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1、 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 中國移動通信集團有限公司 2024 年 10 月 物聯網(IoT)作為新一代信息技術的重要組成部分,日益成為推動社會進步和經濟發展的重要力量,隨著 5G 技術的不斷演進與成熟,5G-Advanced(5G-A)正引領著物聯網技術邁向新的高度。RedCap 作為 5G-A 的關鍵技術,通過終端剪裁有效降低終端復雜度和成本,同時可繼承 5G 切片、uRLLC 等優秀特性,以其低成本、強能力的優勢驅動著物聯網技術的快速發展和廣泛應用,為數字經濟發展、產業升級轉型及智慧城市建設注入新活力。中國移動積極響應國家政策,網絡先行,RedCap 已完成全國
2、縣城及以上連續覆蓋,重點行業領域按需覆蓋。除此之外,中國移動向 RedCap 端到端產業提供自研產品、運營平臺和測試認證等服務能力,為 RedCap 規?;l展奠定堅實的基礎。本白皮書聚焦 RedCap 在智慧電力、安防監控、智慧工廠、智慧城市、智慧海域、智慧政務、車聯網、消費電子八大典型行業的應用,形成 RedCap 典型行業標桿案例,為 RedCap 在各行業發展提供端到端創新解決方案和參考依據。本白皮書的版權歸中國移動所有,未經授權,任何單位或個人不得復制或拷貝本建議之部分或全部內容。中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 目錄目錄 1.RedCap 概述.1 1.
3、1 政策方向.1 1.2 技術簡介.1 1.3 產業現狀.3 1.4 技術演進.4 2.中國移動 RedCap 能力及規劃.4 2.1 中國移動 RedCap 服務能力.4 2.1.1 網絡能力.4 2.1.2 自研產品.5 2.1.3 運營平臺.5 2.1.4 測試認證.6 2.2 中國移動 RedCap 發展規劃.6 3.RedCap 典型行業解決方案.7 3.1 整體架構.7 3.2 典型行業分析及技術解決方案.8 3.2.1 智慧電力.8 3.2.2 安防監控.15 3.2.3 智慧工廠.18 3.2.4 智慧城市.25 3.2.5 智慧海域.28 3.2.6 智慧政務.33 3.2.
4、7 車聯網.38 3.2.8 消費電子.40 4.愿景及展望.42 縮略語列表.43 參考文獻.45 參編單位及人員.46 中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 1 1.1.RedCapRedCap 概述概述 1.1 政策方向政策方向 習近平總書記在黨的二十大報告中要求“加快發展物聯網”。2023 年 2 月,中共中央、國務院發布的數字中國建設整體布局規劃中指出“推進移動物聯網全面發展”。2023 年 10 月,工業和信息化部發布 關于推進 5G 輕量化(RedCap)技術演進和應用創新發展的通知,明確提出 RedCap 發展目標:到 2025 年,5G RedCap
5、產業綜合能力顯著提升,新產品、新模式不斷涌現,融合應用規模上量,安全能力同步增強。2024 年 4 月,工業和信息化部發布 關于開展 2024 年度 5G 輕量化(RedCap)貫通行動的通知中要求,扎實有序推進 5G RedCap 商用進程,打通 5G RedCap標準、網絡、芯片、模組、終端、應用等關鍵環節。此外,2024 年 7 月,第二十屆三中全會中明確提出要“加快發展物聯網,降低全社會物流成本”。2024 年 9月,工業和信息化部出臺關于推進移動物聯網“萬物智聯”發展的通知,明確到 2027 年,RedCap(輕量化)高低搭配、泛在智聯、安全可靠的移動物聯網綜合生態體系進一步完善。5
6、G RedCap 實現全國縣級以上城市規模覆蓋,并向重點鄉鎮、農村延伸覆蓋。由此可見,國家高度重視移動物聯網的發展,正通過一系列政策引導、技術布局和生態構建,加速 5G 全物聯網體系的發展和應用,旨在構建一個更加智能、高效、便捷的“萬物智聯”時代,推動經濟高質量發展。1.2 技術簡介技術簡介 RedCap 是 5G 演進的標志性技術,通過終端輕量化設計大幅降低 5G 終端成本,同時提供高速率大連接能力,RedCap 技術填補了 5G 技術在中高速物聯網應用中的空白,使 5G 面向各類物聯網應用需求形成了具備低、中、高、超高分檔分級能力的完備技術承載體系,如圖 1 所示。同時,RedCap 技術
7、適用于可穿戴設備、視頻監控、工業能源等對數據傳輸速率和延遲有一定要求的中高速率連接場景,未來可實現對 LTE Cat4 等技術替代。中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 2 圖 1 5G 物聯網技術體系 相比 5G,RedCap 通過縮減最大帶寬(100MHz20MHz)、減少收發天線數目(最低 1T1R)、降低調制階數(上/下行 64QAM),能夠有效降低終端成本和功耗,如表 1,根據 3GPP TR 38.875 協議,相比 5G NR 終端,RedCap 終端復雜度降低約 60%。相比 4G,RedCap 除上下行速率優于 Cat 4 終端外,還具備兩方面技術優勢
8、,一是 RedCap 支持多 BWP 動態配置,可充分發揮 5G 大帶寬、高容量的優勢,小區上/下行容量約為 4G 的 718 倍;二是 RedCap 可繼承 5G 低時延、高可靠性、安全隔離等優勢,代際優勢顯著,滿足客戶的本地業務分流、切片業務隔離等多樣化需求。表 1 5G NR、RedCap 與 4G Cat 4、Cat 1/1bis 的技術指標對比 技術指標技術指標 5G5G NRNR 5G R17 5G R17 RedCapRedCap (1T2R1T2R)5G5G R17 R17 RedCapRedCap(1T1R1T1R)4G4G Cat4Cat4 4G4G Cat1/1bisCa
9、t1/1bis 帶寬 700M:30MHz 2.6G:100MHz 20MHz 20MHz 20MHz 20MHz 收發天線 TDD:2T4R FDD:1T2R 1T2R 1T1R 1T2R 1T1R 調制 上行/下行 256QAM 上行/下行 64QAM 必選 256QAM 可選 上行/下行 64QAM 必選 256QAM 可選 上行/下行 64QAM 上行 16QAM 下行 64QAM 速率 FDD 上行175Mbps 下行350Mbps 256QAM 上行 120Mbps 下行 226Mbps 64QAM 上行 90Mbps 下行 170Mbps 256QAM 上行120Mbps 下行1
10、13Mbps 64QAM 上行 90Mbps 下行 85Mbps 64QAM 上行75Mbps 下行150Mbps 上行 5Mbps 下行10Mbps 中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 3 TDD 上行250Mbps 下行1.7Gbps注注 1 1 256QAM 上行 22Mbps 下行 162Mbps注注 1 1 64QAM:上行 17Mbps 下行 122Mbps注注 1 1 256QAM 上行 22Mbps 下行 81Mbps注注 1 1 64QAM 上行 17Mbps 下行 61Mbps注注 1 1 64QAM 上行15Mbps 下行110Mbps注注 2
11、2 上行 1Mbps 下行7.4Mbps注注 2 2 5G NR 優勢特性 通過多 BWP、uRLLC、網絡切片、5G LAN 等,在帶寬、時延、可靠性、安全隔離、容量等具備優勢,可靠性最高可達 99.99%,時延最低可達5-10ms,滿足更加多樣化的業務需求。暫無 注 1:下行與上行配比 7:2,特殊時隙配比 6:4:4 注 2:下行與上行配比 3:1,特殊時隙配比 10:2:2 1.3 產業現狀產業現狀 華為、中興、愛立信、諾基亞、中信科華為、中興、愛立信、諾基亞、中信科 5 5 家主設備均已商用。家主設備均已商用。2022 年,華為、中興等 5 家主設備廠家完成中國移動組織的 RedCa
12、p 技術驗證,支持 RedCap終端接入、用戶識別、移動性等基本功能。2023 年,華為、中興等 5 家主設備廠家完成中國移動 RedCap 現網規模試驗,端到端功能及性能均符合預期,已具備商用能力。2024 年,中國移動攜手華為等合作伙伴,面向 RedCap 重點行業開展網絡與業務適配研究,推動 RedCap 行業應用落地。高通、高通、MTKMTK、展銳、翱捷科技等主流芯片廠商和必博、新基訊等新興芯片廠、展銳、翱捷科技等主流芯片廠商和必博、新基訊等新興芯片廠商積極研發和推出商積極研發和推出 RedCapRedCap 商用芯片。商用芯片。2022 年,芯片廠商推出原型樣機,參加中國移動技術驗證
13、;2023 年,MTK、高通等芯片廠商推出 RedCap 先發產品,完成中國移動規模端網試驗,具備商用條件;2024 年,翱捷科技、必博、新基訊等更多芯片廠商推出 RedCap 商用芯片。產業積極規劃產業積極規劃 RedCapRedCap 模組產品,模組產品,RedCapRedCap 模組已達商用狀態。模組已達商用狀態。2023 年,移遠、廣和通、鼎橋、芯訊通、美格、中移物聯等模組廠家均發布了 RedCap 模組產品,支持行業終端產品研發;2024 年,海信、有方、中興等更多品牌、更多款型模組商用,具備規模供貨能力,當前中國移動已完成首批 9 款 RedCap 模組產品招募。RedCap 模組
14、商用初期售價在 200-300 元,隨著后續商用節奏加速、市場規模發展,RedCap 模組價格預計可降至百元。RedCapRedCap 已有商用行業終端產品,可穿戴終端預計已有商用行業終端產品,可穿戴終端預計 20252025 年上市。年上市。5G 行業終端廠家包括浪潮、通則、大塔、四信等,5G 終端產業鏈正在開發 RedCap 整機產品,鼎橋和通則等廠家已有商用產品,品類主要以 CPE、網關、MIFI、數據上網卡、攝像頭為主,預計在 2024 年四季度達到商用狀態;在個人消費電子產品領域,RedCap 將率先應用于可穿戴終端,預計在 2025 年將有首款支持 RedCap 可中國移動 5G
15、輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 4 穿戴終端上市。1.4 技術演進技術演進 目前,產業已支持 RedCap 接入、策略控制、計費等,全面保障業務體驗。未來 RedCap 技術將面向更低成本、更低功耗方向演進。eRedCapeRedCap:目前 RedCap 技術主要聚焦于視頻監控、智能穿戴等帶寬需求相對較高的場景,未來隨著工業無線傳感器、智能電網等成本敏感、數據傳輸速率要求不高的物聯網需求日益增加,3GPP 在 R18 版本中引入了 eRedCap 技術,限制峰值速率 10Mbps,主要對標 LTE Cat1/1 bis,進一步降低終端復雜度和成本。未來網絡也可考慮支持 eRed
16、Cap 用戶識別,支持區別 eRedCap用戶、RedCap 用戶以及 NR 用戶的計費控制、策略控制等,助力 RedCap 及eRedCap 技術向更低成本、更低能耗的應用場景演進。eDRXeDRX 節電技術節電技術:eDRX 是一種用于降低終端功耗的機制,它允許終端在特定的時間間隔內不監聽網絡尋呼信號,進而進入低功耗模式。具體來說,eDRX技術主要包括一個尋呼時間窗口(PTW)和多個 DRX 周期。在 PTW 內,終端按照 DRX 周期監聽尋呼信道;而在 PTW 外,終端則不監聽尋呼信道,處于休眠狀態,以降低終端功耗。但當前 RedCap 終端應用 eDRX 節電功能的瓶頸在于需求場景不明
