适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告

目录eepU求epU析epU析epU议pE应用场景与网络需求 视频监控

5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告视频监控应用广泛，中国每年销售超过1.2亿只摄像头，目前摄像头无线化比例低于3%。但从公安部门统计，城市安防的有线传输摄像头在线率在70%~90%之间，离线的原因主要是光纤不可达、传输损坏等，摄像头无线化是刚性需求。不同场景的视频监控对网络的性能需求如下：表1-1不同场景的视频监控对网络的性能需求智能可穿戴设备智能可穿戴设备主要包括智能手表、智能手环、医疗监控设备等，普遍要求设备体积小、功耗低。其典型业务需求包括：下行参考速率为5-50Mbps、上行参考速率为2-5Mbps，下行峰值速率为150Mbps、上行峰值速率为50Mbps；电池的理想工作续航为数天甚至1-2周。随着5G网络的规模商用，个人消费类产品正逐步由4G向5G升级换代，其中可穿戴领域如智能手表、手环、AR/VR等穿戴设备对小尺寸及低功耗要求较高，采用常规的5GeMBB芯片和终端无法有效满足上述需求，产业也同样期待5G终端能够具备差异化能力，能在尺寸、功耗和性能之间进行折15 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告中，通过剪裁设计，减小终端尺寸，解决可穿戴领域的痛点需求。表1-2智能可穿戴设备应用场景的关键指标需求工业设备工业无线传感器工业无线传感器通过内置5G模组或外接5G终端设备采集运行数据，产品形态主要包括DTUCPE、工业网关等，如下列举了采矿、电力、港口、工厂等场景工业网关设备典型数据采集的通信性能要求。表1-3工业无线传感器典型应用场景通信性能需求面向电力等控制类设备控制类场景可分为三类场景：远程操控、逻辑控制、运动控制，RedCap的目标场景聚焦远程操控场景。如下列举在采矿、电力、港口场景的远程操控场景对通信的要求，总体上保持20ms时延99.99%可靠性可满足远程操控场景的性能要求。表1-4控制类设备典型应用场景通信性能需

5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告注2：需考虑FDD频段或TDD频段特殊上下行配比，以满足较高上行速率需求。 持dp键析 支持RedCapUE的关键特性接入控制与RedCapRedCapUE是否可以接入一个小区，主要是根据3GPPTS38.300、38.304和38.331协议中相关的参数和规则确定。SIB1中的参数cellBarreReda1Rx/cellBarredReap2R指示本小区是否允许1Rx/2R天线的RedCapUE接入。参数halfDuplexRedCapAllowed指示本小区是否允许仅支持半双工的RedCapUE接入，此参数只适用于FDD制式。SIB1中的参数intraFreqReselectionRedCap指示当小区为barred状态时，RedCapUE是否可以在300秒后选择或重选本小区，以及如何在同频段搜索其他可接入的邻区。如果SIB1中没有出现intraFreqReselectionRedCap，本小区禁止RedCap终端接入。RedCapRedCapedCap过程中，SIB1中配置RedCapUE专用PRACH导频序列，基站通过检测到MSG1/MSGA使用的专用PRACH导频序列识别RedCapUE。SIB1中还可以配置RedCapUE专用的PRACH时机，基站通过检5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告测到MSG1/MSGA所在的专用PRACH时机识别RedCap在随机接入过程中，RedCapUE发送MSG3/MSGA需要使用特定LCID标识CCCH（CCCH或CCCH1），网络可以通过RedCapp独立初始BWP相比non-RedCapUE，RedCapUE的最大带宽能力大幅降低（如FR1从100MHz降低至20MHz），所以在网络侧通过SIB1配置的初始上下行BWP大于RedCapUE带宽能力的情况下，RedCapUE无法与non-RedCapUE共享该初始上下行BWP，即这种情况下RedCapUE没有有效的上下行资源来执行后续接入。由此，引入了RedCap针对RedCap方式一：RedCapp方式二：为RedCap由于RedCapUE支持的带宽较窄，与non-RedCapUE共享相同初始上下行BWP资源可能导致过多的用户聚集在相同的窄带资源内造成拥塞，引入独立初始BWP可避免该情况。网络设备可以给RedCapUE配置１个独立的初始上行BWP或1个独立初始下行BWP，或同时配置１个独立的初始上行BWP与1个独立初始下行BWP。具体又分为两种情形，一是独立初始下行BWP包含CD-SSB/CORESET/CORESET0。RedCap图2-1RedCap接入流程图5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告为了避免RedCapUE引起的上行资源碎片化问题，协议中针对独立初始BWP引入了RedCap场景下公共PUCCH不跳频的配置，详见图2-2。