5G RedCap to uproszczona odmiana standardu 5G NR. Dla kogo? Dla urządzeń, którym pełna wydajność smartfona jest zbędna, ale najprostsze technologie internetu rzeczy to dla nich za mało. Skrót pochodzi od słów Reduced Capability, czyli sprzęt o ograniczonych możliwościach. Typowi odbiorcy to zegarki, czujniki przemysłowe i kamery: mają działać w sieci piątej generacji, tyle że na tańszym, mniejszym i oszczędniejszym modemie.
Czym jest 5G RedCap i skąd się wziął?
5G RedCap to funkcja standardu 5G NR wprowadzona w Release 17. Dzięki niej sieć potrafi obsługiwać prostsze terminale. Za standardem stoi 3GPP, czyli międzynarodowe porozumienie organizacji normalizacyjnych, które opracowuje specyfikacje sieci komórkowych. Swoje prace publikuje w kolejnych wydaniach (to właśnie te Release), a każde dokłada do systemu nowe możliwości.
I tu ciekawostka: RedCap nie ma własnego, osobnego dokumentu. Jak wynika z opisu RedCap na stronie 3GPP, jest funkcją, która szeroko zmienia wiele istniejących specyfikacji. W materiałach spotkasz zamiennie nazwy NR RedCap i Reduced Capability, a w dokumentach roboczych także akronim NR_redcap. To wciąż jedno i to samo.
Jaką lukę wypełnia NR RedCap?
NR RedCap jest pomostem między urządzeniami o niskiej złożoności a zastosowaniami wymagającymi wysokiej wydajności. Klasa średnia, po prostu. Bo do tej pory 5G miało dwa wyraźne bieguny: z jednej strony szybki internet mobilny w smartfonach, z drugiej łączność o bardzo małym poborze energii, która wystarcza prostym licznikom.
A co pomiędzy? No właśnie. Została grupa sprzętu, do której nie pasowało żadne z tych rozwiązań. Pełny modem 5G jest dla zegarka czy czujnika zbyt drogi, zajmuje za dużo miejsca i szybko wyczerpuje małą baterię. Najprostsze technologie IoT z kolei nie udźwigną rozmowy głosowej ani obrazu z kamery. Stąd potrzeba wariantu pośredniego.
Na czym polega uproszczenie urządzenia?
Uproszczenie dotyczy terminala, a nie sieci. Urządzenie obsługuje węższy kanał, ma mniej anten i prostszy układ radiowy. Stacja bazowa pozostaje ta sama, zmieniają się tylko wymagania wobec modemu. Standard dopuszcza kilka ustępstw:
- węższe pasmo pracy – modem przetwarza naraz mniejszy wycinek częstotliwości,
- mniej torów odbiorczych – tor odbiorczy to antena wraz z układem przetwarzającym jej sygnał, więc im ich mniej, tym mniejsza i prostsza konstrukcja,
- prostsze modulacje – modulacja to sposób zapisu bitów w fali radiowej, a jej mniej gęste odmiany nie potrzebują aż tak precyzyjnej elektroniki,
- praca w półdupleksie – urządzenie nadaje i odbiera na zmianę, nie jednocześnie, dzięki czemu można zrezygnować z części filtrów,
- mechanizmy oszczędzania baterii – terminal rzadziej nasłuchuje sieci i dłużej pozostaje w uśpieniu.
Co z tego wychodzi w praktyce? Tańszy i mniejszy modem oraz dłuższa praca na jednym ładowaniu. Ceną jest niższa maksymalna prędkość transmisji. Tyle że ta klasa sprzętu i tak by jej nie wykorzystała.
Do jakich urządzeń powstał RedCap?
RedCap powstał z myślą o urządzeniach noszonych, czujnikach przemysłowych i kamerach. 3GPP wskazuje, że technologia będzie zyskiwać na znaczeniu wraz z upowszechnianiem się elektroniki noszonej do monitoringu medycznego, biznesowego i osobistego, a drugim obszarem dużego wzrostu nazywa czujniki dla kampusów, fabryk i dużych obiektów prywatnych. Każda z tych grup chce od modemu czegoś innego:
- Urządzenia noszone – zegarki, opaski i sprzęt nadzorujący stan zdrowia. Liczy się tu mała obudowa i bateria, która wystarcza na długo. To właśnie 5G dla urządzeń noszonych było jednym z głównych powodów powstania tej funkcji.
- Czujniki przemysłowe – mierniki drgań, temperatury czy ciśnienia na liniach produkcyjnych. Potrzebują niezawodnego połączenia i wieloletniej pracy bez obsługi.
- Kamery monitoringu – wysyłają stały strumień obrazu, więc wymagają ciągłości transmisji. Ale przepustowości na poziomie smartfona już nie.
RedCap a LTE-M i NB-IoT – czym się różnią?
LTE-M i NB-IoT obsługują najprostsze urządzenia przesyłające niewiele danych, a RedCap celuje o półkę wyżej. Obie starsze technologie wywodzą się z LTE i służą głównie licznikom oraz nieskomplikowanym lokalizatorom, czyli sprzętowi, który odzywa się rzadko i krótko. RedCap działa natywnie w sieci 5G NR i korzysta z jej funkcji. Daje wyższą wydajność, ale przy większej złożoności modemu.
Co wybrać? Zależy od zadania. Licznik wody, który raz na jakiś czas wysyła kilka odczytów, nie potrzebuje niczego ponad NB-IoT. Zegarek z rozmowami głosowymi albo kamera to już inna bajka: tu trzeba łącza szybszego i stabilniejszego. Dlatego porównanie RedCap a LTE-M nie kończy się wskazaniem zwycięzcy. Te technologie się uzupełniają, zamiast ze sobą konkurować.
Co RedCap oznacza dla rozwoju sieci 5G?
RedCap poszerza grono urządzeń, które mogą korzystać z 5G, i to bez budowy osobnej sieci. Prostsze terminale współdzielą ze smartfonami tę samą infrastrukturę i te same pasma, więc operator nie musi stawiać dla nich dodatkowych nadajników. Zyskują też sieci prywatne w zakładach przemysłowych. Jedna instalacja może tam obsłużyć zarówno wymagające maszyny, jak i setki tanich czujników.
Samo 3GPP w przeglądzie technologii RedCap ocenia, że NR RedCap odegra dużą rolę we wzroście 5G. Jeśli śledzisz rozwój łączności komórkowej, wniosek jest w sumie prosty: dzięki 5G RedCap sieć piątej generacji przestaje być domeną telefonów. Staje się wspólną platformą także dla sprzętu średniej klasy.
Najczęstsze pytania
Czy 5G RedCap jest wolniejsze od zwykłego 5G?
Tak. I to celowo. Niższa prędkość maksymalna to cena za prostszy, tańszy i oszczędniejszy modem. Zegarek czy czujnik nie potrzebują przepustowości smartfona, więc w codziennym użyciu tej różnicy nie odczuwają.
Czy RedCap wymaga osobnej sieci?
Nie. To funkcja standardu 5G NR, obsługiwana przez tę samą sieć po odpowiedniej aktualizacji oprogramowania. Uproszczone urządzenia korzystają z tych samych stacji bazowych i częstotliwości co telefony.
Czy RedCap zastąpi LTE-M i NB-IoT?
Nie, bo obsługuje inną klasę sprzętu, tę o średnich wymaganiach. Dla prostych liczników i lokalizatorów starsze technologie pozostają rozsądniejszym wyborem: mają jeszcze niższy pobór energii i koszt. Wszystkie trzy rozwiązania będą działać obok siebie.