17、確,進而導致產業支持意愿不強。隨著 RedCap 技術向成本敏感、對數據傳輸速率要求不高的物聯網應用場景的不斷延伸,以及 eRedCap技術的引入,未來可聚焦典型業務場景,并選取重點行業推進,通過制定節電參數模板等手段理順業務運維開通流程,推動 eDRX 技術從理論到商用。2.2.中國移動中國移動 RedCapRedCap 能力及規劃能力及規劃 2.1 中國移中國移動動 RedCapRedCap 服務能力服務能力 中國移動面向 RedCap 行業及客戶,提供優質的網絡能力、豐富的終端產品、高效的運營平臺、完備的測試認證等能力及服務,助推 RedCap 規?;l展。2.1.1 網絡能力網絡能力
18、中國移動積極響應國家加快發展物聯網的政策,確保在 2025 年前實現工信部 RedCap 規模覆蓋的目標。按照網絡適度超前的原則,中國移動 2024 年實現全國所有縣城以上區域 700MHz RedCap 連續覆蓋,根據大容量視頻、電力配網、工業傳感等業務需求,按需開通 2.6GHz/4.9GHz RedCap 功能。截至 2024 年 9 月,中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 5 中國移動 5G 基站已開通 RedCap 功能超過 43 萬站。在連片組網性能方面,RedCap 1T2R 終端在 700MHz 網絡中上行平均速率可達 86Mbps,下行平均速率可達
19、105Mbps;在 2.6GHz 網絡中上行平均速率可達12Mbps,下行平均速率可達 78Mbps。在時延方面,RedCap 終端在現網中 ping 32 字節和 1500 字節的端到端平均時延在 30ms 內,均能滿足業務時延需求。在移動性方面,RedCap 終端在現網連片組網環境下,能夠正常實現 5G 系統內互操作,以及 5G 系統與 4G 系統互操作,切換成功率均為 100%;其中 5G 系統內切換時延在 30ms 內,5G 到 4G 切換時延在 70ms 內,基本符合預期。在 VoNR 方面,RedCap 網絡能正常支持 VoNR 業務。2.1.2 自研產品自研產品 中國移動面向 R
20、edCap 行業及客戶提供自研芯片、輕量化模組、AI 攝像頭、電力網關、便攜式 CPE、便攜式 Dongle 等產品,形成覆蓋多種行業場景的生態產品布局,如表 2 所示。表 2 RedCap 自研產品矩陣 RedCapRedCap 產品產品 分類分類 產品型號產品型號 特性特性 芯片 CM9610 支持全球主流 5G 頻段,專為低功耗 5G 物聯網設備量身打造。模組 MR880A 支持 5G 和 4G 雙模,滿足工業、視頻、智慧電力、智能穿戴、車載通信等多種行業需求。攝像頭 S8601 升級版 4T 通用算力,可對監控畫面的智能識別和分析,適用于景區直播、工業園區、移動考場、移動布控等場景。電
21、力網關 PG03 具有以太網口、RS485、USB 等接口,可為電力行業應用提供多種安全網絡接入能力。CPE EG3121 具備高性價比、小型便攜等特點,主要應用于移動辦公、車載網絡覆蓋、工業網絡覆蓋等應用場景。Dongle RD10 通過 USB 接口將 5G 網絡與本地局域網互聯,為政務、金融等內外網同時訪問場景提供雙域專網辦公解決方案。2.1.3 運營平臺運營平臺 中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 6 OneCyber 5G 專網運營平臺面向 5G(含 RedCap)行業及客戶提供“管卡”“管網絡”“管設備”集中運營能力,幫助客戶便捷管網。在“管卡”方面,平臺
22、提供 5G 物聯卡狀態管理、流量分析以及預警等能力,實現對跨區域、跨廠區、跨應用的物聯卡統一管理,幫助客戶解決 5G 卡數量多、分布廣、管理難的問題;在“管網絡”方面,平臺提供網絡監控、故障定界等能力,實現對 5G 終端、無線、傳輸、核心網等 5G 網絡全鏈路的質量監控管理,幫助客戶實時掌握專網運行狀態,及時獲取告警信息,提升故障處理效率;在“管設備”方面,平臺提供在線監測、遠程配置等能力,實現對 5G 快線、智能硬件、邊緣節點等 5G 設備的遠程運維,提高客戶生產運維效率,降低運營風險和運維成本。2.1.4 測試認證測試認證 中國移動5G物聯網開放實驗室(簡稱“OneLab”)位于重慶市南岸
23、區,具備完善的端到端測試能力和技術研究能力,以重慶總部為核心,構建“1N”實驗室架構,在北京、西安、南京、深圳、成都設立分中心,在全國范圍形成規?;臏y試能力平臺,為RedCap生態伙伴提供便捷的測試服務。開放實驗室具備RedCap測試能力,端側包括終端發射功率、信號質量、發射頻譜、接收性能等測試能力,能滿足RedCap模組和終端研發調試測試;網側RedCap支持700MHz、2.6GHz、4.9GHz頻段。測試實驗網已升級至3GPP R17版本,可開展通信功能、業務功能、性能、終端搜網可靠性等基本功能測試,以及5G LAN、高精度授時、切片等新特性測試,以催化RedCap產業鏈成熟,推動Re
24、dCap各行業廣泛應用。開放實驗室面向合作伙伴開展“RedCap行業硬件網絡兼容性認證”,已完成多家合作伙伴RedCap行業產品測試認證。2.2 中國中國移動移動 RedCapRedCap 發展發展規劃規劃 為了全面推進 RedCap 在技術領域、能力構建、產業生態及應用場景等方面的全面發展,加速 RedCap 大規模商用部署進程,中國移動采取三階段推進計劃,如圖 2 所示,旨在分階段、有計劃的穩步推進 RedCap 產業鏈的成熟與行業的廣泛應用,確保 RedCap 在技術層面不斷突破,能力建設上持續強化,產業生態中逐步壯大,行業應用中廣泛滲透,有效賦能各行各業數字化轉型與創新發展。中國移動
25、5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 7 圖 2 RedCap 發展規劃 開局階段:鞏固技術基礎,打造行業標桿。開局階段:鞏固技術基礎,打造行業標桿。聚焦 RedCap 關鍵技術如低功耗、高可靠性、大容量等方面的研究,提升技術成熟度,并對關鍵技術、網絡性能開展全面測試,確保技術性能穩定可靠,力爭 RedCap 在智慧城市、智慧電力、智慧工廠、智慧海洋、安防監控、智慧政務、車聯網等重點場景打造行業示范標桿項目,形成重點行業解決方案。拓展階段:構建產業生態,推動規模發展。拓展階段:構建產業生態,推動規模發展。聚焦資源、協同推進,依托中國移動牽頭成立的 RedCap 產業鏈編隊,開展貫
26、通網絡、芯片、模組、終端應用等全鏈條產業攻關,并不斷拓展行業合作伙伴,加速 RedCap 端到端產業成熟;打造一批可復制、可推廣的應用示范標桿項目,加速 RedCap 行業應用拓展,提升行業應用的廣度和深度。飛躍階段:賦能行業應用,推動產業繁榮。飛躍階段:賦能行業應用,推動產業繁榮。在重點行業實現 RedCap 技術的規?;渴?,提升行業數字化、智能化水平;基于 RedCap 增強技術,提供數據分析、運維管理、安全監控等增值服務,實現從技術研發到市場應用的全面突破,促進整個產業鏈的繁榮與發展。3.3.RedCapRedCap 典型行典型行業解決方案業解決方案 3.1 整體架構整體架構 RedC
27、ap 典型行業解決方案整體架構包括終端層、網絡層、平臺層、應用層,如圖 3 所示。中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 8 圖 3 RedCap 端到端架構圖 終端層:終端層:基于 RedCap 芯片、模組為行業提供低成本 5G 終端,包括 RedCap 攝像頭、電力終端、AGV 小車、傳感器、CPE、DTU 等。網絡層:網絡層:無線網通過宏站提供室外連續覆蓋,室分進行室內補盲,為行業客戶提供連續覆蓋的 RedCap 網絡;通過 700MHz 實現廣覆蓋,2.6GHz 和 4.9Hz實現熱點區域擴容。核心網通過“控制面集中+省級業務疏通+邊緣按需下沉”的 5G 專網產品
28、體系,疊加邊緣計算能力,滿足行業拓展需求。低成本 RedCap通過支持多 BWP 滿足大容量需求,支持雙域專網、5G LAN 等一系列專網能力滿足行業靈活組網需求,支持 uRLLC、雙發選收等功能滿足網絡確定性需求,支持端到端切片、CAG 等原子能力,為行業客戶提供高隔離、高安全能力,滿足行業客戶多樣化需求。平臺層:平臺層:通過平臺實現連接管理、應用使能等能力。應用層:應用層:RedCap 應用于智慧電力、安防監控、智慧工廠、智慧城市、智慧海域、智慧政務、車聯網、消費電子等領域。3.2 典型行業分析及技術解決方案典型行業分析及技術解決方案 3.2.1 智慧電力智慧電力 1 1、行業場景及需求綜
29、述、行業場景及需求綜述 (1 1)行業場景)行業場景 中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 9 電力存在發電、輸電、變電、配電和用電五大業務環節,每個電力環節均包含差異化的電力業務場景,配電環節包含自動化三遙、精準負荷控制、配網差動保護、配網 PMU 等多種業務,如圖 4 所示。圖 4 電力行業場景示意圖(2 2)業務需求與痛點分析)業務需求與痛點分析 基于行業客戶調研結果,現有電力行業專網存在以下痛點:信息安全隔離度要求極高、需求多。信息安全隔離度要求極高、需求多。為滿足能源行業安全生產需求,電力網需要實現生產控制大區和管理信息大區的分區隔離,甚至需要滿足各電網企業個
30、性化的按業務種類隔離的需求。網絡時延、可靠性要求較高網絡時延、可靠性要求較高,如配網差動保護、配網自愈等生產控制類業務對端到端網絡時延、可靠性要求較高,有 80ms99.99%的時延可靠性需求。業務種類多、需求差異大,網絡授時等需保障。業務種類多、需求差異大,網絡授時等需保障。配網差動保護、PMU 等專用設備對時間統一提出了更嚴格的要求,統一精準的時鐘源是處理電網各種故障、異常事件的重要依據。還有一些通訊終端需使用二層通訊協議進行數據交換和訪問,故能滿足多類型業務高精度授時、靈活組網等需求也成為了電力網剛需。智慧電力業務對時延、可靠性、授時、切片的通信需求指標,如表 3 所示。表 3 電力行業
31、通信需求 應用場景 帶寬 時延 可靠性 授時 切片 配電自動化三遙 20Kbps 1s 99.9%無 必須 秒級負荷控制 20Kbps 1s 99.9%無 必須 分布式光伏 20Kbps 1s 99.9%無 必須 配網差動保護 2.5Mbps 80ms 99.99%10us 必須 配網自愈 0.5Mbps 200ms 99.99%10us 必須 配網 PMU 2Mbps 50ms 99.99%1us 必須 電力通信網作為支撐智能電網發展的重要基礎設施,承擔著各類電力業務的安全性、實時性、準確性和可靠性等要求。按照 4G 網絡和電力專網的能力,無法滿足業務對網絡的高要求?;谏鲜鐾袋c及業務需求,
32、5G 網絡憑借高隔離性、低時延、高可靠、靈活組網、支持行業多終端等特征可為電力行業提供必要的基中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 10 礎網絡保障,并結合 RedCap 輕量化終端開展規模部署,將有效降低 5G 電力終端及模組的成本,助力電力行業降本增效。2 2、端到端解決方案、端到端解決方案 智慧電力整體方案架構如圖 5 所示,包括電力終端、RedCap 電力網關、5G基站、5G 專網以及主站系統等。圖 5 智慧電力整體方案架構(1 1)終端層)終端層 終端層可采用傳統電力終端內置 RedCap 模組、或直連 RedCap 電力網關兩種方式。面向電力行業的 RedC
