關注R17新引入的NR IoT技術--REDCAP

我們都知道3GPP為了與non-3GPP的IoT技術系列競爭在2016年的R13發(fā)布了MTC和NBIoT兩大版本的3GPP 4G IoT技術。而ITU為NR規(guī)劃的發(fā)展遠景中也加入了eMTC的usecase作為5G平臺三大主要usecase之一。隨著eMBB部署的深入，蜂窩平臺必然會急于引入垂直行業(yè)的廣泛應用，光靠eMBB的發(fā)展對于投入巨資的5G網(wǎng)絡平臺前景堪憂，物聯(lián)網(wǎng)和URLLC及其他潛在的垂直應用機會才是5G的未來。預計在2022年中發(fā)布的R17將正式發(fā)布5G NR IoT技術---Reduced capability（REDCAP）作為4G IoT的擴展和延伸技術。在R18中也對其有相應的演進規(guī)劃。

Ok，基于以上信息，書歸正傳。NR REDCAP=Reduced Capability將聚焦中速智能物聯(lián)網(wǎng)IoT應用，其連接性要求高于LTE-M/NB-IoT所能提供的服務，但不需要關鍵的物聯(lián)網(wǎng)服務，如要求超低延遲的業(yè)務。結(jié)合之前的三個5G應用場景，此類技術特性和所處的位置可示意如下：

這里我們一起回顧下蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷史：在過去的幾年中，隨著工業(yè)應用對低功耗廣域網(wǎng)(LPWANs)的需求不斷增加，兩種基于4G蜂窩網(wǎng)絡的技術已經(jīng)成為部署物聯(lián)網(wǎng)選用的解決方案:LTE CatM和NB-IoT（NBIoT為主）。這兩種技術都支持大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)和4G LTE網(wǎng)絡上的廣域連接，使得數(shù)百萬小型設備(如傳感器和執(zhí)行器)成為可能，這些設備需要滿足基本連接需求、廣域覆蓋且必須使用電池或有限的電力。NB-IoT旨在將功耗保持在最低水平，并在sub-GHz頻段(包括未授權(quán)頻段)運行。同時，LTE-M使用更高的帶寬，也支持短信和語音應用。NB-IoT和LTE-CatM(又名eMTC)均滿足mMTC的IMT-2020要求，可認證為5G技術。但隨著5G網(wǎng)絡的出現(xiàn)，新的可能性出現(xiàn)了，因為5G NR允許使用更高的帶寬，特別是毫米波頻率mmWave，以及超低延遲，這是遠程操作和自動駕駛汽車等關鍵應用所需的。于是在2019年，作為R17最重要的SI之一引入了被稱為NR-Lite（NR-Light）的技術選項，即為REDCAP的前身，在開始study之后重新命名為REDCAP，這個歷史記錄為：

R17預計將于2022年中之前凍結(jié)，REDCAP在整個R17預研過程中的相關的蛛絲馬跡回顧：

細看一下：

下面回顧一下5G幾個主要場景的特性Spider diagram，首先是eMBB的，各方面特性比較明顯，不多贅述：

URLLC：

然后來個混合的Spider Diagram，將各個技術特性放一起看：

更詳細的需求參數(shù)對比：

當初針對NR-Lite研究的生態(tài)系統(tǒng)范圍：

REDCAP UE的終端種類如下，有我們所熟知的可穿戴設備，物聯(lián)網(wǎng)IoT，工業(yè)無線傳感器等：

也就是說，NR在IoT方向除了認證并接受4G NBIoT/LTE-M外還引入了一套新的技術，雖然這個技術吸取了之前相關技術的設計思路/商用經(jīng)驗和教訓，其方方面面都有很多以前各項熱門技術的影子。引入新技術的具體原因在NR-Lite討論階段也列了一些，供大家參考:

首先是要統(tǒng)一在IoT方面的部署，運營商就可以將所有頻譜挪到5G而不必繼續(xù)維護4G相關資源。當然這是個循序漸進的過程。其次設計的NR REDCAP擁有比LTE的幾個IoT技術更高的系統(tǒng)效率。還有就是在NR FR2等新頻譜上部署以及要考慮與5G核心網(wǎng)的SBA和slice等新架構(gòu)與技術的更好集成。看來理由還是比較充分的。

Ok，我們來看看REDCAP的Spider Diagram，看起來還是比較“中庸”：

REDCAP與其他usecase合并的spider diagram：

REDCAP一些主要的應用場景：

R15設備基線與R17 REDCAP設備對照表：

R18針對REDCAP演進增強展望：

截至當前的REDCAP信息的更新如下：

1) REDCAP UE在FR1頻段必須支持20MHz帶寬，在FR2頻段需要支持100MHz帶寬，這些是必選條件。

2) REDCAP UE將不支持CA,MR-DC,DAPS,CPC和IAB。

3) 關于REDCAP UE在網(wǎng)絡的標識，接入和駐留限制方面, 將采用MSG3/MSGA(2 steps RA)消息中REDCAP LCID來標識REDCAP UE。另外還定義了可選的方案，可以采用MSG1/MSGA（PRACH occasion或者PRACH Preamble）來標識，這時需要網(wǎng)側(cè)使用特定的RA配置。而在采用MSG3/MSGA時，REDCAP UE可通過專有的LCID指示用于CCCH標識（CCCH或者CCCH1）而不管網(wǎng)側(cè)是否使用了REDCAP特定的RA配置。

4）通過系統(tǒng)消息告知REDCAP UE分別使用1RX天線和2RX天線。

5）通過系統(tǒng)消息通知REDCAP UE是否允許采用Half-Duplex FDD模式。

6）通過SIB1可為REDCAP UE提供特定的IFRI，而當缺省時REDCAP UE將不被允許采用。

7）通過系統(tǒng)消息可通知REDCAP UE是否允許在某些頻段駐留。

8）所謂的RRM measurement relaxations功能可通過網(wǎng)絡打開和關閉。處于RRC_IDLE 和RRC_INACTIVE狀態(tài)的REDCAP UE可以放松針對鄰區(qū)的RRM測量，比如滿足stationary criteria，或者同時滿足stationary criteria和not-at-cell-edge criteria的條件。網(wǎng)絡在RRC_Connected連接態(tài)時為REDCAP UE配置stationary criteria，而后UE將在滿足適當條件時使用UE Assistance 上報其RRM measurement relaxation status。（截至目前，RAN4還沒有就相關的消息和信令流程最后定稿）。

9）是關于BWP的topic，我們在之前討論BWP話題時曾經(jīng)提到了，在大帶寬的NR情況下特地設計了BWP，其出發(fā)點之一就是為了同時承載不同的特性的業(yè)務，比如Iot和MBB BWP同時使用。

當前的R17版本規(guī)定處于RRC_IDLE 和RRC_INACTIVE狀態(tài)的REDCAP UE只在與CD-SSB關聯(lián)的initial BWP（可以是default BWP或者REDCAP特定的BWP）監(jiān)聽paging，并通過對CD-SSB的測量進行小區(qū)重選。CD-SSB在規(guī)范中的定義可以recall下：

舉個例子：

如果配置使用了REDCAP特定的initial?UL BWP，處于RRC_IDLE 和RRC_INACTIVE狀態(tài)的REDCAP UE將只在該Initial UL BWP上發(fā)起RA。

10）可為REDCAP UE配置使用多個NCD-SSB（Non Cell Defining SSB），但每個BWP最多配置一個SSB。在RRC_CONNECTED時，當active BWP中不包含CD-SSB時，可以配置RLM、BFD和服務cell測量NCD-SSB。

最后，用一張綜合的Spider Diagram圖和3GPP 規(guī)范演進圖結(jié)束本文：

3GPP NR REDCAP大幕通過R17正在徐徐打開，我們后續(xù)將對REDCAP技術各個方面的細節(jié)進行總結(jié)。就像我們當初總結(jié)NBIoT和MTC那樣。期待大家共同學習進步。

讀書愉快！