Teknologi RedCap (5G Lightweight) mencapai matlamat penjimatan kos, penggunaan kuasa yang lebih rendah dan saiz peranti yang lebih kecil dengan memperkemas keupayaan peranti dan mengurangkan kerumitan, sambil mengekalkan keupayaan asli 5G, mencapai keseimbangan antara teknologi dan kos. Kertas kerja ini mengkaji ciri teknikal RedCap dan dasar negara yang berkaitan, dan menggabungkannya dengan keperluan rangkaian industri kuasa untuk menganalisis pilihan aplikasi dan penggunaan RedCap dalam senario berbeza industri kuasa, dan membincangkan potensi pembangunan teknologi RedCap dan strategi penempatan pengendali.
Ciri Teknologi 5G RedCap
Untuk mengembangkan skop aplikasi 5G dalam bidang IoT, pada Jun 2022, 3GPP membekukan versi standard 5G R17, yang memperkenalkan teknologi 5G RedCap, yang memenuhi keperluan sambungan IoT berkelajuan sederhana dan tinggi dengan menyesuaikan peranti keupayaan dan mengurangkan kerumitan, dan merealisasikan matlamat untuk mengurangkan kos, mengecilkan saiz, dan mengurangkan penggunaan kuasa.
Berbanding dengan 5G NR, RedCap telah dipermudahkan dari segi lebar jalur spektrum, antena, penggunaan kuasa, modulasi, dsb. (seperti ditunjukkan dalam Jadual 1.) Lebar jalur RedCap dalam jalur FR1 telah dikurangkan daripada 100MHz kepada 20MHz, bilangan penghantaran dan antena penerima telah dikurangkan daripada 4 antena biasa kepada 2 atau 1 antena, dan bilangan maksimum lapisan MIMO pautan bawah telah dikurangkan, yang merendahkan keperluan kapasiti modul pemprosesan RF terminal dan jalur asas. Pada masa yang sama, modulasi tertib tertinggi RedCap dikurangkan daripada maksimum pautan bawah 256QAM kepada 64QAM, FDD dupleks penuh dikurangkan kepada mod separuh dupleks dan keupayaan seperti CA (Carrier Aggregation), MR-DC (Dual Connectivity) , dan DAPS (Dual Activation Protocol Stack) dipangkas untuk mengurangkan lagi kerumitan reka bentuk dan kos terminal. Selain itu, RedCap memperkenalkan teknologi eDRX (penerimaan tidak berterusan lanjutan) dan RRM (mekanisme kelonggaran pengukuran) untuk memenuhi keperluan kuasa rendah IoT.
Sambil memudahkan keupayaannya, RedCap mengekalkan keupayaan asli khusus 5G, termasuk pengkomputeran tepi, penghirisan 5G, LAN 5G, kependaman rendah 5G, penyetempatan 5G, pemasaan tepat 5G dan ciri lain, yang boleh memenuhi keperluan prestasi rangkaian Internet industri, video pengawasan, grid pintar, Telematik dan aplikasi industri lain.
Berbanding dengan 5G NR, RedCap boleh mengawal kos dengan berkesan, mengurangkan penggunaan kuasa dan mengecilkan saiz; berbanding dengan 4G LTE, RedCap mempunyai ciri jalur lebar 5G yang besar dan kependaman yang rendah, dan juga mencapai keseimbangan antara prestasi, fungsi dan kos, yang menyelesaikan masalah utama aplikasi 5G dalam industri menegak, dan menyediakan lebih banyak kemungkinan untuk pembangunan Aplikasi industri 5G secara besar-besaran.
Latar Belakang Dasar RedCap
5G RedCap ialah teknologi utama untuk mempopularkan aplikasi 5G dalam bidang IOT berkelajuan sederhana dan tinggi, yang akan menggalakkan lagi transformasi dan peningkatan industri tradisional yang diperkasakan oleh 5G, serta penyepaduan mendalam ekonomi digital dan ekonomi sebenar.
China sangat mementingkan pembangunan dan aplikasi 5G RedCap.2023 Pada Oktober 2023, Kementerian Perindustrian dan Teknologi Maklumat telah mengeluarkan Notis Menggalakkan Evolusi Teknologi 5G Lightweight (RedCap) dan Pembangunan Inovatif Aplikasi, yang secara eksplisit dikemukakan bahawa menjelang 2025, kapasiti komprehensif industri 5G RedCap akan dipertingkatkan dengan ketara, produk baharu dan mod baharu akan terus muncul, skala aplikasi penumpuan akan dinaik taraf, dan kapasiti keselamatan akan dipertingkatkan disegerakkan. Antaranya, liputan skala 5G RedCap akan direalisasikan di bandar di atas peringkat daerah di seluruh negara, dan bilangan sambungan 5G RedCap akan merealisasikan pertumbuhan sepuluh juta.