33、ap 網關產品,如圖 6 所示,具備 5G 通信和 SIB 9 高精度授時能力,整機采用高可靠工業級設計,工作溫度可達-20+75。支持IPSec、L2TP 等 VPN 功能,具有以太網口、RS485、USB 等接口,可為電力行業應用提供多種安全網絡接入能力,可應用于電力行業配電網差動保護、PMU、自動化三遙等業務場景。圖 6 RedCap 智慧電力網關(2 2)網絡層)網絡層 為滿足電力網絡安全隔離及高效故障處理需求,端到端網絡支持切片、高精度授時等。端到端網絡切片實現高安全的電力網絡通信端到端網絡切片實現高安全的電力網絡通信 根據電力行業(國能 36 號文)要求,針對電力行業所部署的業務類
34、別規劃兩類行業專用切片:面向管理信息類業務規劃電力通用切片;面向生產控制類業務規劃電力專用切片。在此基礎之上,針對外網業務和互聯網新興業務構建了互聯網大區。根據上述三個大區的安全隔離要求,并綜合考慮業務性能、管控需求、經濟因素等,電力生產控制大區、電力管理信息大區、電力互聯網大區的端到端中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 11 切片資源配置如表 4 所示。表 4 電力 5G 網絡切片總體架構 電力大區名稱 切片方案 5G 切片資源隔離及調度方式 空口 承載網 核心網 電力生產控制大區 電力專用切片方案 RB 資源預留 FlexE 切片+VPN 隔離 UPF 獨享專用等
35、 電力管理信息大區 電力通用切片方案 5QI 優先級調度 VPN 隔離 共用核心網 電力互聯網大區 虛擬專網方式構建 1 個電力互聯網大區 5G 切片-VPN 隔離 共用核心網 SIB9SIB9 高精度授時支撐高效實時的電網故障處理高精度授時支撐高效實時的電網故障處理 電力網絡配網 PMU、配網差動保護等業務,對電網自動化設備時間統一有嚴格要求。因此,電力 5G 虛擬專網應支持電力業務高精度授時能力。5G 無線基站通過無線空口對 5G 終端授時,在 SIB9 中攜帶時間戳下發給終端,實現終端與基站的時間同步。在外場空口測試場景下,通信終端間同步精度400ns,測試結果滿足配網 PMU 時標信息
36、精度1s 要求。核心網部署核心網部署 面向生產控制大區,核心網優先復用大網控制面網元,用戶面 UPF 使用部署在省會城市或地市機房的電力專用 UPF,實現與管理信息大區業務、其他 ToB 業務及公網業務的物理資源隔離和業務就近轉發。面向管理信息大區、互聯網大區,核心網優先復用大網控制面網元和用戶面UPF,控制面網元采用大區/省會集中部署方式,用戶面 UPF 使用部署在省會城市機房或地市機房的地市核心機房,實現管理信息大區、互聯網大區的業務疏通。另外,針對電力行業,存在單獨建設電力專網的可能性,后期會根據業務場景需要按需建設。(3 3)平臺層)平臺層 電力終端可通過 5G 網絡直接連接客戶平臺,
37、或通過中國移動 OneLink+OneCyber 平臺提供終端管理、數據分析等服務。面向電力行業,支持能碳數據的自動化采集、智能化管理與分析,可實現電力能耗采集、節能管控、碳排管理、儲能管理等應用,幫助電力客戶實現能耗精細化管理、節能降碳,推動實現雙碳目標。3 3、標桿項目試點及應用效果、標桿項目試點及應用效果 (1 1)案例綜述)案例綜述 國網福建電力在廈門和泉州兩個城市建設 5G 虛擬專網,采用端到端硬切片和安全加固技術,實現生產控制等典型業務場景技術驗證及深度應用,引入中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 12 RedCap 技術,打造低成本和低功耗的輕量級安全專
38、網,驗證了 5G 技術在滿足日益增長的通信需求方面的潛力。(2 2)網絡及應用部署情況)網絡及應用部署情況 網絡采用“基站、承載網共享,核心區用戶面專用”方案進行建設,如圖 7所示??刂祁惒捎糜睬衅休d,硬切片由無線側 RB 預留,承載網 FlexE 通道,核心網側下沉專用 UPF 等技術實現端到端物理隔離。采集類采用軟切片承載,軟切片的無線側采用優享模式。圖 7 5G 電力虛擬專網架構(3 3)應用效果)應用效果 針對電力不同場景,采用硬切片、軟切片方案的測試結果如下:端到端硬切片方案:采用端到端物理資源隔離方式,2.6GHz 和 700MHz 均采用 3%RB 資源靜態預留,為用戶預留固定
39、 RB 資源,平均速率測試結果如表 5所示,時延測試結果如表 6 所示。表 5 電力業務硬切片速率測試結果 頻段 上/下行業務 占用 RB 數(個)平均速率(Mbps)2.6GHz(3%RB 硬切片)上行 6 2 下行 6 3 700MHz(3%RB 硬切片)上行 4 4 下行 4 6 表 6 電力業務硬切片時延測試結果 頻段 包長(Byte)發包次數(次)平均時延(ms)99.9%時延(ms)Ping 成功率 2.6GHz(3%RB 硬切片)255 1800 17 100 100%700MHz 255 1800 18 100 100%中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮
40、書 13(3%RB 硬切片)端到端軟切片方案:選擇空載小區(小區利用率10%),RedCap 采用 5QI 優先保障方式,QCI89 優先調度 RB 資源,QCI 調度權重高于 QCI9,QCI8 上下行速率略優于 QCI9,由于現網 eMBB 背景用戶數少,RedCap 靈活調度 RB 數較多,RedCap 采用 QCI8 和 QCI9 保障方式的測試結果分別如表 7 和表 8 所示。表 7 電力業務軟切片(QCI8)速率測試結果 頻段 上/下行業務 占用 RB 數(個)平均速率(Mbps)2.6GHz(QCI8)上行 31 9 下行 48 32 700MHz(QCI8)上行 82 69 下
41、行 80 69 表 8 電力業務軟切片(QCI9)速率測試結果 頻段 上/下行業務 占用 RB 數(個)平均速率(Mbps)2.6GHz(QCI9)上行 31 9 下行 48 28 700MHz(QCI9)上行 79 68 下行 79 56 在福建廈門完成 5G+分布式光伏、配電自動化三遙、融合終端 3 個應用場景的終端改造,開展 RedCap 模組替換,經驗證,RedCap+切片方案能夠滿足上述業務 20kbps、1s99.9%的需求。針對分布式光伏業務,光伏逆變器主要接入 RTU 或融合終端,RTU、融合終端支持 IEC101、IEC104 規約,通過 RJ45 以太網接口與縱向加密裝置連
42、接,縱向加密裝置再通過 RJ45 以太網接口連接到 RedCap CPE 終端,通過 5G 電力虛擬專網與主站進行通信。分布式光伏設備改造如圖 8 所示。中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 14 圖 8 分布式光伏設備改造 針對配電自動化三遙,采用環網柜 DTU 設備,外置 RedCap CPE 實現與主站通信。若 DTU 已有加密模塊,則利用原有加密模塊;若 DTU 無加密模塊,則外接加密盒或者將加密芯片集成在 RedCap CPE 中。針對柱上開關 FTU 設備,將原有的 4G 通信模塊更換為 RedCap 嵌入式通信模塊,即可實現與主站的通信。DTU 設備和 F
43、TU 設備改造如圖 9 所示。圖 9 DTU 設備和 FTU 設備改造 針對智能融合終端業務,作為低壓配電物聯網的核心,基于軟件 APP 化、硬件平臺化的理念,可與低壓智能設備、傳感器和智能電表就地組網完成臺區智能化改造,集成了配電臺區供用電信息采集、電能表數據收集、設備狀態監測及通訊組網、就地化分析決策、協同計算等功能于一體的智能化融合終端設備。將融合終端(內置安全加密芯片)原有的 4G 模組更換為 RedCap 模組,如圖 10 所示,實現與主站的通信。圖 10 融合終端改造 RedCap 通信單元 4 4、經驗總結及展望經驗總結及展望 構建基于 5G-A 技術的電力虛擬專網,不僅能滿足新
44、型電力系統對通信模塊的性能要求,還能通過 RedCap 技術降低終端成本和功耗,推動 5G-A 技術在電力系統乃至更廣泛行業的應用。此外,端到端的安全加固方案將確保電力通信網絡的安全性,滿足關鍵基礎設施的高安全標準。面向智慧電力方案的競爭優勢主要中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 15 包括采用 RedCap 模組降低成本和功耗;5G 端到端硬切片,保障傳輸安全;專網可靈活調整,擴展至其它應急調度應用場景。RedCap 在智慧電力場景應用,能夠減少電力場景的建設和運營成本,同時也減少了能源消耗和碳足跡,符合當前全球推動的綠色能源和可持續發展的趨勢,RedCap 不僅適
45、用于電力系統,還可以推廣到石油、燃氣、礦產、港口等多個行業,目前已在港務電力實現了復制推廣,有望形成規?;a業。3.2.2 安防監控安防監控 1 1、行業場景及需求綜述、行業場景及需求綜述 (1 1)行業場景)行業場景 安防監控行業作為保障社會安全的重要領域,其應用場景廣泛且需求多樣。公園、車站、學校等公共場所確保公共秩序和人員安全,監測人員密集區域情況;超市、商場、銀行等商業場所監控人流、貨物流、現金流等重要區域,防止盜竊、搶劫等事件發生;工廠生產線實時監測生產情況,及時發現異常情況并采取相應措施,提高生產效率和產品質量。(2 2)業務需求與痛點分析)業務需求與痛點分析 流量需求:流量需求:
46、隨著安防監控技術的智能化升級,高清視頻、AI 分析、遠程操控等功能的廣泛應用,對流量消耗和帶寬的需求急劇增加,尤其是在高安全等級的場景下,如園區監控、關鍵基礎設施監控等,流量消耗可達數十 GB/月,且要求上行帶寬能夠穩定支持高清視頻回傳、實時數據分析等任務。成本與性能平衡:成本與性能平衡:5G NR 終端雖然性能卓越,但高昂的成本(通常超過千元)限制了 5G 安防監控的廣泛應用。而 RedCap 作為 5G 的輕量化版本,不僅繼承了 5G 的大帶寬、低時延等核心優勢,還通過精簡設計大幅降低了終端成本,實現了性能與成本的完美平衡。2024 年安防監控將成為 RedCap 技術可規模拓展與復制的重
47、要應用場景,從而開啟 RedCap 的大規模應用時代。隨著安防監控行業的智能化、網聯化進程不斷加速,監控系統對移動網絡的需求呈現出顯著的增長態勢。截至 2023 年,國內聯網安防監控設備的規模已突破千萬量級,其中加載 5G 通信能力的占比穩步提升至 12%,標志著安防監控行業正步入高速、高效的智聯新時代。2 2、端到端解決方案、端到端解決方案 安防監控場景 RedCap 方案架構通常包括終端監控設備(RedCap 模組)、5G無線接入網、5G 核心網以及后端監控管理平臺等關鍵部分。各層設備協同工作,實現高效、可靠的安防監控數據傳輸與處理,整體架構如圖 11 所示。中國移動 5G 輕量化技術(R
48、edCap)行業解決方案白皮書 16 圖 11 安防監控 RedCap 整體架構(1 1)終端層)終端層 安防監控終端可采用 RedCap 攝像頭或 RedCap AI 攝像頭。RedCap 攝像頭支持高清視頻傳輸,可以滿足 720P、1080P、2K 分辨率的業務需求;RedCap AI 攝像頭可以對監控畫面的智能識別和分析,支持人臉檢測、道路監控、通用行為分析等多種智能功能。(2 2)網絡層)網絡層 RedCap 攝像頭或 RedCap AI 攝像頭可接入 5G RedCap 網絡,目前中國移動5G 網絡已實現鄉鎮及以上區域的連續覆蓋,以及重點行政村的覆蓋,并且可基于 5G 網絡快速實現
