Was ist das 5G RedCap-Netzwerk?

RedCap (Reduced Capability) ist ein spezieller 5G-Netzwerkmodus, der von der Standardisierungsorganisation 3GPP definiert wurde und auch als „Lightweight 5G” bekannt ist.

 

Durch die Reduzierung der Terminalbandbreite, der Anzahl der Transceiver-Antennen und der Modulationsordnung senkt RedCap die Kosten, die Größe und den Stromverbrauch der Terminals und eignet sich damit besser für groß angelegte kommerzielle 5G-Netzwerkanwendungen.

 

Wie RedCap die Herstellungskosten senkt

 

Um die Herstellungskosten zu senken, nutzen RedCap-Terminals in erster Linie die folgenden Technologien:

 

Bandbreitenreduzierung

 

RedCap-Terminals unterstützen reduzierte Bandbreitenkapazitäten in FR1 und FR2, wobei diese konkret von 100 MHz und 200 MHz auf 20 MHz bzw. 100 MHz verringert werden.

 

Diese Vereinfachung reduziert die Komplexität der Basisbandkomponenten, darunter Analog-Digital-/Digital-Analog-Wandler, FFT-/IFFT-Module und Datenpuffer.

 

Entscheidend ist, dass dies unter Beibehaltung des 5G-R16-Zugangsprozesses erreicht wird, wodurch eine Fragmentierung des Marktes verhindert wird.

 

Reduzierung der Antennenanzahl

 

Während herkömmliche 5G-R16-Endgeräte 2T4R-Antennen verwenden, reduziert RedCap diese Konfiguration auf 1T1R oder 1T2R.

 

Diese Reduzierung minimiert den Bedarf an HF-Filtern und Transceiver-Modulen, was zu geringeren Endgerätkosten führt, während die erforderliche Sendeleistung und Empfindlichkeit erhalten bleiben.

 

Modulationsordnungsbegrenzung

 

Im Gegensatz zu Standard-NR-Terminals, die 256QAM unterstützen, passt RedCap die Modulationsanforderungen sowohl für den Uplink als auch für den Downlink auf maximal 64QAM an.

 

Diese Anpassung senkt die Kosten für HF-Transceiver und schnelle Analog-Digital-/Digital-Analog-Wandler (AD/DA).

 

Optimierung des Duplex-Modus

 

RedCap unterstützt sowohl FD-FDD- als auch TDD-Duplexmodi.

 

Darüber hinaus wird ein Halbduplex-Modus eingeführt, bei dem Duplexer durch Schalter und Filter ersetzt werden.

 

Dies ermöglicht den Halbduplexbetrieb über verschiedene FDD-Sende-/Empfangsbänder hinweg, wodurch die Kosten für HF-Hardware effektiv gesenkt und gleichzeitig die Anforderungen an die Datenübertragung erfüllt werden.

 

Reduzierung der Anzahl der Datenfunk-Träger (DRB):

 

Die maximale Anzahl der von RedCap-Terminals unterstützten Datenfunk-Träger (DRBs) wird von 16 auf 8 reduziert.

 

Diese Reduzierung senkt die Kosten für Speicher und Chip-Puffer und entspricht damit den Anforderungen spezifischer Anwendungen.

 

Vergleich zwischen RedCap und Standard 5G

 

Funktion	Standard 5G	RedCap 5G
Netzwerkfähigkeit	Höhere Datenraten, geringere Latenz	Reduzierte Netzwerkkapazität, geringere Datenraten und potenziell höhere Latenzzeiten
Kosten & Ressourcenbedarf	Erfordert mehr Ressourcen, was zu höheren Kosten führt.	Geringerer Ressourcenbedarf, kosteneffizient
Flexibilität	Allzweck, für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet	Optimiert für bestimmte Szenarien, bietet maßgeschneiderte Lösungen
Anwendungsszenarien	Mobilfunk, IoT, Edge-Computing	IoT-Implementierungen, industrielle Anwendungen, private Netzwerke
Leistung	Hohe Leistung, ideal für geschwindigkeits- und latenzempfindliche Anwendungen	Kostengünstig, mit möglichen Kompromissen bei der Leistung

 

RedCap-Anwendungen

 

Die Fähigkeit von RedCap, effiziente und kostengünstige Konnektivität bereitzustellen, macht es ideal für eine Vielzahl spezialisierter Anwendungen. Dazu gehören industrielle Automatisierung, fortschrittliche Überwachungssysteme, tragbare Geräte, Lösungen für den Energiesektor, vernetzte Fahrzeuge und die grundlegenden Technologien für Smart Cities und die Fertigung.

• Industrielle drahtlose Sensoren: Einsatz in industriellen Umgebungen zur Erfassung von Druck, Feuchtigkeit, Bewegung, Temperatur und Beschleunigung. Diese Anwendungen erfordern eine Verfügbarkeit von 99,99 %, eine End-to-End-Latenz von unter 100 ms und strenge Latenzanforderungen (5–10 ms) für sicherheitskritische Sensoren.
• Videoüberwachung: Einsatz in Bereichen wie Stadtverwaltung, industrielle/landwirtschaftliche Überwachung und Sicherheitsüberwachung. RedCap bietet eine kostengünstige und flexible Lösung für die Videoübertragung. Eine wirtschaftliche Videoüberwachung erfordert Datenraten von 2 bis 4 Mbit/s, während High-End-Systeme 7,5 bis 25 Mbit/s benötigen. Die Latenz sollte weniger als 500 ms betragen, bei einer Kommunikationszuverlässigkeit zwischen 99 % und 99,9 %.
• Wearables: Dazu gehören Smartwatches, Gesundheitsüberwachungsgeräte, AR/VR-Brillen und medizinische Überwachungsgeräte. RedCap gewährleistet eine effiziente Kommunikation unter Einhaltung strenger Größen- und Leistungsbeschränkungen.
• Energiesektor: Erleichtert Anwendungen in den Bereichen Stromerzeugung, -übertragung, -umwandlung und -verteilung, einschließlich Drohneninspektionen, Überwachung von Stromleitungen und Automatisierung intelligenter Stromnetze.
• Vernetzte Fahrzeuge und intelligente Wearables: RedCap erfüllt die Kommunikationsanforderungen von Vehicle-to-Everything (V2X)-Anwendungen und intelligenten Wearables und sorgt dabei für Kosteneffizienz.
• Intelligente Fertigung, intelligente Stromnetze, intelligente Städte: RedCap spielt eine entscheidende Rolle bei der Förderung der digitalen Transformation in verschiedenen Branchen, indem es optimierte Konnektivitätslösungen bereitstellt.

Schlussfolgerung

 

Die RedCap-Technologie ist in verschiedenen Branchen breit einsetzbar, insbesondere in Bereichen, in denen Kosten, Stromverbrauch und Formfaktor eine entscheidende Rolle spielen.

 

Durch optimierte 5G-Konnektivität fördert RedCap die Implementierung von 5G in kostensensiblen und spezialisierten Anwendungsfällen.

 

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