Bagi mempercepatkan pembangunan inovatif 5G dan mempromosikan proses komersial 5G RedCap secara kukuh dan teratur, pada April 2024, Kementerian Perindustrian dan Teknologi Maklumat telah mengeluarkan Notis Menjalankan 5G Lightweight (RedCap) Melalui Tindakan di 2024, yang menentukan kerja utama dalam tujuh aspek piawaian, rangkaian, cip, modul, terminal, aplikasi dan jaminan, dan meletakkan asas yang kukuh untuk mempopularkan dan Ini telah meletakkan asas yang kukuh untuk mempopularkan dan penerapan 5G RedCap teknologi di China.
RedCap boleh digunakan secara meluas dalam kuasa elektrik, keselamatan, rangkaian kenderaan, perlombongan digital industri dan bidang lain. Dengan perkembangan pesat ekonomi digital, permintaan industri untuk 5G RedCap telah menjadi semakin kukuh. Firma penyelidikan pasaran Counterpoint Research meramalkan bahawa modul 5G RedCap akan menyumbang 18% daripada jumlah penghantaran modul IoT selular menjelang 2030. Firma lain, IoT Analytics, meramalkan bahawa penghantaran modul IoT yang didayakan 5G akan menyumbang 16% daripada pasaran pada tahun 2026, dengan RedCap memainkan peranan penting.
Di bawah dorongan dwi kepimpinan dasar dan permintaan pasaran, teknologi 5G RedCap akan menjadi semakin matang, senario aplikasi akan menjadi lebih banyak, membawa kepada tempoh keemasan pembangunan pesat.
Program Ujian
Ujian ini mengguna pakai penyelesaian teknikal bersepadu "akhir, rangkaian dan industri", menggunakan terminal 5G RedCap di bahagian hujung, menyambungkan FTU pengedaran (terminal pemantauan suis pengedaran), DTU (terminal tanpa wayar), pengawal tenaga dan peralatan lain; pada bahagian rangkaian, kepingan lembut 5QI dan sumber RB yang dikhaskan 1% kepingan keras telah dibuka masing-masing, dan UPF (fungsi menghadap pengguna) khas bagi kawasan kawalan pengeluaran disambungkan ke stesen utama dan pusat pemantauan pengagihan kuasa dalam kawasan kawalan pengeluaran. UPF (fungsi pesawat pengguna) khusus untuk wilayah kawalan pengeluaran untuk merealisasikan sambungan dengan stesen induk pengagihan kuasa dan pusat pemantauan kawasan kawalan pengeluaran. Melalui ujian perbandingan teknologi yang berbeza seperti RedCap/5G NR, penghirisan lembut/penghirisan keras, dsb., ia mengesahkan operasi biasa aplikasi seperti pengedaran tiga jarak jauh, pemantauan grid, FA teragih, dsb. pada bahagian perkhidmatan.
Selepas menentukan senario ujian dan lokasi, pengendali memilih stesen pangkalan 5G berdekatan untuk menghidupkan fungsi RedCap, dan masing-masing mengkonfigurasi kepingan lembut 5QI dan sumber RB yang dikhaskan 1% kepingan keras pada bahagian rangkaian. Penguji memasang terminal RedCap kuasa, dan menala sambungan antara terminal dan FTU pengagihan kuasa, peralatan PMU (unit pengurusan kuasa) dan stesen induk pengagihan kuasa untuk menjalankan ujian perbandingan perkhidmatan.
Keputusan ujian
Ujian ini termasuk ujian perbandingan terminal RedCap dengan terminal 5G NR dan terminal 4G, penghirisan lembut dengan penghirisan keras, dan perkhidmatan masa sibuk dengan masa terbiar dan senario lain.
1. Jenis ujian: Perbandingan kelewatan penghirisan keras 5G dan penghirisan lembut 5G
Model perkhidmatan ujian: paket Ping 255 bait pengguna tunggal, 1 0 0 selang penghantaran ms, sejumlah 7000.
Keputusan ujian menunjukkan bahawa kelewatan purata penghirisan keras adalah 60% lebih rendah daripada penghirisan lembut. Apabila perkhidmatan rangkaian 5G sesak, kelewatan maksimum penghirisan keras ialah 62 ms, yang boleh menyebabkan kelewatan perkhidmatan kuasa dan kebolehpercayaan tidak terjejas; manakala penghirisan lembut akan mengalami kelewatan yang besar semasa masa sibuk, yang menjejaskan kualiti perkhidmatan.
2. Jenis ujian: penghirisan lembut 5G dan perbandingan kelewatan 4G
Keputusan ujian menunjukkan jalur lebar 4G adalah kecil dan tanpa teknologi penghirisan, ia mudah menjana kesesakan, mengakibatkan kehilangan paket dan kelewatan yang besar. Penghirisan lembut 5G RedCap tidak mempunyai kehilangan paket dalam semua senario, dan kadar kejayaan Ping ialah 100%.