49、RedCap 網絡覆蓋,確保安防監控需求點位靈活設置。RedCap 可以根據網絡負載和業務需求動態調整 BWP 個數,更加靈活地利用5G 網絡的大帶寬資源,提高頻譜利用效率、大幅提升小區上行容量,滿足視頻監控場景的上行大流量需求。5G 核心網控制面復用大網 5GC,用戶面 UPF 優先復用省中心專線 UPF 或地市共享 UPF,如客戶存在數據不出園區的需求,可采用專用 UPF 下沉至客戶園區,滿足客戶隔離需求,打造差異化的 5G 定制網絡。(3 3)平臺層)平臺層 安防監控平臺涉及到監控數據的收集、存儲、處理、分析及安全等多個方面。安防監控平臺的數據來源于終端層監控設備,如攝像頭、傳感器等,多
50、種類型的數據通過 RedCap 網絡回傳至管理平臺,采用本地或云端的方式存儲。數據處理分析通過對原始數據的清洗、轉換、特征提取、模型訓練等處理,可以將原始數據轉化為更有價值的信息。采用 AI 大模型對視頻數據進行智能分析,洞察系統的運行狀態、識別潛在的安全隱患,從而實現自動預警、聯動響應,解決傳統的依賴于人工巡視的工作方式,提升管理智能化水平。3 3、標桿項目試點及應用效果、標桿項目試點及應用效果 (1 1)案列綜述)案列綜述 山東萬華化學是綜合性化工廠園區,在企業運營中安全重于一切,所有的數字化、智能化改造在滿足相關的技術指標要求外,還需要保證石化安全生產不中斷、人員安全有保障、安全管理有措
51、施。另外化工廠區存在多種網絡架構,工控中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 17 網、辦公網、視聯網相互獨立。園區通過對視頻數據采集區域內發生的事件在視頻服務器上進行智能分析,實現自動預警、聯動響應,并針對重點區域安防和 EHS規范監控,實現風險自動預警。(2 2)網絡及應用部署情況)網絡及應用部署情況 本項目采用專用 UPF 下沉部署的方式,實現了數據不出園區,并大幅度減少了數據傳輸時延。采用 2.6GHz 和 700MHz 雙頻組網,滿足各種數據速率需求,并確保了各類數據的穩定采集與傳輸,如圖 12 所示,萬華攝像頭部署在人員門崗監控、物流倉儲等區域。圖 12 萬華
52、 RedCap 攝像頭部署(3 3)應用效果)應用效果 山東萬華化學園區已上線 300+路 RedCap 攝像頭,攝像頭基于 1080P 配置,單路攝像頭上行碼率要求 2Mbps。園區中攝像頭在單小區中的分布基本按照近點、中點、遠點為 4:5:1 布放。通過測試驗證,在滿足攝像頭視頻質量不下降的前提下,現網 RedCap 單小區可滿足 10 個以上用戶的并發業務需求,此外,通過700MHz 與 2.6GHz 多頻協同可開啟多 BWP,滿足更多攝像頭的接入,因此 RedCap能夠滿足安防監控場景大容量多用戶并發需求,具體測試結果如表 9 所示。表 9 安防監控容量測試結果 頻段 攝像頭分辨率 攝
53、像頭碼率 可連接 RedCap 用戶數(個)700MHz(單 BWP)1080P 2Mbps 11-15 2.6GHz(雙 BWP)1080P 2Mbps 10-12 山東萬華化學通過 RedCap 攝像頭的規?;瘧?,監控設備上線效率大幅提升,人員違規行為減少 78%,同時單點位節省交換機和破土成本近萬元。4 4、經驗總結及展望、經驗總結及展望 當前基于 RedCap 的安防監控產業鏈正處于加速成熟的階段,??低?、浙中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 18 江大華等安防廠商相繼推出 RedCap 攝像頭產品;在安防監控應用方面,中國移動已完成多個園區 RedCap
54、 安防監控示范,形成可復制、可推廣的解決方案。展望未來,隨著安防產業鏈上下游企業的緊密合作和不斷創新,預計 RedCap安防監控終端成本將持續下降,性能將不斷提升,應用場景將越來越豐富,其應用規模也將實現大幅增長。3.2.3 智慧工廠智慧工廠 1 1、行業場景及需求綜述、行業場景及需求綜述 (1 1)行業場景)行業場景 傳統工業覆蓋行業較為廣泛,包含制造業、鋼鐵、礦山等眾多行業,5G 等新一代信息通信技術的創新發展,為這些行業數智化轉型構建了數字基礎設施底座。5G 賦能數智工廠需要實現對工業網絡“兩層三級”架構的全連接全服務,即覆蓋工廠的 IT 和 OT 兩層網絡,并完成工廠、車間、產線三個管
55、理層級設備的互聯,如圖 13 所示。圖 13 工業網絡“兩層三級”架構(2 2)業務需求與痛點分析)業務需求與痛點分析 中國移動全面推進 5G 賦能數智工廠高質量發展,已在工業制造、能源、港口、礦山等行業,圍繞工業領域 30 多個典型應用場景,累計落地 5G 專網項目4000 余項,正推動 5G 從工業外網的輔助生產向工業內網的融入生產逐步深入,中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 19 發現工業實現全面數智化改造面臨如下幾方面痛點:工業現場作業向無人化、少人化轉型。工業現場作業向無人化、少人化轉型。生產現場存在著許多潛在的安全隱患,一方面現場作業可能在高溫、危害性氣體
56、等惡劣環境下開展,生產作業強度大,危及人身及財產安全;另一方面人員不規范作業可能引起安全事故。因此,現場作業少人化甚至無人化轉型是行業發展的必然趨勢。終端種類繁多、數量龐大,降低成本是實現規模部署的關鍵。終端種類繁多、數量龐大,降低成本是實現規模部署的關鍵。工廠可能有溫度、壓力等約數萬個數據采集點,低成本部署極為迫切。有線部署復雜,施工成本高,線路調整困難,無線化部署成為必然趨勢。有線部署復雜,施工成本高,線路調整困難,無線化部署成為必然趨勢。對于某些生產線工廠,需要鋪設大量的電纜和光纖,線路規劃極其復雜,且由于生產環境的特殊性,如腐蝕、震動等因素,導致線路損壞和維護成本增加。另外,隨著產線的
57、更新換代,原有有線網絡往往需要調整,但是因新產線工藝流程、機臺點位等變化,實施非常困難。低時延、高可靠、低功耗等方面的網絡要求極高低時延、高可靠、低功耗等方面的網絡要求極高。工業控制類業務有20ms99.99%的通信時延可靠性要求,傳感器數采等終端用電池供電,為了延長使用壽命,有低功耗訴求,如表 10 所示。表 10 工業通信需求 應用場景 帶寬 時延 可靠性 備注 工業控制類-20ms 99.99%小數據包 傳感器數采 1Mbps 200ms 99.99%大連接數,低功耗 預測性維護 2.4Mbps 1s 99.9%-物流 AGV 2Mbps 1000ms 99.99%-掃碼槍、打印機 10
58、0Kbps 200ms 99.99%-AI 機器視覺 1Mbps 200ms 99.9%-PDA 平板 0.1Mbps 200ms 99.99%-關鍵槍具 0.1Mbps 500ms 99.99%-數據安全保障要求高。數據安全保障要求高。工業場景中的數據安全保障,需要確保企業的核心業務數據在園區內傳輸和處理,實現數據在園區內外的有效隔離,防止數據泄露給外部,確保數據在傳輸和處理過程中的安全性。節能減排要求高。節能減排要求高。雙碳背景下,節能減排成為社會和行業的共識,綠色制造成為新趨勢,生產制造、物流運輸、園區管理等關鍵環節要通過數字化、智能化手段進行節能減排。2 2、端到端解決方案、端到端解決
59、方案 基于智慧工廠少人化、低成本、低時延、高可靠、低功耗、節能減排等需求,中國移動面向行業客戶提供一流的確定性 5G 專網服務,推動確定性能力從外掛式疊加向內生式供給演進,通過 5G 架構與確定性能力的深度耦合,實現內生確中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 20 定性服務的一體化供給,并結合 RedCap 輕量化 5G 終端、5G LAN 等特性實現低成本、低功耗、輕量化部署,加速新型工業化進程。(1 1)終端層)終端層 在智慧工業場景,采用 RedCap 輕量化工業網關,主要應用于將機械臂、電機、閥島等工業設備接入 5G 網絡,需要支持以太網絡、工業總線等多種接口,
60、具備 5G 網絡連接、工業協議轉換、層二與層三數據轉化等能力,實現工業數據在無線網絡的順利傳輸。(2 2)網絡層)網絡層 確定性保障方案確定性保障方案 工業控制類業務的指令發送與接收有嚴格的時間節拍要求,如果超過閾值個數的指令包到達對端超時,將直接導致業務宕機。為提升 5G 網絡的超低時延和有界抖動性能,中國移動對無線、傳輸和核心網逐環節進行技術增強與性能優化,可實現 5G 端到端網絡毫秒級的極致時延保障以及微秒級的抖動控制。其中,無線側通過預調度、Mini-Slot、SR 周期、slot重復、低碼率 MCS 等 uRLLC 能力的靈活組合,如表 11 所示,形成分級分檔的時延可靠性網絡能力,
61、滿足業務的差異化時延可靠性需求,降低等待時延和數據發送時延,并通過網業協同,實現網絡和業務跨層跨域的相互感知、協商,保障時延抖動范圍有界,以及空口資源的精準高效使用;傳輸網通過 MTN 硬通道隔離降低設備轉發時延;核心網可以通過 DPI 關閉、硬件加速、調度策略優化、TSN 精準門控等手段降低用戶面處理時延。表 11 時延可靠性保障等級 時延+可靠性等級 空口功能/參數優化 結果 預調度/SPS SR 周期 DRX Mini-Slot 初始bler Slot重復 雙發選收 低碼率MCS RLC 模式 時延可靠性(99.99%)等級 1 開啟 5ms 關閉 開啟 0.001%UM 10ms 等級
62、 2 開啟 5ms 關閉 開啟 0.001%UM 15ms 等級 3 開啟 5ms 關閉 關閉 1%UM 30ms 等級 4 關閉 20ms 關閉 關閉 1%AM 50ms 靈活組網、確定隔離方案靈活組網、確定隔離方案 傳統的制造企業中,大多數工業設備工作在網絡二層,通過有線的方式接入OT 網絡域;而負責企業運營管理的 IT 網絡域通常是 IP 化網絡,不支持二層以太協議棧,與 OT 網絡域是天然隔離的。為支持二層通信,3GPP R16 版本定義了中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 21 5G LAN 特性,針對工業場景可實現基于二層的局域網組網,實現終端之間的點到點
63、、點到多點通信需求?;诮K端、無線和核心網的整體升級,通過新增以太PDU 會話類型、5G VN 組簽約和 5G VN 組管理(可基于 UDM 靜態配置或者 AF 動態配置方式)等能力,UPF 可通過本地交換方式實現 5G VN 組內點對點單播二層通信,支持 5G VN 組內廣播通信,支持 5G VN 組間的二層隔離,達到為企業提供私有定制的 5G 移動 LAN 服務的目的。高確定性工業基站高確定性工業基站 面向工業傳統有線連接方式柔性不足、無法支持個性化產品工藝頻繁變更下的生產線快速調整、客戶產線一次性投資風險大等問題。為推動產線和工位柔性化,中國移動通過云化 PLC,降低網絡部署成本,通過基
64、于業務特征的精準預調度、精準門控、關鍵包重保等網業協同優化技術,將空口調度與業務特征相結合,實現資源與業務的精準匹配,打造高確定性工業基站,如圖 14 所示,網絡性能達到端到端時延10ms,時延抖動99.99%的空口確定性性能,滿足modbus、profinet 等多種工業控制協議對確定性的需求,實現多種工業設備及平臺無線化和工業數據集中化,推動更加柔性化、數字化和智能化的生產產線落地應用,進一步助力工廠實現降本增效。圖 14 高確定性工業基站架構 核心網部署核心網部署 依據客戶需求和業務要求,5G 核心網控制面優先復用大區核心網,UPF 可按需靈活部署在園區級節點,保障數據不出園區;對于存在