图2-2RedCapUE与nod-RedCapUE上行资源示意图激活BWPRedCapUE默认支持BWP包含NCD-SSB（Non-CellDefiningSSB：非定义小区的SSB）的功能，该功能为RedCap对于RedCapUE激活BWP的部署建议，期望根据网络中RedCap用户规模、业务量等因素按需增加或减少专用BWP的数量。一种可能的部署方式如下所述（具体见图2-3）：网络中RedCap建议RedCap的专用BWP包含CD-SSB（CellDefiningSSB：定义小区的SSB）。网络中RedCap建议配置1个包含CD-SSB的专用BWP+1个或多个包含NCD-SSB的专用BWP5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告图2-3RedCapUE专用BWP的配置示意图RRM测量与切换在R15/R16标准定义中，UE对服务小区的测量都是基于CD-SSB（CellDefiningSSB：定义小区的SSB）进行的。RedCapUE由于最大支持20MHz带宽，为了网络侧的负载均衡，RedCap引入了独立初始BWP，支持了包含NCD-SSB的专用BWP的配置，需要RedCapSSB进行服务小区测量。同时也对服务小区测量配置、同频/异频测量的定义以及切换流程进行了相的设计和增强。测量配置方面，在BWP配置参数中新增了servingCellMO信息，可以用于指示该专用BWP上NCD-SSB的频域位置。当激活BWP中配置了该参数，RedCapUE使用该参数指示的SSB作为参考SSB进行服务小区的测量；如果没有配置该参数，则继续使用小区公共参数中的servingCellMO作为参考SSB进行服务小区的测量。基于如上原则，重新定义同频/异频测量如下：同频测量：邻小区测量配置中的SSB的中心频点及子载波间隔与服务小区参考SSB的中心频点及子载波间隔相比，两者都相同。异频测量：邻小区测量配置中的SSB的中心频点及子载波间隔与服务小区参考SSB的中心频点及子载波间隔相比，其中至少有一项不同。5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告在切换流程方面，如下4种切换场景都是支持的，但前提是网络发送给UE的切换消息中携带的目标小区的firstActiveUplinkBWP上应关联用于随机接入的RACH资源。1）在原小区上工作于包含CD-SSB的BWP，切换到目标小区中包含CD-SSB的BWP(现R15/R16已支持流程)。2）在原小区上工作于包含CD-SSB的BWP，切换到目标小区中包含NCD-SSB的BWP。3）在原小区上工作于包含NCD-SSB的BWP，切换到目标小区中包含CD-SSB的BWP。4）在原小区上工作于包含NCD-SSB的BWP，切换到目标小区包中含NCD-SSB的BWP。RedCapUE相关的其它NR特性RedCap的三大应用场景包括视频监控、智能可穿戴设备、工业无线传感器等工业设备面向2C领域，可穿戴设备如智能手表对语音业务有较强的要求，随着VoNR业务的全面商用，RedCap终端支持VoNR可减少终端NR/LTE的频繁切换，提高语音业务的连续性，RedCap终端建议支持VoNR以保障用户高品质语音通信需求。面向2B领域，视频监控和工业场景，RedCap终端可根据需求选择支持VoNR。RedCap终端的主要典型应用场景包括工业传感器、视频监控等行业应用，以及穿戴类设备的消类应用。面向行业应用的RedCap终端大部分是无人值守场景，需要通过远程升级和维护，因此，终端对网络覆盖和连接的可靠性要求较高。RedCap设备的规模化应用依赖于5G网络的大范围覆盖，鉴于5G商用网络覆盖要达到4G商用网络的广度和深度覆盖还尚需时日，并且支持RedCap终端的接入也需要对5G现有商用网络适配和升级。可以预见，4G、5G连接将成为蜂窝物联网的发展主力，因此，在5G网络未完全实现广度和深度覆盖时，对网络覆盖连续性和移动性要求较高的应用场景，建议RedCap终端兼容支持4G模式接入，一方面可以提高RedCap终端的更广泛的业务接入和处理能力、以及远程升级和维护的可靠性，另一方面也可以通过更广泛的接入能力带动规模化发展，来进一步降低终端的成本。小数据包传输对于RedCap终端的工业无线传感器和可穿戴设备应用场景，存在大量的小包业务传输，例如可戴设备的即时通信、心跳/保活、推送通知等业务，传感器的定期或者事件触发数据传输、温度/压力读数等业务。因此间歇性小包业务传输特性对于RedCap的这些场景有着重要应用价值。5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告5GR15/R16版本中RRC_INACTIVE状态并不支持数据传输，处于该状态的终端在进行任何上行或下行数据传输之前，必须恢复连接，转换到RRC_CONNECTED状态，数据传输完成后再释放连接。这些过程带来了不必要的信令开销。为了更高效地支持间歇性小数据的传输，R17引入了基于RA（随机接入）的SDT（小数据包传输）以及基于CG（配置授权）的SDT（二者同时配置时，CG的SDT优先），可以让终端在RRC_INACTIVE状态进行数据传输，减少信令开销和降低终端能耗。对于基于RA或CG的SDT传输有时间限制,定时器从由SDT触发的RRC层RRCResumeRequest或者RRCResumeRequest1发送开始计时，到SDT传输完成后的RRCRelease结束。