技術(shù)
導(dǎo)讀:RedCap在物聯(lián)網(wǎng)終端上如何實(shí)現(xiàn)。
5G RedCap作為中國聯(lián)通“戰(zhàn)新”工作的重點(diǎn),一直以來得到高度重視。本期戰(zhàn)新產(chǎn)業(yè)系列洞察之RedCap篇,將為大家?guī)碓撈牡谒钠凇猂edCap在物聯(lián)網(wǎng)終端上如何實(shí)現(xiàn)。
5G RedCap終端并不需要”白手起家“。5G經(jīng)過將近5年的發(fā)展,已經(jīng)催生了相當(dāng)數(shù)量的5G物聯(lián)網(wǎng)終端。以工業(yè)終端為例,全球發(fā)布的工業(yè)級(jí)CPE、路由器、網(wǎng)關(guān)已經(jīng)超過220款。5G RedCap可以作為這些終端的5G通信接口的替代選項(xiàng),可以以現(xiàn)有終端為基礎(chǔ)來完成5G RedCap終端的開發(fā)工作。
那么如何將現(xiàn)有5G 終端改造成5G RedCap終端呢?來看看行業(yè)專家們是通過哪些方式實(shí)現(xiàn)的。
· 在接口單元方面,5G RedCap與完整版5G相比,除了傳輸性能上的差異之外,業(yè)務(wù)功能方面基本是相同的。因此,對(duì)于現(xiàn)有的5G終端來說,只需要把5G接口單元替換為5G RedCap接口單元,就可以轉(zhuǎn)變?yōu)?G RedCap終端。5G RedCap接口單元的組成結(jié)構(gòu)與完整版5G基本相同,都是由這幾個(gè)部分構(gòu)成:TCP/IP協(xié)議棧、3GPP協(xié)議棧、基帶處理、射頻前端、天線、SIM卡等。從5G接口替換為5G RedCap接口,TCP/IP協(xié)議棧和SIM卡沒有變化,而3GPP協(xié)議棧、基帶處理、射頻前端、天線則需要進(jìn)行不同程度的變化。
在3GPP協(xié)議棧方面,RedCap對(duì)5G NR協(xié)議棧進(jìn)行了裁剪,移除了載波聚合、雙連接、雙激活協(xié)議棧、條件主輔小區(qū)添加或改變機(jī)制、集成接入回傳等能力,降低了協(xié)議棧的復(fù)雜度。
在基帶處理方面,RedCap采用更簡單的調(diào)制方式和調(diào)制階數(shù),簡化了調(diào)制解調(diào)器、信道編碼和解碼的要求,顯著降低了基帶處理的復(fù)雜度。
在射頻前端方面,RedCap帶寬、天線數(shù)量的減少,降低了濾波器、功率放大器等射頻組件的復(fù)雜性。同時(shí),發(fā)射端與接收端的端口也進(jìn)行了減少。如果FDD模式僅支持RedCap新引入的半雙工模式,則可以省略對(duì)雙工器的需求,通過開關(guān)和濾波器等器件實(shí)現(xiàn)半雙工通信。
在天線設(shè)計(jì)方面,5G終端天線一般為2T4R的配置,RedCap終端天線則為1T2R或1T1R的配置。從2T4R到1T2R天線配置,在硬件上,需要減少一根發(fā)射天線和兩根接收天線。當(dāng)然,在不改變硬件的情況下,也可以通過軟件配置實(shí)現(xiàn)禁用收發(fā)天線的數(shù)量。如果終端采用的是天線模塊,則可以直接更換實(shí)現(xiàn)一發(fā)兩收的天線配置,無需對(duì)終端進(jìn)行大規(guī)模的硬件改動(dòng)。
·在模組方面,5G RedCap模組的基本結(jié)構(gòu)與5G模組相同。5G模組可以實(shí)現(xiàn)3GPP協(xié)議棧、基帶處理、射頻前端等功能,它將5G芯片、射頻、存儲(chǔ)、電源管理等硬件進(jìn)行了封裝,對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)封裝方式,同時(shí)提供標(biāo)準(zhǔn)AT等軟件接口,終端通過標(biāo)準(zhǔn)接口或指令就可以與模組對(duì)接,從而使用5G網(wǎng)絡(luò)連接。應(yīng)用5G通信模組的5G終端可以通過更換模組的方式讓終端變成5G RedCap終端。那么要如何更換成5G RedCap模組呢?這就要提到模組的封裝方式。
5G模組有兩種封裝方式:LGA封裝和M.2封裝。其中LGA封裝的接口是一種焊盤接口,模組需要焊接在終端的PCB上,更換比較困難;M.2封裝的接口是卡槽接口,模組是插入卡槽,可以比較容易地拔出和更換。
如果終端使用了LGA封裝的5G模組,在更換為5G RedCap模組時(shí),一般來說只能在新生產(chǎn)終端時(shí),使用5G RedCap模組替換5G模組,而存量終端則很難更換。而如果終端使用了M.2封裝的模組,理論上新生產(chǎn)的終端和存量終端都可以通過簡單插拔就更換為5G RedCap模組,將存量終端更換模組更有利于5G RedCap終端的普及。然而在實(shí)際應(yīng)用中,一般都是在新生產(chǎn)終端時(shí)進(jìn)行模組更換,所以LGA封裝和M.2封裝的區(qū)別其實(shí)并不大。
·在應(yīng)用軟件方面,5G物聯(lián)網(wǎng)終端通常有兩種架構(gòu)。
一種是有獨(dú)立應(yīng)用處理器的架構(gòu)。在終端中有一顆專門的應(yīng)用處理器芯片用于運(yùn)行應(yīng)用軟件。應(yīng)用處理器芯片與5G模組之間通過USB接口連接,通過AT指令集對(duì)5G模組進(jìn)行控制。對(duì)于這種架構(gòu)的終端,在替換為5G RedCap模組之后,應(yīng)用軟件不需要修改,或者僅需要進(jìn)行少量修改。
另一種架構(gòu)是沒有獨(dú)立應(yīng)用處理器。這種終端使用具有Open CPU的5G模組,應(yīng)用軟件是運(yùn)行在模組內(nèi)部的Open CPU上。對(duì)于這種架構(gòu)的終端,如果替換為5G RedCap模組,則應(yīng)用軟件需要重新移植到新模組,開發(fā)工作量相對(duì)比較大。