65、信令面不出園區的需求,可采用定制化部分下沉核心網實現本地獨立組網運行,除支持專用邊緣 UPF功能外,還支持慣性運行+本地應急接入及本地高可靠功能,滿足本地移動性管理、定位信息保密功能。(3 3)平臺層)平臺層 中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 22 搭建業務終端管理平臺,針對 RedCap 工業網關進行統一管理,并對上傳的數據、視頻進行分析,保障工業生產業務的穩定運行,實現工廠、車間、產線等多層級的監控及管理。3 3、標桿項目試點及應用效果、標桿項目試點及應用效果 (1 1)案例綜述)案例綜述 智慧工廠應用較為豐富,以四川微網優聯和江蘇時代項目為例展開介紹。微網優聯
66、聚焦于 WiFi 產品技術開發應用,為確保 RedCap 網關在工業環境中正常應用,驗證了 RedCap+5G LAN 終端設備在工業生產環境的性能,RedCap+5G LAN 終端與現有升級支持 RedCap 的 5G 網絡適配良好,各項物聯網業務正常運行,終端實現即插即用。江蘇時代主要從事新能源汽車動力電池的研發與智能制造,由于產線迭代更新較快,而有線部署復雜、施工和調整成本高,因此通過 RedCap 實現低成本無線傳輸,滿足產線工控機、線邊電腦、打印機等設備與 MES 系統的實時信息交互。(2 2)網絡及應用部署情況)網絡及應用部署情況 RedCap 支持 5G LAN,采用下沉專用 U
67、PF 實現本地業務就近分流,基于業務需求和 5G LAN 技術,實現與企業內部現有網絡的二層打通,使得設備與設備之間可以直接通信,實現控制網絡的廣播通信能力,滿足生產業務的安全可靠承載。微網優聯項目 5G 改造后園區網絡拓撲如圖 15 所示,江蘇時代項目園區拓撲圖如圖 16 所示。圖 15 微網優聯園區網絡拓方案圖 中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 23 圖 16 江蘇時代網絡拓撲方案圖(3 3)應用效果應用效果 微網優聯項目針對工業視聯場景,對小區容量有較高的需求,驗證 RedCap 支持多個 BWP,在測試好點(RSRP:-58dBm,SINR:30dB),Re
68、dCap 多 BWP 速率驗證結果如表 12 所示(測試期間存在 eMBB 背景用戶),小區容量基本實現倍增,能夠滿足小區內多路視頻監控終端業務容量需求。表 12 RedCap 多 BWP 速率驗證 測試內容 RedCap(2.6G)-首個 BWP(Mbps)RedCap(2.6G)-第二個 BWP(Mbps)上行平均速率 14 17 下行平均速率 121 145 針對工業場景區域內的終端互聯互通需求,驗證了 RedCap 支持 5G LAN,驗證結果如表 13 和表 14 所示,驗證結果表明,5G LAN 組支持以太通信單播能力、網絡側基于 VxLAN 的上下行以太通信能力。表 13 5G
69、LAN 組以太通信單播能力驗證 測試過程 預期結果 1、CPE1 和 CPE2 同一個 UEG 上上線 查詢 5G LAN 組會話存在 查詢 5G LAN CPE1 會話存在 查詢 5G LAN CPE2 會話存在 2、從企業終端 1 ping 企業終端 2 企業終端 1 能 ping 通企業終端 2 3、從企業終端 2 ping 企業終端 1 企業終端 2 能 ping 通企業終端 1 4、CPE1 和 CPE2 關機 用戶從 5G 網絡去活成功 查詢 5G LAN CPE1 會話不存在 查詢 5G LAN CPE2 會話不存在 中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書
70、24 表 14 網絡基于 VxLAN 的以太通信能力驗證 測試過程 預期結果 1、CPE1 和 CPE2 同一個 UEG 上上線。查詢 5G LAN 組會話存在 查詢 5G LAN CPE1 會話存在 查詢 5G LAN CPE2 會話存在 2、從企業終端 1 ping 服務器的IP。企業終端能 ping 通服務器,服務器能收到企業終端的報文。服務器能 ping 通企業終端,企業終端能收到服務器的報文 3、CPE1 和 CPE2 關機。CPE 下線成功 查詢 5G LAN CPE1 會話不存在 查詢 5G LAN CPE2 會話不存在 綜上驗證結果表明,RedCap 多 BWP 能夠滿足智慧工
71、廠視聯場景大容量需求,支持 5G LAN 能夠實現用戶間點對點通信。微網優聯項目通過對有數采需求的設備以及攝像頭進行 5G 網絡的無線化通信技術的改造和升級,如圖 17 所示,在生產監控區安裝搭載 RedCap 通信單元的臺顯終端,監控設備運行生產數據、動力環境數據等匯聚到機房的智能融合終端,通過 5G 網絡上傳至廠區管理平臺。圖 17 RedCap 數據網關應用場景 微網優聯項目全工廠已規?;瘧?RedCap 網關超 50 臺,連接 150 余臺生產設備,產線綜合布線成本節約近 100 萬元,設備綜合故障率下降 10%以上。通過RedCap 實現無線化改造,更好的支持生產線快速調整,實現小
72、批量訂單的柔性化生產,自動化產線換線時間縮短到 30 分鐘以內,訂單從下發到交付最快 72 小時完成,工廠整體生產效率提升 10%以上。RedCap+生產現場監測、設備故障診斷、機器視覺質檢、生產過程溯源等應用場景的協同賦能,實現生產現場全方位的智能化安全監測和管理,解決人工點檢不準確和設備故障處理不及時的問題,中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 25 擺脫了傳統人工抽檢、事后質檢帶來的錯檢、漏檢、溯源困難等問題,實現 5G-A+AI 智能檢測監測的最佳應用實踐,生產事故 0 發生,人均產值提升 17%,質檢準確率升至 99.5%,產品不良率下降 28%,實現質量效益
73、雙提升。RedCap 在江蘇時代規模商用落地,廠區已部署 RedCap 網關超 150 臺,通過RedCap 技術實現產線所有機臺設備、線邊電腦、生產打印機等核心生產設備跟MES 系統的互聯,在各個點位部署 RedCap 網關并與設備連接,產線數據通過網關采集后經 5G 專網回傳到 MES 系統,實現各工序跟產線 MES 系統互聯互通。低成本 RedCap 網關相比 5G 工業網關在單產線成本節省約 50%以上,相比有線部署,減少弱電房及布線施工成本 80%以上,使得產線可以快速調整,線邊電腦可實現靈活???,打印機可以快速部署,生產數據快速獲取、維護腳本高效下發。4 4、經驗總結及展望、經驗總
74、結及展望 微網優聯智慧工廠 RedCap 標桿項目在 24-25 年規劃把 RedCap+5G LAN 的 5G網絡全面應用的生產環節及辦公環節,并規劃部署 650 臺 RedCap 終端,覆蓋所有產線的視聯網及數采場景。江蘇時代項目后續將在產線部署調整方面持續推廣RedCap 數據采集應用,在物流 AGV 和安防視頻監控等應用場景上,結合前期測試驗證情況,加快規模部署和推廣。面向智慧工廠的解決方案,采用 RedCap 能夠降低終端成本,更易于規模部署及推廣;支持確定性保障,滿足工業場景對低時延、高可靠的需求;支持靈活組網、確定隔離方案,實現終端之間點到點、點到多點的通信;支持高確定性工業基站
75、,滿足時延、抖動等確定性性能,該方案以規?;瘧脼閷?,實現可復制推廣,助力推進新型工業化轉型。3.2.4 智慧城市智慧城市 1 1、行業場景及需求綜述、行業場景及需求綜述 (1 1)行業場景)行業場景 智慧城市提供了城市可持續發展的新路徑和新模式,促進了信息通信技術發展和新型城鎮化發展戰略的深度融合,提高了城市的治理能力和現代化水平。智慧城市的行業場景包含了城市生活的方方面面:智慧停車、智慧政務、智慧交通、智慧物流、智慧公安、智慧環境、智慧養老等。(2 2)業務需求與痛點分析)業務需求與痛點分析 智慧城市要求網絡具有大容量、廣覆蓋、低功耗等功能,能有效連接海量的低成本、低能耗的終端是智慧城市
76、信息基礎建設的根基。其中,路側停車是智慧城市服務的重要組成部分,隨著城市化進程持續加速,停車問題對于城市治理和中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 26 市政管理提出了越來越高的要求。以鄭州為例,鄭州市常住人口超過 1280 萬,機動車保有量超過 500 萬輛,位居中國前 6。傳統的停車收費行業面臨人工收費成本高,有線監控挖溝埋纜施工周期長、耗資大、投資收益難以保障等問題,如何解決這些痛點、實現規范化路側停車已成為城市管理者和市政部門的難題。RedCap 能夠實現智慧停車數據數據的實時采集、監控和管理,還具有建設和維護成本低、功耗小等優勢,能夠提供高可靠、高穩定、低時延
77、、低功耗的網絡連接服務,可服務于交通、環境、能源等更多領域。2 2、端到端解決方案、端到端解決方案 智慧城市場景 RedCap 整體方案架構,如圖 18 如所示。圖 18 智慧城市 RedCap 整體方案架構圖(1 1)終端層)終端層 采用多種形態的感知終端對智慧城市的底層數據進行實時的感知和采集,數據傳輸模組采用 RedCap 的模組對數據進行傳輸。(2 2)網絡層)網絡層 依托現網 5G 基站可快速實現 RedCap 網絡規模覆蓋,確保監控圖片及視頻業務無卡頓上傳;通過部署 RedCap 專屬數據轉發 UPF 設備,確保業務與公網數據完全隔離,故障“0”損失。通過 5G 無線網、接入網、匯
78、聚網將來自終端感知層的數據傳輸至服務平臺。依據客戶需求和業務要求,5G 核心網控制面復用大區核心網,UPF 優先復用省中心專線 UPF 或地市共享 UPF,對于安全隔離要求高的客戶,可采用專用UPF,滿足客戶隔離要求。(3 3)平臺層)平臺層 以計算服務、存儲服務、備份服務為主的基礎數據平臺和以云計算為基礎的中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 27 數據處理、中間件服務和數據庫為主的支撐服務平臺,為智慧城市各種行業的應用廠家提供統一的開發接口,為終端用戶提供統一的系統界面。3 3、標桿項目試點及應用效果、標桿項目試點及應用效果 (1 1)案列綜述)案列綜述 鄭州市停車
79、項目將建設覆蓋鄭州市四環內 10+萬個路側車,位用于停車計費,并新建約 5000 根路桿用于安裝攝像頭并記錄車輛進出停車位的時間點,以此作為計費依據。鄭州市停車項目采用 RedCap 技術,利用無線 DTU 回傳,實現免挖溝埋纜、快速交付上線的智慧停車服務體系,應用規模大,場景可復制性高。(2 2)網絡及應用部署情況)網絡及應用部署情況 本項目構建了萬級 RedCap 視聯連接應用,利用 5G 網絡高容量、全棧 AI 算法以及終端低成本等應用優勢,在網絡及平臺側持續創新,降低施工交付成本,具備了行業領先優勢,方案整體架構如圖 19 所示。圖 19 鄭州停車 RedCap 網絡部署圖 智慧停車部
80、署專用 UPF,公共停車相關視頻、圖片數據下沉,數據不出企業,確保安全,UPF 部署如圖 20 所示。圖 20 鄭州停車 UPF 部署圖 中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 28(3 3)應用效果)應用效果 目前采用每個 DTU 下掛 2 個 1080P 攝像頭配置,完成 RedCap 的功能及容量測試。通過測試驗證,在滿足攝像頭視頻質量不下降的前提下,現網 700MHz RedCap 單小區可以同時滿足 5-7 個 DTU(10-14 個 1080P 攝像頭)業務,RedCap可滿足智慧停車業務需求,具體測試結果如表 15 所示。表 15 智慧城市容量測試結果 頻段