下面分别介绍基于RA的SDT与基于CG的SDT：（一）基于RA的1）小包业务传输条对于小包业务传输，有一定的使用条件：（1）所有承载上等待传输的数据量小于数据量门限（协议参数）；（2）DLRSRP高于配置门限(协议参数）；（3）有可用的有效SDT资源。2）资源配置对于RA资源，协议给出了用于SDT的特定PreambleID段配置，可配置该特性的起始PreambleID以及连续PreambleID数目。除此以外，如果每个SSB映射的RO个数大于1（ssbPerRachOccasionAndC对于SDT，协议支持配置专用的搜索空间，用于上下行动态调度3）小包业务传输过程（1）终端通过在配置的RA资源上发起RACH；（2）终端会通过Msg2的授权携带一部分上行SDT数据；（3）如果Msg2的授权量不足以进行数据传输或者有下行SDT业务，通过在SDT的专用搜索空间进行上下行动态调度来完成后续的小包业务传输。（二）基于CG的SDTSDT-CG，即小业务时的上行免授权，UE处于RRC_INACTIVE状态下，可以通过上行免授权式发送PUSCH。1）SDT-CG免授权发送时刻与SSB的关系SDT-CG免授权发送方式：类似RO（PRACHOccasion）到SSB映射方法去发送PRACH。即SSB与PO（PUSCHOccasion）也有映射关系，可以是一个SSB映射多个PO，也可以是多个SSB映射5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告一个PO。通过SSB的周期和CG的周期，共同决定一个联合周期，联合周期的定义是所有的SSB都至少有一个PO可以映射。在一个联合周期下，多个SSB映射一个PO时，可以通过DMRS端口和序列区分开。例如，8个SSB映射一个PO，其中每两个SSB映射一个PUSCH的DMRS端口，且该两个DMRS的序列是不同的。于是当UE所属某个最强SSB波束时，即可在对应的PO上用对应的DMRS进行PUSCH免授权发送。2）SDT-CG免授权传输过程在确定SDT-CG的传输周期和所使用的DMRS信息后，SDT-CG免授权在无需任何上行动态授权下，在所属的周期点周期性的发送PUSCH。其中SDT-CG授权的PUSCH的相关的调度授权信息，如RB/MCS等信息，通过基于Type1的免授权RRC配置确定。终端节能绿色低碳，节能减排是全社会全行业持续追求的目标。终端节能可以降低能耗，延长待机时间，提升用户体验，是终端最重要的功能之一。5GeMBB终端从诞生之初，由于大带宽、多天线、峰值速率高，带来的功耗也随之升高。3GPP从R15到R17，针对终端节电特性（UEpowersaving），一直持续进行标准化的设计工作。RedCap终端相对于eMBB终端虽然带宽和天线数目有所减少，仍对节电有着强烈的需求。下面给出RedCap终端支持节电特性的建议。（一）R15的终端节电特性1）连接态非连续接收UE在连接态进行非连续接收可以降低对PDCCH控制信道的监听，使得UE可以进入休眠态，从大幅降低UE的功耗。C-DRX特性非常成熟，是UE节电的一个最基本的功能。2）小带宽BWPR15的eMBB终端在连接态可以支持最大4个专用BWP。RedCap终端最大带宽20MHz，相比eMBB终端带宽降低很多。但考虑到RedCap终端也会工作在较低速率的情况下，如果能基于网络配置工作在更小的BWP带宽（比如10MHz）下，可进一步降低终端耗电，但会增加网络的复杂度。（二）R16的终端节电特性1）UE唤醒信号（Wakeup处于连接态的UE可以由网络配置唤醒信号从而进一步达到节电目的。对于配置了连接态DRX的UE，网络可以给其配置唤醒信号。在唤醒信号的指示下，UE可以监听或者不监听对应DRX激活期内的PDCCH。5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告对于实际很多业务传输场景下，数据包到达并不是连续的，在数据传输比较稀疏的时间窗口内，络可以通过唤醒信号指示UE不需要进入DRX激活期，从而有效降低终端对PDCCH信道的监听时机。图2-4唤醒信号（WUS）示意图2）终端辅助的节能信息上报（UAI）为了更好地辅助网络为终端配置合适的参数，以达到终端节能的目的，网络可以为终端配置节能相关的终端辅助信息上报。NRR16标准中引入了多种类型的节能相关的终端辅助信息，考虑到RedCap终端不支持载波聚合（CA）以及双连接（DC），如下几种终端辅助的节能指示上报可适应于RedCap终端：终端期望的RRC状态转换。终端期望的下行最大MIMO层数。终端期望的DRX参数配置，包括长短DRX周期，DRX非活动定时器等。对于每种类型的终端辅助节能信息上报，最终由网络决策配置哪种相应的节能参数给终端3）下行MIMO层数限制减少终端工作的接收天线通道数目可有效的节省终端的功耗。对于RedCap终端而言，支持最大接收天线数为2。如果网络判断在下行传输的业务速率不高的情况下，可以指示终端最大传输的MIMOlayer数降为1，这样终端可以关闭掉一个接收通路来降低功耗。R16支持的下行BWP级别的最大MIMO5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告（三）R17的终端节电特性1）寻呼提早指示PEI（pagingEarly基于大数据对智能手机的使用情况的统计，全天24小时中有大约12小时终端是处于空闲状态下。