时间：2017-11-30
    • 小蜂窝论坛、5G美洲（5G Americas）和TIA（美国电信工业协会）高度重视城市连通，重申合作加快部署小型电池，来扩大蜂窝网络覆盖范围，提高网络速度，增加5G容量。 小型蜂窝论坛（SCF）是推动通用蜂窝数据覆盖的电信组织；5G美洲是美洲无线行业协会，通过LTE推动移动业务并超越5G；TIA是代表制造商的首要协会并且是高科技连接网络的供应商，这三大组织今天对加利福尼亚州最近否决的一项旨在精简小蜂窝网络部署的议案（SB 649）做出了回应。 他们强调了小蜂窝网络改善连通性带来的社会和经济效益，尽管否决议案仍然致力于简化流程并确定最佳实践，并加速在加利福尼亚州和美国各地的部署。 三大组织促进了电信行业对小基站的认识,小基站能够为未来网络和包括5G、物联网（Internet of Things）在内的先进无线服务提供超大覆盖面，更快更有效地实现网络传播。鉴于小基站低成本和小尺寸的特点，它们可以在城市环境中快速灵活地部署。小基站的灵活性使得它们可以部署在铁路线下方，与现有的街道设施如路灯，长凳和垃圾桶以及蜂窝信号等难以达到的内部基础设施相连。 SCF和TIA已经同意共建重点领域，来实现有意义的进展，其中包括：简化监管环境，特别是在城市和企业部署的新方法，如应用中立主机等;满足利益相关者需求的常见部署框架，以及虚拟化等新架构，实现灵活高效的网络。9月份，他们宣布了一个意义深远的联盟，以解决连接中最重要的两个增长领域 - 智能社区和智能建筑，并签署了谅解备忘录（Memorandum of Understanding）来共同制定技术、商业和法规解决方案，包括共享现有的工作、专业知识和开发解决方案，以简化加速密集网络的部署和建筑内的连接。这两个机构正在为城市开发能帮助简化部署过程，使其能更容易使用小型电池来增强连接性。 此外，SCF已经与5G美洲公司开展了大量工作，为简化小型电池部署过程和支持5G准备网络的致密化制定了详细的指导方针。这项工作旨在提高利益相关者的意识，包括设备生产者、运营商、集成商、决策者和地方行政机构在内共同参与、批准、接受和推出移动网络的小单元层。 小型电池论坛主席大卫•奥尔洛夫马（David Orloff）表示：“无线行业认为，小型电池是当今网络扩大覆盖面、增加容量的关键，并为5G未来网络提供了一个中心的组成部分。除了提供满足管理服务需求的网络之外，围绕小蜂窝建立的增强型网络有可能从市政府里大量盈利。我们将继续与全球运营商、行业成员、监管机构和其他组织合作，帮助开发小规模部署的最佳方案。“ TIA首席执行官Wes Johnston表示：“小型蜂窝技术促进竞争、提高服务质量，使尖端应用成为可能，并确保所有美国人都可以使用下一代网络。信息与通信技术（ICT）行业将继续与网络运营商和监管机构合作，帮助简化蜂窝部署，确保客户从新技术中获益。” 5G美洲公司总裁克里斯•皮尔森（Chris Pearson）表示：“精简蜂窝选址规则和流程对于社会移动无线连接的发展至关重要。5G密集需要无线网络来充分发挥将客户和城市连接到美国先进应用服务的潜力。”
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