81、 攝像分辨率 攝像頭碼率 可連接 RedCap DTU 用戶數(個)可連接RedCap 攝像頭數(個)700MHz(單 BWP)1080P 2Mbps 5-7 10-14 本項目部署 RedCap DTU+攝像頭,通過前端 RedCap 圖像采集與后端 AI 智能識別技術相結合,實現違章停車、逃費行為的自動識別與報警,提高監管效率,有效節省人工成本。除此之外,通過 RedCap 無線網絡接入,可實現免挖溝埋線,有效減少了有線網絡鋪設的復雜性和成本,降低建設與維護成本,提高系統的可擴展性和靈活性。4 4、經驗總結及展望、經驗總結及展望 智慧停車管理是智慧城市發展的重要場景之一,本項目是全國第一個
82、基于RedCap 技術實現的智慧停車項目,是 5G+應用的重要試點項目,該項目實現了城市中停車的管理、監控、運維的三個統一以及視頻平臺、云基礎設施、數據傳輸網絡、感知終端的融合,提供行業應用示范模板,具有很強的引領作用。城市發展將進入新的時代,智慧城市也將進入快速發展期。今后城市的參與者將更多的通過信息、數據來對城市進行感知和管理,重塑城市的治理架構和居民生活。智慧城市的感知需要海量的終端和傳感設備,所以其項目建設具有投資大、時間久,投資收益周期長等劣勢,而 RedCap 技術的普及和終端的大幅降價,將更有利于智慧城市應用的推廣。3.2.5 智慧海域智慧海域 1 1、行業場景及需求綜述、行業場
83、景及需求綜述 (1 1)行業場景)行業場景 智慧海域行業,主要包括以下場景:智慧漁排、沿海島嶼監控、海上光伏等。這些場景覆蓋了海洋農村漁業發展、海島安全監管以及海上新能源設施運維等多個方面。中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 29(2 2)業務需求與痛點分析)業務需求與痛點分析 當前 5G 智慧海洋業務蓬勃發展,主要應用包括智慧漁排、遠程監控、島嶼覆蓋、集群通信、漁船定位、環境監測、海上光伏和海上風電等,其中適用于RedCap 的應用場景集中在漁排生活區、海水養殖場的安全、執法與生產視頻監控領域,也有少量海洋治理的環境、設備監控數采類需求,這些區域普遍存在有線布線難,
84、對成本較敏感的特點。智慧魚排:智慧魚排:海洋農村漁業發展,主要以沿海城市漁排養殖業為主,養殖門類包括魚蝦紫菜等海產品,常駐人口較多,以福建寧德漁排業務為例,寧德市魚排常駐人口 60 萬+(預估福建漁排常駐人口 200 萬+),需要漁排視頻監控技術手段,治安聯防聯動、一鍵報警、緊急求助等技術能力,提升安全管理與監管技術能力,確保漁排應管盡管、安全可達。利用 5G 技術提升漁排管理的智能化水平,包括但不限于環境監測、養殖自動化控制、生活區安全監控等。智慧魚排 5G 攝像頭部署,如圖 21 所示。圖 21 智慧魚排 5G 攝像頭部署 沿海島嶼監控:沿海島嶼監控:當前我國沿海島嶼總計 5400 多個,
85、規模較大,普遍存在安全監管、監控需求。對于大型海島架設監控攝像頭設備,可通過運營商網絡、海底光纜實現通信視頻回傳。對于無傳輸、無電源小型島嶼,傳統視頻監控存在光纜部署難、衛星回傳視頻成本高,有線監控容易出現線路故障,影響監控效率,海域主動監管缺乏,無法有效對往來船只進行告警,船舶號、船流量統計難度大。通過 5G 網絡解決島嶼通信難題,提供穩定的寬帶接入服務,促進島嶼地區的信息化發展。沿海島區域視頻監控區域,如圖 22 所示。中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 30 圖 22 沿海島嶼視頻監控區域 海上光伏:海上光伏:海上分布式光伏存在的核心痛點即光伏板視頻監控,尤其是
86、臺風,惡劣天氣,灰塵鳥糞覆蓋影響發電效率等,需要實時監控光伏板狀態,同時要求狀態報警信息實時回傳,實現發電量、用電量、狀態、告警等信息的收集和集中管理。利用 5G 技術優化海上新能源設施的運維管理,提高發電效率與安全性。海上光伏視頻監控圖,如圖 23 所示。圖 23 海上光伏視頻監控 2 2、端到端解決方案:網絡、終端等端到端方案、端到端解決方案:網絡、終端等端到端方案 智慧海域場景 RedCap 方案架構,如圖 24 所示。中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 31 圖 24 智慧海域 RedCap 方案架構圖(1 1)終端層)終端層 智慧海域場景終端可采用 RedC
87、ap 攝像頭、DTU+攝像頭、CPE 等多種終端設備。RedCapRedCap 攝像頭、攝像頭、DTU+DTU+攝像頭:攝像頭:主要在海上漁排、沿海島嶼、海事監控等場景進行部署,要實現對場景的高清視頻采集,RedCap 攝像頭需具備以下功能:能夠對監控畫面的智能識別和分析,支持人臉檢測、道路監控、通用行為分析等智能功能;有較強的抗風、抗濕、防曬、防腐蝕等能力;通過 DTU 接入的攝像頭需具備通過 WIFI、LAN、USB 等方式連接入網。CPECPE:主要應用于海域場景溫度、濕度等傳感器采集,是一款采用 RedCap 解決方案的 5G CPE,需具備以下功能:高性價比、小型便攜;可提供 WIF
88、I、LAN、USB 網絡連接方式,Type-C 接口供電;符合 IP65 或以上防水防塵標準,支持無線通信協議(RedCap),提供穩定的數據傳輸。(2 2)網絡層)網絡層 基于智慧海洋業務需求,采用 700MHz+2.6GHz+4.9GHz 多頻組網方式,根據具體業務需求,靈活選用頻段進行疊加,共同完成沿海、近海和遠海覆蓋。智慧海域網絡覆蓋圖,如圖 25 所示。中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 32 圖 25 智慧海域網絡覆蓋圖 智慧海域業務對廣覆蓋、連續覆蓋有需求,確保海域內所有監控點均能穩定接入。沿海采用 700M 作為基礎覆蓋打底,2.6G 能提供優質 5G
89、 上下行體驗和容量;近海采用 2.6G+700M 雙頻覆蓋,實現下行和上行并重,提升近海用戶上下行體驗;遠海利用 700M 長距離覆蓋優勢,解決遠?;镜臉I務需求。針對智慧魚排、無人機巡檢等超熱、大上行場景,可少量部署 4.9GHz 進一步解決容量需求。依據客戶需求和業務要求,5G 核心網控制面復用大區核心網,UPF 優先復用省中心專線 UPF 或地市共享 UPF,對于執法、軍事等安全隔離要求高的客戶,可采用專用 UPF 或部分下沉核心網,滿足客戶數據安全要求。(3 3)平臺層)平臺層 平臺負責收集、處理、分析終端層上傳的數據,提供實時監控、告警、數據分析等功能,支持海域綜合管理和決策支持。3
90、 3、標桿項目試點及應用效果、標桿項目試點及應用效果 (1 1)案例綜述)案例綜述 中國移動在福建以寧德三都澳為標桿,率先完成了 RedCap 應用示范,首次將 RedCap 技術應用到智慧海域行業海上牧場、海上社區、平安漁村、海上營業廳等場景,為加速 RedCap 商用規?;涞?、培育 RedCap 智慧海域產業集群奠定基礎。(2 2)網絡及應用部署情況)網絡及應用部署情況 智慧海域場景整體網絡部署,如圖 26 所示。圖 26 整體網絡部署圖 中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 33 當前組網模式為 RedCap CPE+監控攝像頭,核心網復用省中心專線 UPF,R
91、edCap CPE 將采集數據上傳至移動云智慧海洋平臺,客戶通過平臺可實時查看相關數據。目前,海上漁排已部署 69 個 RedCap 終端,推動海上社區場景商用落地,實現達 76.36 平方公里,周長 34.44 公里海面連續覆蓋網絡,并滿足多 BWP大容量、切片隔離等功能,確保視頻畫面無延遲、無卡頓、無花屏。(3 3)應用效果)應用效果 針對智慧海域場景,福建移動開展 RedCap 智慧海域測試項目,驗證了 RedCap在海域且存在高反射干擾空曠環境的室外拉遠距離以及上、下行速率。700MHz RedCap 基站采用 8T8R 雙拼天線,小區配置超遠覆蓋參數,當基站天線高度約 350 米時,
92、能夠實現海面超 35 公里覆蓋。根據測試驗證,距離基站20 公里處,信號強度可保持在-80dBm 以上;距離基站 35 公里處,上傳速率 19Mbps,下載速率 45Mbps,具體測試結果如表 16 所示。表 16 智慧海域拉遠測試結果 測試位置 RSRP(dBm)上行速率(Mbps)下行速率(Mbps)距離基站距離 20km-77 41 62 距離基站距離 35km-87 19 45 該測試表明,700MHz RedCap 海面覆蓋可以滿足用戶視頻、網頁瀏覽等業務需求。自示范區建立以來,RedCap 網絡展現出強大的業務承載能力,為海洋應用場景提供了強有力的網絡支持。這一標桿示范區的成功打造
93、,不僅展示了中國移動在 5G 智慧海洋領域的領先地位,更為未來海洋信息化、智能化發展奠定了堅實基礎。4 4、經驗總結及展望、經驗總結及展望 通過超遠覆蓋技術實現海面 RedCap 網絡覆蓋后,憑借其高速率、低時延、大連接的特點,未來在海上風電、漁排監管、旅游觀光、執法救援等方面探索更豐富的 RedCap 新技術應用場景。3.2.6 智慧政務智慧政務 1 1、行業場景及需求綜述、行業場景及需求綜述 (1 1)行業場景)行業場景 各大企事業單位、政府部門以及高校都存在移動辦公需求,但由于當前 5G終端價格昂貴,多數客戶依舊選擇利用 4G 來滿足日常使用需求。輕量化 RedCap技術很好的解決了 5
94、G 終端成本的問題,RedCap 通過終端剪裁能夠有效降低終端中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 34 復雜度及成本,同時保留 5G 低時延、大帶寬、切片等 5G 特性,滿足不同行業的業務需求,快速賦能千行百業。(2 2)業務需求與痛點分析)業務需求與痛點分析 隨著公務出差、異地辦公等場景逐漸爆發,用戶遠程便捷訪問企業內網及互聯網面臨以下痛點:傳統 VPN 需要手動登陸賬號密碼,且一般企業 VPN 帶寬較小,嚴重影響辦公效率;異地網絡接入一般通過手機熱點,通常會出現手機發熱、通話等情況導致網絡連接不穩定;通過手機熱點共享訪問企業內網存在安全風險,企業無法精準控制,特別
95、是金融行業客戶,需要專用接入終端以及云平臺實現終端管控。2 2、端到端解決方案、端到端解決方案 智慧政務場景 RedCap 方案整體采用 RedCap Dongle+OneCyber 平臺+中國移動 5G 專網方案,如圖 27 所示。圖 27 智慧政務場景 RedCap 方案架構圖(1 1)終端層)終端層 客戶側使用帶 5G 物聯網卡的 RedCap Dongle 連接終端辦公設備,如圖 28 所示,RedCap Dongle 的技術參數,如表 17 所示。圖 28 RedCap Dongle 外觀 表 17 RedCap Dongle 技術參數 設備設備 技術參數技術參數 RedCap Do
96、ngleRedCap Dongle 支持標準 USB 2.0 接口供電 尺寸不高于 50*120*20mm 中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 35 支持 5G、LTE FDD、LTE TDD 多種頻段 峰值速率可達 DL:170Mbps UL:90Mbps 工作帶寬最大可達 20MHz 通過與終端連接,能夠接入 5G 專網 支持 USB2.0 接入 支持 0C+40C 工作溫度 配置 Nano SIM 卡槽(2 2)網絡層)網絡層 5G RedCap Dongle支持后路由協議,由AAA管理下掛device的IP地址,組網架構如圖29所示,網絡指標如表18所示。圖