而终端在空闲状态下主要的功耗是用于定期的进行寻呼消息的监听，因为UE需要在每次寻呼周期到来时自动醒来，获取SSB信号进行下行时频同步，完成对寻呼消息的接收处理。R17针对空闲态的终端节能引入了寻呼提早指示（PDCCHDCI2-7），网络侧可以在每个寻呼周期到来时提前通知UE本次寻呼时机（PagingOccasion）中是否包含对本UE的有效寻呼，从而降低空闲态UE对寻呼消息不必要的接收。同时，PEI特性可以结合对小区中的待寻呼UE进行分组（sub-grouping），可以进一步降低UE定时被唤醒监听寻呼的概率，更大程度降低空闲态下终端的功耗。图2-5寻呼提早指示（PEI）示意图控制信道监听降低自适应（PDCCHg在连接态下的终端节能，R16已经针对C-DRX功能增强了唤醒信号WUS，可以针对业务量稀疏情况下，降低进入DRX激活期的概率。考虑到未来需要支持例如VR/AR这种数据包到达比较密集型的业务，UE在业务过程中可能一直工作在C-DRX的激活期（onduration）。针对这种数据量大且数据包到达间隔短的场景，R17引入了控制信道监听降低自适应（PDCCHMonitoringAdaptation）的功能，来进一步减少对PDCCH监听和盲检的频率。PDCCHAdaptation又支持了两种方案，分别是5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告H监听跳过（PDCCHskipping）和搜索空间集合组的切换（SSSGSwitching）。图2-6PDCCH监听跳过示意图PDCCH监听跳过：网络侧基于对下行业务量的预测情况，判断在一段时间间隔内没有数据包需要调度时，通过PDCCH专用DCI通知UE可以在接下来的若干时隙内不需要进行PDCCH的监听。图2-7搜索空间集合组切换示意图搜索空间集合组切换：网络会给UE配置的不同的PDCCH监听密度的搜索空间的组合，在业务传输过程中网络侧基于对下行业务量的饱满和稀疏情况，通过PDCCH专用DCI触发UE对不同的搜索空间的组合进行切换，数据包集中到达时工作在PDCCH密集监听的状态下，数据包稀疏到达时工作在可见，PDCCH监听自适应包含的PDCCHskipping和SSSGSwitching两种方案技术原理相同都是基于业务包疏密来精细化控制DRX激活期的PDCCH监听频度，来实现最大化终端节能目标。扩展的非连续接收（extendedDRX）在空闲态，终端周期性监听寻呼是主要的能量消耗。针对RedCap终端而言，很多场景下对寻呼响应的及时性要求并不高，比如工业传感器和视频监控场景。因此R17RedCap标准化项目中对5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告连接态下的DRX周期进行了扩展，延长了终端监听寻呼的周期，使得终端能更长时间处于休眠状态以节能。空闲态（RRC_IDLE）下eDRX周期扩展到最大10485.76秒（2.91小时），非激活态(RRC_INACTIVE)下eDRX周期扩展到最大10.24秒。可以使得RedCap终端在空闲态和非激活态下以更低的频率监听寻呼，降低终端待机电流，延长待机时间。RRM测量放松（RRMRelaxation）考虑到RedCap终端应用在工业传感器和视频监控场景下，终端大都是固定位置的，并没有移动性，因此RedCap终端在R16的测量放松基础上进一步进行了增强。针对空闲态和非激活态，网络通过系统信息配置UE满足静止（Stationary）条件和非小区边缘位置(not-at-cell-edge)条件对应的门限和准则。UE通过对服务小区参考信号在一定周期内的信号强度以及波动情况进行测量，判断满足静止条件，或同时满足静止条件和位于非小区边缘位置条件时，终端可以放松空闲态和非激活态下的RRM测量，以达到节省终端功耗的目的。在连接态下，网络可以通过专用信令给UE配置满足静止条件的RSRP门限和准则。UE在连接态下进行测量，如果静止条件的准则满足，UE通过UE辅助信息（UAI）消息上报给网络，由网络决策配置相应的测量参数来放松UE在连接态的下的测量，比如减少测量邻小区个数，拉长测量上报周期等。覆盖增强技术对于移动通信，覆盖能力是最重要的关键指标。RedCap终端应用的三个典型场景，有工业传感器，视频监控，可穿戴设备。其中工业传感器主要应用在工厂的室内场景，可以认为覆盖问题不是瓶颈。但视频监控类设备虽然是固定安装，但存在着位于小区边缘或者室外覆盖室内的场景。特别是对于可穿戴设备，一方面是存在移动性，另外可穿戴设备的尺寸一般比较小，天线效率会随之降低。因此当可穿戴设备类终端工作在较高频段，处于小区边缘位置时，覆盖增强技术对于RedCap可穿戴类设备是是至关重要。3GPP在R17开展了覆盖增强项目（CoverageEnhancement），考虑到无线基站的射频天线单元可以实现大功率和多天线，但终端相比基站的天线数目少，发送功率低，因此蜂窝通信中都是上行方向的覆盖能力受限，3GPP研究表明上行方向相比下行有11dB的覆盖差异。R17为上行物理信道的传输引入了多个覆盖增强特性，包括增加PUSCH和PUCCH信道的重复传输次数，多时隙传输一个传输块（TB），PUSCH/PUCCH信道的多时隙的联合信道估计，以及消息3（Msg3PUSCH）重复传输等。