Masa pemprosesan (termasuk masa tersandung suis) perkhidmatan perlindungan biasa rangkaian pengedaran diperlukan untuk Kurang daripada atau sama dengan 100ms, dan memandangkan terdapat lebih banyak lata suis dalam sistem automasi rangkaian pengedaran, keperluan umum ialah pelaksanaan perkhidmatan masa hendaklah Kurang daripada atau sama dengan 150ms.Seperti yang dapat dilihat daripada keputusan ujian, kadar kejayaan akses rangkaian terminal RedCap, kadar kejayaan memuat naik data dan kadar kejayaan pengeluaran arahan jauh semuanya mencapai 100%, dan indeks utama seperti kelewatan akses, muat naik data dan kadar muat turun semuanya memenuhi keperluan pengeluaran kuasa elektrik. Kelewatan akses, muat naik data, kadar muat turun dan penunjuk utama lain memenuhi keperluan kualiti perniagaan kawalan pengeluaran kuasa.
Senario pengagihan kuasa ialah senario yang paling digunakan dan mewakili dalam wilayah kawalan pengeluaran kuasa. Analisis keperluan rangkaian kuasa dan ujian perkhidmatan di atas membuktikan bahawa teknologi 5G RedCap dapat memenuhi sepenuhnya keperluan perkhidmatan kuasa.
Senario Industri Kuasa RedCap
Untuk membina sistem kuasa jenis baharu dan merealisasikan matlamat penjanaan kuasa yang bersih dan rendah karbon, penghantaran dan transformasi yang selamat dan cekap, pengagihan kuasa yang fleksibel dan boleh dipercayai, dan penggunaan elektrik yang pelbagai dan mesra, yang terdapat di mana-mana, sangat dipercayai, sangat terjamin. dan rangkaian komunikasi yang menjimatkan diperlukan. Teknologi 5G RedCap boleh menggunakan semula rangkaian 5G matang sedia ada, memberikan permainan sepenuhnya kepada kesan skala rangkaian, dan memperkasakan setiap pautan sistem kuasa dengan kos rendah, penggunaan kuasa rendah dan ciri kebolehpercayaan yang tinggi.
Penjanaan Tenaga Baharu yang Diedarkan
Sumber tenaga baharu seperti fotovoltaik dan kuasa angin adalah bersih dan rendah karbon, tetapi terdedah kepada kesan cuaca dan dicirikan oleh rawak dan turun naik. Memandangkan bahagian penjanaan kuasa tenaga baharu terus meningkat, penggunaan grid, kapasiti pengawalseliaan menghadapi cabaran yang serius. Kaedah kawalan manual tradisional masalah "angin dan cahaya terbengkalai" berlaku dari semasa ke semasa, keperluan untuk menggunakan cara teknikal kawalan pintarnya. Stesen medan tenaga baharu diedarkan secara meluas dan skop yang besar, dan kos yang tinggi dan tempoh pembinaan yang panjang bagi rangkaian gentian optik berwayar telah menyebabkan kadar kawalan stesen medan yang rendah di beberapa kawasan.
Pengumpulan maklumat dan data arahan kawalan penjanaan kuasa PV biasanya antara 20k~100kbit/s. Melalui 5G RedCap untuk mengumpul semua jenis data daripada penyongsang, kotak penumpuan, stesen simpanan tenaga, penyinari, instrumen meteorologi, meter, dll., keadaan stesen PV boleh dilihat dalam masa nyata; melalui 5G RedCap untuk berlabuh dengan telemotor, AGC dan peralatan lain, pengawalan dan kawalan jauh serta operasi pintar dan penyelenggaraan penyambungan grid PV boleh direalisasikan, yang boleh mengawal stesen PV dengan berkesan dan cekap. Melalui 5G RedCap, kawalan jauh dan operasi dan penyelenggaraan pintar dapat direalisasikan, dengan berkesan meningkatkan kecekapan penjanaan kuasa stesen dan keselamatan sambungan grid.
Pemeriksaan talian penghantaran kuasa
Talian penghantaran kuasa mempunyai banyak mata dan talian panjang, yang terdedah kepada kerosakan luaran, litar pintas objek asing, kakisan dan helai patah, dan ancaman kebakaran dan asap, dll. Beban kerja pemeriksaan manual tradisional, kecekapan rendah dan berisiko tinggi. Beban kerja pemeriksaan manual tradisional, kecekapan rendah, berisiko tinggi, setiap orang hanya boleh memeriksa 10 kilometer atau 3~4 menara setiap hari.