97、29 5G RedCap Dongle 移動辦公場景組網結構圖 表 18 5G RedCap Dongle 移動辦公場景對網絡指標要求 整體需求整體需求 上行帶寬上行帶寬 下行帶寬下行帶寬 傳輸時延傳輸時延 可靠性可靠性 高可靠、低時延 10Mbps 20Mbps 100ms 99.9%依據客戶需求和業務要求,5G 核心網控制面復用大區核心網,UPF 優先復用省中心專線 UPF 滿足用戶需求,對于存在終端同時訪問公網和專網的需求,可采用雙域專網,滿足用戶遠程便捷訪問企業內網及互聯網的需求。中國移動雙域專網,通過ULCL分流方案、專用DNN分流方案、多DNN無感分流方案等一系列分流方案,滿足固定
98、/非固定用戶、通用/專用DNN、多DNN的無感分流,支持4G、5G、RedCap用戶全國漫游狀態下的公專網業務的智能分流。中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 36(3 3)平臺層)平臺層 基于OneCyber 5G專網運營平臺,為行業客戶提供對5G RedCap Dongle的設備管理、設備綁定及遠程升級等能力,如表19所示,提升客戶管理效率。表 19 平臺功能 功能分類功能分類 功能模塊功能模塊 子功能子功能 功能描述功能描述 管理類功能管理類功能 設備管理設備管理 數據概覽 對設備數量、分組、設備型號分布、網絡類型分布、設備在線趨勢,數據用量等維度的展示 設備管理
99、 對設備進行新增、刪除或重啟,滿足行業客戶對設備自服務管理的需求 設備綁定設備綁定 -設置設備接入白名單,將設備 IMEI 號與接入終端的 MAC 地址進行綁定,非綁定終端接入時將自動關閉數據收發,滿足行業客戶設備接入安全需求 設備升級設備升級 -為設備提供固件一鍵升級能力,行業客戶僅需上傳需要升級的固件文件,選擇所需升級的設備即可完成一鍵升級,提升客戶運維效率 3 3、標桿項目試點及應用效果、標桿項目試點及應用效果 (1 1)案例綜述)案例綜述 某大型國有銀行RedCap移動辦公項目,通過將定向流量與RedCap Dongle終端、OneCyber 5G專網運營平臺深度融合,并將雙域專網與客
100、戶辦公系統融合,解決了外網無需使用VPN即可安全高效訪問內網的痛點,提升了公司員工遠程高速上網和快捷訪問內網辦公的體驗。(2 2)網絡及應用部署情況)網絡及應用部署情況 根據銀行遠程辦公需求,結合前期建設的入駐專網,提供定向流量+RedCap Dongle方案,企業員工在居家、出差等場景中,可快捷、安全接入企業內網遠程辦公,網絡部署如圖30所示。中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 37 圖 30 5G RedCap Dongle 移動辦公項目網絡部署圖(3 3)應用效果)應用效果 依托5G政務精品網絡,中國移動在某大型國有銀行打造了5G智慧政務示范項目,該示范項目不僅
101、滿足了金融領域用戶對移動辦公便捷性的需求,還通過雙域專網為金融領域用戶提供了安全保障,體現了RedCap在智慧政務領域,特別是在金融、政務和醫療等對數據隱私和安全有極高要求的領域具有重要價值。4 4、經驗總結及展望、經驗總結及展望 RedCap技術在智慧政務場景具備許多優勢,具體表現在3個方面:網絡隔離與安全增強網絡隔離與安全增強:通過使用定向流量和5G專網,實現了內外網的隔離,同時確保了數據的安全傳輸,對于政府機構處理敏感信息至關重要。提升工作效率提升工作效率:通過將RedCap Dongle終端與OneCyber 5G專網運營平臺結合,解決了遠程訪問內網的需求,提高了政府工作人員的工作效率
102、和便捷性。用戶體驗改善用戶體驗改善:項目通過技術手段改善了用戶體驗,減少了傳統遠程訪問方式(如使用VPN)帶來的不便,提升了用戶滿意度。同時,圍繞金融和醫療等特定領域的智慧政務場景復雜需求,仍需圍繞客戶進行能力升級和細化。移動銀行業務移動銀行業務:金融機構可以利用RedCap技術提供的低功耗、低成本和高可靠性來開發移動銀行應用程序,使銀行職員能夠在任何地點高效地進行客戶服務,如貸款審批、賬戶管理等?,F場金融服務現場金融服務:在偏遠地區或臨時活動場所(如大型展會),銀行可以快速部署移動網點,通過RedCap設備連接5G專網,提供即時的金融服務,包括開戶、咨詢等業務。遠程醫療服務遠程醫療服務:Re
103、dCap技術可以支持醫生和患者之間的遠程視頻咨詢,尤其中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 38 是在疫情或緊急情況下,無需面對面接觸即可完成初步診斷。移動健康監測移動健康監測:通過集成RedCap模塊的可穿戴設備,可以實現患者的健康數據實時上傳至云端分析平臺,醫生可以通過專用網絡隨時查看并調整治療計劃。醫療設備管理醫療設備管理:醫院可以利用RedCap技術管理各種移動醫療設備,如便攜式超聲波機、移動X光機等,確保設備在不同科室間高效流轉。應急響應與救援應急響應與救援:在自然災害或公共衛生事件發生時,RedCap技術可以幫助醫療團隊快速建立臨時通訊網絡,確?,F場救治信息
104、能夠迅速回傳至指揮中心。3.2.7 車聯網車聯網 1 1、行業場景及需求綜述、行業場景及需求綜述 (1 1)行業場景)行業場景 隨著汽車產業電動化、網聯化、智能化發展的加速,車輛對蜂窩網絡的要求越來越高。目前,汽車行業正在由向單車智能向車路網聯化演進,車載傳感器與車聯網技術相結合,可共同構建起“車路協同”的智慧交通體系,推動交通系統更安全、更高效、更經濟、更便捷。車聯網的主要業務包括:信息服務:信息服務:基于 5G 公眾移動網的在線導航、擁塞提醒和多媒體下載等信息娛樂服務以及逐步衍生出的共享出行、車輛個性化體驗、車輛全生命周期管理、車聯網保險等創新服務。安全與效率服務:安全與效率服務:基于 5
105、G-V2X 等技術實現低時延、高可靠的安全預警、交通效率類提升和部分自動駕駛業務。通過提供增強的行車環境感知能力,5G-V2X 通信可避免大多數碰撞事故。協同服務:協同服務:基于 5G-V2X 等技術,構建“人車路云”高度協同的互連環境,實現車路協同控制、車車協同編隊、遠程操作等高級/完全自動駕駛業務,最終支撐實現完全自動駕駛。(2 2)業務需求與痛點分析)業務需求與痛點分析 至 2023 年,國內網聯車規模已達到 1860 萬輛,其中加載 5G 通信能力的占比達到了 8%。同時,隨著智能汽車自動駕駛等級的提升,數據交互帶來的上下行速率也將大幅提升。在流量需求激增的同時,車企由于規模發展的需求
106、對成本有一定要求,而目前的車規級 5G eMBB 終端價格較高。隨著 RedCap 產業的成熟,預計 2024 年內車規級終端即可商用。對車企而言 RedCap 兼顧了性能與成本的平衡,當前多家車企已計劃 1020 萬元的車型首選 RedCap 車規級終端。中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 39 2 2、端到端解決方案、端到端解決方案 5G 車聯網整體架構,如圖 31 所示。圖 31 車聯網整體架構圖(1 1)終端層)終端層 車聯網終端通常分為兩種:一是前裝車載 T-Box 終端,二是車機集成 4G/5G車規級模組,兩者均要內置運營商物聯網卡(或 eSIM 卡),通
107、過外接天線與基站直連。(2 2)網絡層)網絡層 考慮到車輛的移動性,需要在車輛行駛路段保障無線信號的連續覆蓋。針對網聯車的公、專網業務均疏通至開戶地的屬性,5G 核心網控制面復用大區核心網,用戶面復用省中心專線 UPF。針對多業務平臺的車企,核心網部署了就近接入方案,實現車輛就近接入車企業務平臺,降低端到端時延,保障了用戶感知。(3 3)平臺層)平臺層 車聯網平臺涉及到車輛行駛數據的收集、存儲、處理、分析及安全等多個方面。車聯網平臺的數據來源于車載 T-Box 實時捕獲的視頻、圖像、地圖環境參數等多種類型的數據,通過 RedCap 網絡回傳至管理平臺,采用本地或云端的方式存儲。3 3、標桿項目
108、試點及應用效果、標桿項目試點及應用效果 (1 1)案例綜述)案例綜述 為加快車載 RedCap 產業成熟,2024 年中國移動在上海、重慶兩地啟動車聯網測試項目。測試區域與路線包括人口密集區域、城市高架路、高速公路、城市下沉路段/隧道等多種常見道路場景,測試路線總長大于 50 公里,車速范圍 10km/h120km/h。中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 40(2 2)網絡及應用部署情況)網絡及應用部署情況 本項目在測試路段基于中國移動 5G 現網基站站址連片開通 RedCap 功能,形成 RedCap 連續組網。(3 3)應用效果)應用效果 本項目首次基于 RedC
109、ap 商用網絡開展車聯網性能測試。測試結果表明車載T-Box 700MHz 最大上下行速率達到 98/203Mbps,可有效滿足車聯網典型業務需求,包括車輛娛樂音視頻、OTA 加載、語音交互、監管數據回傳等業務場景的需求。具體測試結果如表 20 所示。表 20 車聯網測試結果 頻段 上行/下行 RSRP(dBm)最大速率(Mbps)700MHz(單 BWP)上行-65 98 下行-64 203 4 4、經驗總結及展望、經驗總結及展望 隨著車載業務的多樣化發展,及面向商用的 RedCap 車規級終端持續成熟,RedCap 可有效保障多種車載業務的通信需求,未來將作為車聯網 4G 升級 5G 的低
110、成本首選技術,有望在中低端車型實現規模應用。3.2.8 消費電子消費電子 1 1、行業場景及需求綜述、行業場景及需求綜述 (1 1)行業場景)行業場景 可穿戴設備是當下消費電子市場中熱門的產品類型,雖然市場規模相較手機而言還較小,但市場年增長率高,未來將是僅次于手機的第二大消費類終端。根據 TSR 統計數據,全球蜂窩智能穿戴設備每年的新增出貨量以數千萬量級穩步增長,其中,中國市場占比 30%,預計到 2025 年,中國蜂窩智能可穿戴設備出貨量將超過 8000 萬。(2 2)業務需求與痛點分析)業務需求與痛點分析 可穿戴設備包括智能眼鏡、智能手表等,如圖 32 所示,該類設備有如下三方面需求:一
111、是小型化需求小型化需求,為保障佩戴的舒適度、便捷性,智能眼鏡、手表、手環等可穿戴設備需要輕量化、小尺寸。二是低功耗需求低功耗需求,可穿戴設備采用電池供電,為提升用戶使用的便捷性,希望盡量延長設備的待機時長,因此對于通信模組功耗有較高要求。三是高移動性需求高移動性需求,可穿戴設備用戶在戶外活動、乘坐交通工具等場景具有中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 41 高移動性,對網絡廣覆蓋有較高要求,以保證業務體驗的連續性。當前主流可穿戴設備主要采用 4G Cat 4 或 Cat 1/1bis 技術,隨著 5G 技術的普及,將 5G 技術應用于可穿戴不僅能夠滿足用戶對現有可穿戴產
112、品更新換代的需求,還可進一步賦能 AR 等新形態可穿戴設備發展。相較于傳統 5G 終端,RedCap 通過帶寬、收發天線數等剪裁實現終端尺寸大幅減小及功耗有效降低,通過引入 5G R15/R16/R17 功耗優化特性可實現比 4G 更加節電,電池續航能夠持續幾天甚至 1-2 周,在可穿戴設備市場具備較大的應用潛力。圖 32 可穿戴場景示意圖 可穿戴設備的業務主要以視頻通話、信息訪問為主,總體對網絡的流量壓力、業務時延要求等不高,與手機應用相當,各個業務場景對于 RedCap 模組的需求如表 21 所示。表 21 可穿戴業務需求 應用場景 子業務 帶寬 時延 可靠性 備注 可穿戴設備 智能手環