所有这些覆盖增强的功能都是可以结合实际的场景，应用在RedCap终端中。（一）PUSCH信道覆盖增强重复传输（PUSCHrepetition）5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告为了提高上行业务信道传输的可靠性，在R16的低时延高可靠项目中已经支持了PUSCH信道的重传传输。R17在此基础上，增强了PUSCH类型A（PUSCHe持动态调度（DynamicGrant）和半静态资源授权（ConfiguredGrant）两种方式，且重复传输次数可以被动态指示。通过PUSCH的重复传输，网络侧可以获得时间分集增益以及冗余信息的译码增益，提升上行业务信道的覆盖信道。图2 SF与F合设架构（参考点方式）多时隙承载传输块(TBoMS)SBcger多个时隙的物理资源上进行发送。相比于单时隙的数据传输方式，TBoMS可以获得两个方面的增益。一方面是由于可用的时域资源增加，可以获得更大的信道编码的增益，从而可以提高接收端译码的可靠性。另一方面是，一次传输一个大数据包相比多次传输几个小数据包，可降低MACPDU的开销，从而降低了占用的频域资源，等效提高了单位频率资源上的发送功率。图2-9多时隙承载传输块（TBoMS）示意图5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告当然，TBoMS也可以应用重复传输的方式来提高传输块的合并译码增益，前提是配置的TBoMS多次重复传输的总时隙数目要小于等于32。多时隙联合信道估计(JCE)多时隙联合信道估计（JCE：Jointl的解调导频参考信号（DMRS）进行联合信道估计，以提升低信噪比条件下的上行信道估计的性能，从而提升上行业务信道的解调性能。图2-10多时隙联合信道估计（JCE）示意图当然，基站侧多时隙联合信道估计功能对终端能力也有更高的要求，即在联合信道估计的时间周bundling）的能力，否则基站侧的联合信道估计性能增益就无法保证。具体的，联合信道估计还包如下四种PUSCH资源的联合传输方式:Case1:在一个时隙内的背靠背（back-to-back）PgtypeB）Case2:在一个时隙内的非背靠背（nonck）PUSCH传输（mappingtypeB）Case3:跨多个连续时隙的背靠背（back-to-back）PUSCH传输（mappingtypeCase4:跨多个连续时隙的非背靠背（nongtype对于非背靠背传输，两次传输之间的间隔需要小于等于13个符号，否则就违背了DMRSbundling的条件。另外，多时隙承载传输块(TBoMS)也可以与DMRSbundling联合应用。终端针对DMRSbundling，非背靠背传输模式，TBoMS叠加DMRSbundling等，都是有单独的UE能力上报指示给网络的。（二）PUCCH信道覆盖增强5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告为了提高上行控制信道覆盖性能，覆盖增强项目也对PUCCH信道进行了增强，包括PUCCH重复传输，以及支持PUCCH信道导频捆绑（DMRS针对PUCCH重复传输增强，仅支持整时隙级别的重复传输，为了提高重复传输资源的利用效率，可以支持重复传输次数的动态指示。针对PUCCH信道DMRSbundling功能，与PUSCH信道支持的DMRSbundling功能类似。但PUCCH信道不支持时隙内的DMRSbundling，仅支持连续时隙间的背靠背和非背靠背的DMRSS（三）Msg3(消息3)覆盖增强为了提高随机接入过程中Msg3的覆盖性能，覆盖增强项目支持了Msg3的重复传输功能。Msg3仅支HgegeMsg3是随机接入过程中的公共消息，为了使得终端能向网络发起Msg3重复传输的请求，网络在广播消息中给UE配置满足Msg3重传请求的RSRP门限值和相应的PRACH专用资源。终端在初始接过程测量到的RSRP（从终端侧反映的是路损信息）低于配置的门限值，则会选择专用的PRACH资源来发送Msg1。网络侧在RA专用资源检测到Msg1后，可以在随机接入响应消息中（Msg2）指示终端Msg3的重复发送的次数，终端基于网络指示在上行可用的时隙上进行Msg3的重复发送。网络对多次重复的Msg3消息进行合并接收，从而可以增强Msg3消息的覆盖性能。考虑到Msg3的初始重复传输不能保证正确接收的情况，网络还可用通过动态指示（DCI0_0withCRCscrambledbyTC-RNTI）的方式支持对Msg3的重复传输进行重传调度。具体的重传调度的MCS等级和重传次数，都在DCI消息中进行指示。基站可以基于Msg3的重传调度进一步提升Msg3的接收性能。网络切片考虑到RedCap有丰富的业务场景，不同业务对网络的需求存在明显差异。基于QoS的传统网络无法按照不同的业务需求进行独立运营和安全隔离，实际也无法为所有业务提供高效的SLA保障。为了满足这些业务可保障的SLA（ServiceLevelAgreement）需求，以及独立运营、安全隔离的诉求，RedCap也需要切片，使得运营商能够在一个物理网络上构建多个端到端（无线接入网、传输网和核心网）的、虚拟的、隔离的、按需定制的专用逻辑网络，实现一网多用，以满足不同行业客户对网络能力的不同要求（时延、带宽、连接数、可靠性等）。端到端的切片解决方案，需要拉通无线接入网、传输网和核心网的网络切片能力。图2-11端到端网络切片示意