Melalui modul 5G RedCap yang dipasang dron untuk pemeriksaan automatik, boleh merealisasikan pengecaman pintar AI video pemeriksaan, masa nyata kembali kepada penemuan tepat pada masanya talian penghantaran yang longgar, mati, kakisan dan anomali lain, dan kemudian penggera dan memaparkan lokasi kerosakan tepat pada masanya . Rangkaian khusus 5G boleh memastikan keselamatan penerbangan dron, penghantaran masa nyata video pemeriksaan; Pengiktirafan pintar AI boleh pada bila-bila masa untuk mencari bahaya tersembunyi, supaya kecekapan pengesanan meningkat beberapa kali. Lebar jalur yang diperlukan untuk kawalan dron dan penghantaran imej ialah 3M~5Mbit/s, dan kelewatan masa kurang daripada 100ms, RedCap boleh memenuhi sepenuhnya keperluan rangkaiannya, dan penggunaan kuasa adalah kecil, yang boleh memanjangkan masa ketahanan dron. Pemeriksaan dron 5G boleh meningkatkan kecekapan pemeriksaan, dan menjimatkan kos pemeriksaan.
Operasi dan Penyelenggaraan Pencawang
Sebagai nod utama sistem kuasa, pencawang adalah fokus pemantauan operasi sistem kuasa. Pencawang luar terdedah kepada cuaca ekstrem dan memerlukan pemeriksaan dan pemantauan berkala terhadap bacaan meter, kedudukan suis, suhu peralatan dan status lain. Memandangkan pemeriksaan pencawang adalah berulang, robot kuasa 5G dan kamera HD 5G boleh digunakan untuk menjalankan pemeriksaan pintar dan automatik bagi peralatan utama, bilik geganti, kotak terminal dan kemudahan lain serta persekitaran stesen, menggantikan kakitangan O&M dalam menjalankan pemeriksaan harian , pengukuran suhu, bacaan meter dan tugas berulang lain, mewujudkan keadaan untuk kakitangan O&M untuk menjalankan pemeriksaan tanpa pemandu jauh, sekali gus meningkatkan kecekapan dan mengurangkan risiko operasi di tapak.
Automasi Pengagihan Kuasa
Dengan peningkatan permintaan untuk elektrik dan perniagaan baharu, rangkaian pengedaran menghadapi masalah seperti permintaan yang besar untuk pengumpulan maklumat, banyak kesilapan tersembunyi dan pemeriksaan harian yang sukar. FA yang diedarkan, PMU pengedaran, pengedaran tiga jarak jauh, stesen pintar, perlindungan pembezaan pengedaran dan peralatan lain bertanggungjawab terutamanya untuk pengumpulan dan penderiaan, lokasi kerosakan dan pengasingan dan pemulihan rangkaian pengedaran, yang merupakan kunci untuk menjamin kualiti bekalan kuasa , kecekapan operasi dan pengalaman pengguna, dan peralatan tersebut mempunyai julat mata yang luas, dan mempunyai keperluan yang lebih tinggi untuk kelewatan dan keselamatan komunikasi.
Automasi pengedaran berdasarkan "5G RedCap+Hard Slicing" boleh menyokong perlindungan pengedaran yang sangat dipercayai, dan melalui kependaman rendah dan penghantaran rangkaian yang sangat boleh dipercayai, ia dapat merealisasikan penyetempatan kerosakan yang cepat dan pemulihan pengasingan, kawalan beban yang tepat, pemantauan video masa nyata, dan akhirnya mencapai matlamat untuk menjamin keselamatan dan kebolehpercayaan grid kuasa dan meningkatkan kualiti perkhidmatan.
Penyelidikan Pembangunan Industri RedCap
Pada masa ini, syarikat cip utama seperti Qualcomm, MediaTek, Hesi dan Zilight Spreadtrum telah melancarkan platform cip RedCap berturut-turut, dan syarikat seperti TD Tech, Lierda, Shifted Telecom, CommuniLink dan China Mobile Internet of Things (CMIG) telah mengeluarkan lebih banyak lagi. daripada 20 modul RedCap, dan lebih daripada 30 terminal, seperti DTU dan kamera, telah dilancarkan di pasaran satu demi satu. Nanrui, Smartcore, Unicom, CMO dan pengeluar lain telah melancarkan pelbagai terminal RedCap khusus untuk kuasa elektrik, dan telah disahkan secara komersial dalam grid kuasa. Dijangkakan menjelang akhir tahun 2024, kos modul RedCap akan turun kepada kurang daripada 200 RMB, dan kos terminal akan turun kepada kurang daripada 900 RMB. RedCap akan memacu pembangunan berskala besar aplikasi 5G dengan kelebihan kos terminal, dan huluan dan hiliran ekosistem perindustrian, seperti cip, modul, terminal dan aplikasi RedCap, akan membawa kepada penularan RedCap.