113、5-10Mbps 1s 99.9%低功耗 智能手表 10-20Mbps 1s 99.9%低功耗、定位 智能眼鏡 20-30Mbps 1s 99.9%低功耗 2 2、端到端解決方案、端到端解決方案 (1 1)終端層)終端層 RedCap 可穿戴終端需滿足小尺寸、低功耗、支持語音/視頻等需求,具體參考如下:小尺寸小尺寸:可穿戴產品一般要求輕量化,RedCap 1T1R 能夠滿足可穿戴小尺寸需求。低功耗低功耗:RedCap 終端支持 C-DRX、WUS 等低功耗功能,延長待機時間。語音語音/視頻視頻:對于支持 IMS 語音功能的 RedCap 終端,支持 VoNR 和 VoLTE 語中國移動 5G
114、輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 42 音,支持 EPS Fallback 流程,回落至 4G 采用 VoLTE 業務,當通話結束后終端自主返回 NR 等。對于支持 ViNR 視頻通話功能的 RedCap 終端,支持 H.264 視頻編解碼等。(2 2)網絡層)網絡層 可穿戴產品為人網用戶,與人活動軌跡強相關,對網絡連續覆蓋要求比較高,RedCap 實現連續覆蓋部署,支持同頻、異頻、4G/5G 異系統的互操作,實現用戶在移動過程中無業務中斷感知。在用戶密集場景,比如大型商圈、演唱會場館等,RedCap 可通過支持多 BWP 實現系統容量倍增,滿足大容量需求。另外,核心網復用 ToC
115、 核心網實現業務的疏通,滿足國家安全監管要求,同時根據業務需求,引入網絡智能化,為特定客戶的特定業務提供速率、時延保障。(3 3)平臺層)平臺層 可穿戴產品平臺層能夠實現設備管理、用戶健康數據等信息管理及分析、實時定位數據管理及分析、異常告警等功能,滿足對用戶的健康監測、人員實時定位以及更多場景分析等。3 3、標桿項目試點及應用效果、標桿項目試點及應用效果 預計 2025 年有可 RedCap 穿戴產品上市,RedCap 可穿戴產品與傳統手機用戶共用大網,當前中國移動已基于現網完成拉網測試,速率、時延、移動性、VoNR等驗證結果參考 2.1.1 網絡能力。4 4、經驗總結及展望、經驗總結及展望
116、 RedCap 可穿戴產品利用 5G 現網,但 RedCap 具有低成本、低功耗的優勢,便于未來推廣及發展 RedCap 可穿戴產品,也將助于 5G 規模發展及應用。4.4.愿景及展望愿景及展望 RedCap是新型基礎建設的重要組成部分,將在構建新型物聯網基礎設施、賦能傳統行業數字轉型中發揮重要的作用,促進實體經濟和數字經濟深度融合,支撐制造強國和網絡強國建設。隨著RedCap技術的不斷成熟和廣泛應用,RedCap技術將廣泛應用于可穿戴設備、移動辦公、智能家居等領域,提升人們的生活品質和便利性;同時,RedCap技術還將為工業物聯網、智慧城市、公共安全等領域提供更加高效、智能的解決方案,促進傳
117、統行業數字化轉型等。未來,中國移動將持續擴大網絡覆蓋,深入RedCap技術研究及演進,提供更先進的網絡技術;強化端到端產業協同,豐富終端類型和產品形態,進一步下探RedCap模組價格,增強RedCap終端與行業的適配性,孵化更多RedCap行業解決方案;加強中國移動RedCap服務體系構建,持續推進平臺優化、產品升級、測試完備等,為行業落地提供優質服務,加速萬物智聯的新時代。中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 43 縮略語列表縮略語列表 縮略語 英文全名 中文解釋 3GPP 3rd Generation Partnership Project 第三代合作計劃 4G T
118、he 4th Generation Mobile Communication 第四代移動通信 5G The 5th Generation Mobile Communication 第五代移動通信 5GC 5G Core Network 5G 核心網 5QI 5G QoS Identifier 5G 服務質量標識符 AAA Authentication Authorization Accounting 認證、授權、計費 AF Application Function 應用功能 APP Application 應用程序 AR Augmented Reality 增強現實 BWP Bandwidth
119、 part 部分帶寬 CAG Closed Access Group 封閉式接入組 Cat4 Category 4 終端等級 4 CPE Customer Premises Equipment 用戶駐地設備 DMZ Demilitarized Zone 非軍事化區,一種網絡安全架構的一部分 DNN Domain Name Network 域名網絡 DRX Discontinuous Reception 非連續接收 DTU Data Transfer Unit 數據傳輸單元 eDRX Extended Discontinuous Reception 增強的不連接接受技術 EHS Environm
120、ent Health Safety 環境、健康、安全 eRedCap Enhanced Reduced Capability NR 演進的 RedCap 技術 FDD Frequency Division Duplexing 頻分雙工 FlexE Flexible Ethernet 靈活的以太網 FTU Feeder Terminal Unit 饋線終端單元 IMEI International Mobile Equipment Identity 國際移動設備識別碼 IoT Internet of Things 物聯網 IP Internet Protocol 網際互連協議 IPSec IP
121、Security IP 安全協議 IT Information Technology 信息技術 L2TP Layer Two Tunneling Protocol 第二層隧道協議 LAN Local Area Network 局域網 LTE Long Term Evolution 長期演進 MAC Media Access Control 介質訪問控制 MCS Modulation and Coding Scheme 調制與編碼策略 中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 44 MEC Mobile Edge Computing 邊緣計算技術 MES Manufactur
122、ing Execution System 制造執行系統 MiFi Mobile WIFI 無線數據終端 MTN Metro Transport Network 城域傳輸網絡 NB-IoT Narrow Band Internet of Things 窄帶物聯網 NMS Network Management System 網絡管理系統 NR New Radio 新空口 OT Operational Technology 運營技術 PDU Protocol Data Unit 協議數據單元 PMU phasor measurement unit 同步相量測量單元 PRB Physical Reso
123、urce Block 物理資源快 PTW Paging Time Window 尋呼時間窗口 QAM Quadrature Amplitude Modulation 正交振幅調制 QCI QoS class identifier QoS 類標識符 RAN Radio Access Network 無線接入網 RB Resource Block 資源塊 RedCap Reduced Capability 輕量能力 RLC Radio Link Control 無線鏈路控制協議 RSRP Reference Signal Received Power 參考信號接收功率 RTU Remote Ter
124、minal Unit 遠程終端設備單元 SIB System Information Block 系統信息塊 SINR Signal to Interference&Noise Ratio 信干噪比 SOC System on a Chip 系統級芯片 SR Scheduling request 調度請求 TDD Time Division Duplexing 時分雙工 toB To Business 面向企業 toC To Customer 面向個人 TSN Time Sensitive Network 時間敏感網絡 UDM Unified Data Management 統一數據管理 UE
125、 User Equipment 用戶設備 UEG User Equipment Group 用戶設備組 ULCL UpLink Classifier 上行鏈路分類器 UPF User Plane Function 用戶面功能 URLLC Ultra-Reliable Low Latency Communication 超可靠低時延通信 V2X Vehicle to Everything 車聯萬物 VN Virtual Network 虛擬網絡 VPN Virtual Private Network 虛擬專用網絡 VxLAN Visual eXtensible Local Area Networ
126、k 虛擬擴展本地局域網 中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 45 參考文獻參考文獻 1中國移動 5G RedCap 技術白皮書,中國移動,2022 2中國移動 5G RedCap 技術產業白皮書,中國移動,2023 35G RedCap 輕量化通用模組技術要求白皮書,中國移動,2023 45G 輕量化可穿戴類終端技術要求白皮書,中國移動,2023 55G RedCap 應用案例集,GSMA,2024 6中國移動泛終端產品白皮書(2024 年版),中國移動,2024 中國移動 5G 輕量化技術(RedCap)行業解決方案白皮書 46 參編單位及人員參編單位及人員(排名不
127、分先后)中國移動計劃建設部:張鵬、李繼、池剛毅、黎丹、馬洪源 中國移動政企事業部:李曉凡、張海濤、何詩文、伏星、王薇 中國移動網絡事業部:金文研、蘇翰、唐勇 中國移動研究院:曹蕾、馬新利、劉雅、陸松鶴、江天明、谷群 中國移動設計院:湯利民、徐德平、孫璇、曹祿、施春紅、馮志強、孫遜、宋旭光、王嘉祺 中移物聯網公司:全建斌、楊飛、孫力、程超、王云飛 中國移動終端公司:崔芳、王世英、賴勛國 中國移動河北公司:蘇玉紅、張利春、閆卓旭、李卓、高科、袁牛濤 中國移動上海公司:丁杰、喬子金、李俊杰、許林森 中國移動江蘇公司:彭大鳳、丁智、柏樺、遠岸欣、周偉杰、李凌 中國移動浙江公司:孫赟、樓堅、求麗軍、徐林忠、沈秋泉、王科鉆 中國移動福建公司:鄭朔毅、方騰、劉昌海、溫國曦、吳筱岑、李華木 中國移動山東公司:呂雪峰、孫茂琰、賈永超、王永鵬、程磊、許澤政、孫洪凱 中國移動河南公司:趙小強、王飛、王曉璇、張樂、王以慷、李毅瀟、張崢 中國移動湖北公司:桂鹍鵬、陳峰、鄒東伯、劉姍姍、宋佩芳、丁益 中國移動廣東公司:黃海暉、宋坤、陳安華、黃超平、溫上東 中國移動重慶公司:李丹、楊玉東、彭韜、周徐、周守義 中國移動四川公司:白慶、張韜、常爽、屈希比 中國移動云南公司:韓驥、幸鋒、張玫、李茜、楊曉康、楊謙瑞