5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告对于无线接入网，切片的切分对象为无线时频资源，切分方式包含硬切（载波隔离）、软切（基于QoS调度、基于RB资源预留）等方案。当前5G网络已普遍支持切片能力，RedCapUE可借助5G网络现有的能力，较低成本地支持端到端的切片能力。在实现中，网络侧需要综合考虑RedCap的带宽能力、业务需求、网络负载等因素，综合考虑切片的切分配置策略。 网络适配pE方案分析 网络基本参数分析承载频段分析RedCap目标应用场景多样化，不同业务对于网络有不同的需求，例如，可穿戴业务对覆盖连续性要求较高，需要保证5G网络的连续性；视频监控业务在多用户并发场景下对网络有大容量多并发需求，对系统容量需求较高，需要5G大带宽能力提供保障；工业无线传感器有低时延高可靠业务需求等。RedCap部署承载频段，需要考虑不同频段覆盖、容量对业务体验的影响。1、TDD频段（n41/n78/n79等）引入RedCap的影响分析（1）TDD频段RedCap和NR的终端能力对比5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告表3-1TDD频段RedCap和普通NR终端的能力对比（2）TDD频段RedCap和NR的单用户峰值速率对比表3-2TDD频段RedCap和普通NR终端的单用户峰值速率5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告（3）RedCap网络覆盖影响以n78频段规划为例，如以上下行边缘速率5Mbps/100Mbps为覆盖目标，终端能力为2T4R，以表3-3给出的链路预算参数表为依据，得到一般城区建议站间距规划为353m。在此规划下，RedCap终端的上下行最大边缘速率为1.6Mbps/43.6Mbps（1T1R），或1.6Mbps/71.8Mbps（1T2R）。表3-35Gn78频段一般城区64TR链路预算参数表（4）TDD频段引入RedCap对容量的影响3GPPp20MHzRedCap非全缓冲（Non-full5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告非全缓冲（Non-full全缓冲（Full表3-4TDD频段容量影响评估的仿真条件通过仿真结果分析得出：在RedCap终端采用即时信息（IM）业务，eMBB终端采用FTP业务模型3时：由于IM业务的数吞吐量小，RedCapp在RedCap终端和eMBB终端采用非全缓冲业务模型的FTP３业务时：当网络负荷轻载时，RedCappp２Rx致TDD频谱效率最高降低30%；RedCap1Rx在RedCap终端和eMBB终端采用全缓冲业务模型时:当网络负荷轻载时，RedCapUE对小区容5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告量影响较小；当网络负荷和RedCapUE占比高时，RedCap２RxUE（DL64QAM）可能导致TDD频谱效率最高降低50%；RedCap１Rx2、FDD频段引入RedCap的影响分析（1）FDD频段RedCap和NR的终端能力对比FDD频段RedCap终端和普通NR终端的主要能力对比如下表所示表3-5FDD频段RedCap和普通NR终端的能力对比（2）FDD频段RedCap和NR的单用户峰值速率对比FDD频段RedCap终端和普通NR终端的单用户峰值速率对比如下表所示表3-6FDD频段RedCap和NR的单用户峰值速率（3）FDD频段引入RedCap对覆盖的影响以n1频段规划为例，如以上下行边缘速率3Mbps/30Mbps为覆盖目标，终端能力为1T4R，以表5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告3-6给出的链路预算参数表为依据，得到n1频段站址规划为516m。在此规划下，RedCap终端的上下行最大边缘速率为3Mbps/10Mbps（1T1R）和3Mbps/20Mbps（1T2R）。表3-75G2.1G频段一般城区1T4R链路预算参数表（4）FDD频段引入RedCap对容量的影响pDB,ppFDD系统的频谱效率也没有下降。由以上分析可知，在覆盖方面，FDD频段相对于TDD频段在上行覆盖上更具优势，即使在小区边缘位置，FDD频段RedCap5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告区域，可通过覆盖增强手段提高覆盖，或通过切换、重选等参数配置使RedCap终端提前选至FDD频段或LTE频段。在容量方面，在网络负载较轻时，引入RedCap终端对网络容量和频谱效率的影响较小；在RedCap终端规模引入的中远期，可通过载波或频率扩容或负载均衡的方式平衡网络负荷。网络升级区域分析RedCap技术的应用场景主要是：视频监控、工业传感器、可穿戴设备面向2C领域，个人消费类产品市场正在逐步经历由4G向5G的演进，其中可穿戴领域如智能手表、AR/VR等穿戴设备对网络覆盖连续性有较强的要求，建议可基于5GeMBB现网升级支持RedCap，以满足可穿戴的业务需求。面向2B领域，视频监控业务在多用户并发场景下对网络有大容量多并发需求，对系统容量需求较高，需要5G网络的大带宽等能力提供保障；工业园区对数据有数据不出厂的要求，电力等工业场景对网络有高可靠、低时延的需求，建议5G网络可按需升级RedCap及5G相关特性升级，或按需部署，满足大容量、高可靠低时延等业务需求。网络设备影响分析RedCap对网络设备的影响分为核心网侧影响和基站侧影响两部分RedCap对核心网的硬件没有影响，核心网需软件升级支持RedCap。Redap对核心网的影响包括：NG-RAN在NG接口上的InitialUE消息中增加NRRedCapindication指示给AMF，AMF在RRedCapindication指示，然后AMF会把RedCapIndication信息通过RAT通知给SMF、SMSF、其他AMF。SMF也会把RedCapIndication信息通知给PCF、CHF。基于Xn口和N2口的切换流程中，目标NG-RAN在NG接口上的PathSwitchRequest、rRequestRRedCapindication指示给AMF。核心网需要识别出RedCap用户，以便可以支持RedCap如下增强功能：支持针对RedCap的节能（ExtendedDRX），波影响AMF、UDM支持针对RedCap的接入限制，波及影响AMF、UDM支持针对RedCap的差异化计费，波及影响AMF、SMF、PCF、CHFRedCap在基站侧可以通过现网版本的软件升级来支持，对BBU、RRU的硬件没有影响，BBU软件升级支持RedCap。基站侧需要支持RedCap类型终端特性的功能，包括带宽、天线数、调制阶数、BWP配置、RedCap终端识别等功能。基站需要考虑RedCap的BWP配置，RedCap终端有最大20MHz带宽的要求，基站需要为RedCap终端配置相应的初始上/下行BWP，以及专用BWP。随着引入RedCap终端，5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告non-RedCap终端与RedCap终端共存于网络中，不同特性的终端对网络的处理和调度提出了更高的要求。同时，也将对系统的容量和接入用户数等指标产生影响，具体影响见下:接入性能/容量：当RedCapUE与non-RedCapUE共享初始BWP或独立初始BWP包含CD-SSB/COREST0时，RedCapUE与non-RedCapUE共用接入资源，在中高负荷景下影响non-RedCap速率：若RedCap的专用BWP未配置在载波两侧，RedCapUE的调度会导致资源不连续，影响p频谱效率：RedCapUE的能力较低，例如下行支持1RX或2Rx，可选支持下行256QAM调制，因此当存在RedCapRedCapp针对RRC连接态的RedCapUE，有三种获取广播消息变更的方式：网络侧在RedCap的专用BWP上配置非零CORESET的CSS，发送公共消息；通过RRC信令告知UE；通过RRC或DCI切换到包含SSB、CORESET0的BWP上。如果选择第一种方式，网络侧需要发两份公共消息，造成资源浪费。RedCap对于网络侧的空口和网络接口的影响：需要基站ASN.1增加RedCap所需的信元，参考最新的3GPPRelease17的V17.1.0版本协议，相关的改动见表3-8。表3-8RedCap对空口和网络接口的影响协议版本分析网络支持RedCap终端可采用两种方式升级：1、网络以R16基线协议版本为基础，选择R17RedCap的特定CR升级2、网络升级R17基线协议版本，支持RedCap。5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告76络升级方式，通过信令层面进行专用配置，可使网络识别RedCapedCap独立初始BWP或专用BWP等，可保证RedCap用于网络R17功能尚未成熟，RedCap试验阶段。在R17功能成熟商用阶段，为减少版本迭代，建议网络采用全面升级R17基线协议版本的方式。对于Rel-16网络，根据协议设计思路应不允许RedCap终端接入。根据Rel-17协议的要求，RedCap终端需要读取系统信息中的intraFreqReselectionRedCap、cellBarredRedCap-r17等参数后，才能够驻留到支持RedCap的网络。Rel-16的小区不会广播相关的信息，RedCap终端认为小区是不支持RedCap的，不能驻留到Rel-16小区。对于连接态RedCap终端，进行切换的接纳和判决时，系统不会把RedCap终端切换到Rel-16的小区。网络参数优化的影响RedCap终端与NR普通终端的主要差异在于带宽能力和射频天线数量。射频天线的影响主要体现在网络覆盖上，具体影响已在3.1.1节中进行详细说明。而RedCap接入大带宽网络后，需要新增1、RedCapRedCap以及相对CD-SSB的时间偏置：RRCReconfiguration/RRCResume->CellGroupConfig-->SpCellConfig-->spCellConfigDedicated-->ServingCellConfig-->initialDownlinkBWP-->BWP-DownlinkDedicated-->网络配置NCD-SSB后，会导致PDSCH信道可用RB减少，进而影响网络下行容量。需要考虑对1）NCD-SSB频点位置（absoluteFrequencySSB-r17）NCD-SSB的频点位置会影响SSB的实际开销，从而影响网络容量。下行PDSCH信道进行非续调度时，调度资源以RBG为粒度分配。对于普通NR终端，在TDD100MHz小区中，RBGsize为16RB。20RB的NCD-SSB，可能会占据2~3个RBG。在配置NCD-SSB频点位置时，应尽量避免2）NCD-SSB周期（ssb-Periodicity-r17）NCD-SSB周期也会影响网络容量。NCD-SSB周期越大，对网络下行容量的影响越小。以100M5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告小区2.6GHzN41频段为例，典型配置下，SSB波束个数为8，时隙配比为8:2，并考虑配置满5个互不交叠的RedCapBWP（此时需要配置4个NCD-SSB），当NCD-SSB周期为20ms时，小区下行容量损失4.9%；而NCD-SSB周期为80ms时，小区下行容量损失1.2%。建议NCD-SSB的周期可适当拉长，以减少对网络容量的影响。3）NCD-SSB时间偏置（ssb-TimeOffset-r17）当网络配置多个NCD-SSB，并且其与CD-SSB在时域上存在部分重合时，基站会出现多个SSB并发。考虑到NCD-SSB与CD-SSB的发送功率、波束均相同，多个SSB并发可能会降低SSB功率汇聚的增益。此时可以考虑通过为不同NCD-SSB配置独立的时间偏置，减少同时并发的SSB个数，提升SSB功率汇聚增益，提升下行SSB的覆盖。2、RedCapBWP的频域位置配置以及相关影响RedCapBWP的频域位置对普通NR终端的体验会产生影响。其影响主要体现在RedCapBWP上独立配置的PUCCH/PRACH等控制信道资源会截断普通NR终端的PUSCH数据信道，导致PUSCH可用的连续RB下降。对于不支持上行非连续调度的普通NR终端，这会导致其上行速率显著降低。为了降低对普通NR终端的上行体验的影响，建议将RedCap小带宽BWP优先配置在小区频域位置的两端，降低普通NR终端的PUSCH资源的碎片化。部署支撑RedCapUE的关键特性表3-9列出了支持RedCapUE的关键特性。建议根据RedCap具体应用场景与业务需求、承载频段、网络负荷等因素部署各关键特性。部署RedCapUE相关其它NR特性

5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告RedCap还可以与其他NR特性相结合，具体可根据应用场景按需求部署。5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告表3-10RedCapUE相关的其它NR特性及适用场景和业务 网络适配pE的部署建议 RedCapUE产业进展及展望（1）RedCap标准化情况5G商用三年以来，我国在5G网络建设和5G应用发展方面均实现了全面领先。截至2022年8月，我国已建设5G基站210.2万；5G应用发展也进入快车道，5G在各行业的场景中已经开始发挥重要作用。在5G与行业融合应用进一步发展过程中，5G全能力终端性价比低，5G终端芯片和模组成本高、落地难5 G 试 验 工 作 组适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告等问题也越来越突出。2022年6月，3GPP完成了包括RedCap在内的Rel-17标准，并将在Rel-18版本中继续演进。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端物联网应用对设备复杂度与成本降低、尺寸减小、能耗更低等特定需求，3GPP在Rel-17版本中定义了5G轻量化（RedCap）终端设备类型。2022年6月，3GPPRAN全会第96次会议宣布5GRel-17标准冻结，将推进RedCap网络、终端和应用等方面的快速成熟。3GPPRel-18将进一步增强RedCap技术，面向中低速物联网应用进一步降低设备复杂度与成本，丰富5G蜂窝物联网的应用空间。RedCap是“轻量化”的5G蜂窝物联网技术。RedCap相对于5GNR做了很多精简化和定制化，技术方案更精简，具体包括三个方面：1）降低功能复杂度：为节约终端成本，RedCap减少终端带宽，在Sub6GHz频段下将最大带宽从100MHz收窄为20MHz；减少终端接收天线和MIMO层数，从典型4天线接收减少为2天线或1天线接收；并允许终端支持半双工模式等。2）大容量和高效共存：通过初始BWP（带宽部分）、专用BWP等定制化的标准设计，RedCap可以与eMBB终端在同一网络中高效共存，充分发挥5G的大带宽和大系统容量等优势。3）支持更多5G特性：RedCap继承5G技术标准，根据应用需求可选择支持较低时延、网络切片、定位、低功耗等能力，扩展其应用领域。（2）RedCap技术试验进展IMT-2020(5G)推进组制定RedCap技术试验计划，分阶段推进RedCap产业，加快RedCap生态成熟。2022年3月，IMT-2020(5G)推进组制定了RedCap技术试验计划：制定试验规范，构建测试环境，分阶段组织RedCap技术与产品测试。2022年重点研究RedCap应用场景与关键技术，制定RedCap关键技术测试规范