隨著5G無線通信的推廣,,其標(biāo)準(zhǔn)也在不斷演進(jìn)。5G在最初的標(biāo)準(zhǔn)中,定義了三大類應(yīng)用,,即用于高性功能通信場景的大寬帶高速互聯(lián)eMBB,用于可靠低延遲通信的URLLC,,以及用于超大通信覆蓋面積,,主要針對低成本IoT應(yīng)用的LPWA。這三類應(yīng)用覆蓋并賦能了大量新的應(yīng)用場景,,包括手機(jī),、工業(yè)、IoT的等等,。而在明年即將正式發(fā)布的最新5G標(biāo)準(zhǔn)(3GPP Release 17)中,,則定義了一種更細(xì)化的新5G標(biāo)準(zhǔn),,即Reduced Capacity(RedCap,意為“低容量”),,主要針對對于通信帶寬有一定需求,,但是同時對于成本也有要求的應(yīng)用場景,例如可穿戴設(shè)備,。
從標(biāo)準(zhǔn)的定義上來看,,5G RedCap最主要的不同包括:
帶寬較小:相對于之前的100MHz(FR1)/200MHz (FR2)帶寬,,RedCap的帶寬為20MHz(FR1)/100MHz(FR2),。
調(diào)制方式較為簡單:RedCap使用64QAM,相比之前的256QAM調(diào)制方式來說有顯著簡化,,這意味著無論是射頻部分還是基帶部分的要求都有所降低,。
MIMO簡化:RedCap通常只使用單個射頻鏈路,而傳統(tǒng)5G需要使用2-4層MIMO
RedCap的帶寬雖然較傳統(tǒng)5G要小,,但是它的碼率并不低,,其下行和上行碼率在單鏈路20MHz帶寬的情況下可達(dá)75/50 Mbps。相對地,,4G LTE Cat1在使用20MHz帶寬的時候,,其下行和上行碼率則只有10/5Mbps,可見相對于4G LTE Cat1來說,,RedCap的數(shù)據(jù)率仍然有顯著提升,。
另一方面,相對于傳統(tǒng)5G來說,,RedCap的鏈路復(fù)雜度和成本則有明顯改善,。通過簡化射頻鏈路數(shù)量并簡化MIMO和調(diào)制方式,RedCap的成本根據(jù)3GPP的估計可以減小2-5倍,。另外,,在RedCap標(biāo)準(zhǔn)中還引入了一些節(jié)省功耗的手段(例如延長喚醒間隔),這也將能減小使用RedCap設(shè)備的功耗,。
5G RedCap帶來的新市場機(jī)會
如前所述,,5G RedCap主要針對的是對于帶寬、功耗,、成本等需求都基于eMBB和LPWA之間的應(yīng)用:它的帶寬和通信碼率低于eMBB,,但是遠(yuǎn)高于LPWA;它的功耗和成本高于LPWA,,但是卻又遠(yuǎn)低于eMBB,。目前來看,這樣的需求介于中間的應(yīng)用主要是可穿戴設(shè)備,,以及安防等應(yīng)用使用的視頻監(jiān)控,。
以智能手表為例的可穿戴設(shè)備是RedCap的主要目標(biāo)市場之一,。目前,市面上的支持蜂窩通信的可穿戴智能手表中,,通常使用LTE(主要用于高端手表例如Apple Watch)或更早的標(biāo)準(zhǔn)(例如3G甚至2G GSM,,通常用于中低端手表),但是這樣的標(biāo)準(zhǔn)難以滿足未來智能手表對于通信速度的需求,。例如,,目前已經(jīng)有智能手表支持視頻通話,而未來這樣的需求可能會越來越多,,因此對于蜂窩無線通信的速度會有越來越高的需求,,而RedCap所支持的下行75Mbps的碼率將能更好地支持類似的多媒體應(yīng)用。更重要的是,,視頻通話不僅僅需要較高的下行碼率,,對于上行碼率也有需求,而RedCap在上行碼率上擁有相對LTE cat1高達(dá)10倍的提升,,因此將會成為相關(guān)應(yīng)用較好的選擇,。
另一方面,可穿戴設(shè)備對于復(fù)雜度,、功耗和成本也有其考量,。5G RedCap需要的射頻通信鏈路較為簡單,需要的天線數(shù)目較傳統(tǒng)5G要少,,因此能更好地滿足可穿戴設(shè)備對于尺寸的需求,,同時5G RedCap在成本上和功耗上的優(yōu)勢也會給可穿戴設(shè)備帶來很大幫助。我們認(rèn)為,,隨著5G RedCap在可穿戴設(shè)備上的推廣開,,我們會看到以智能手表為代表的的新一代可穿戴設(shè)備進(jìn)一步智能化(例如可以在5G RedCap較高通信碼率和較低延遲的支持下運(yùn)行在云端的人工智能算法)和多媒體化(例如更高質(zhì)量的視頻通話)。
5G RedCap的另一大應(yīng)用是以安防為代表的的視頻監(jiān)控應(yīng)用,。在這類視頻監(jiān)控應(yīng)用中,最關(guān)鍵的需求是可靠性以及上行碼率,,同時對于成本也有一定考量,。5G RedCap在提供可靠的通信覆蓋的同時,其主要優(yōu)勢在于能提供足夠的上行碼率(50Mbps可以支持高清視頻傳輸),,同時復(fù)雜度也相較于之前的方案(LTE Cat 4)大大改善,。我們認(rèn)為,5G RedCap也將會對于各種智能監(jiān)控,,尤其是在大規(guī)模野外部署的監(jiān)控(例如用于智能農(nóng)業(yè)的視頻監(jiān)控),,起到很強(qiáng)的助推作用,從而讓5G能更好地服務(wù)于這些下一代智能行業(yè)應(yīng)用,。
芯片競爭格局
5G RedCap將會為5G打開全新的市場,,因此可望會成為芯片公司的爭奪目標(biāo),。首先,我們可以大概預(yù)估支持5G RedCap的modem芯片的上市時間,,為此我們可以參考之前第一版5G標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布和之后的芯片上市時間:5G第一版標(biāo)準(zhǔn)于2018年第一季度正式發(fā)布,,而此后modem芯片首發(fā)時間大約是2019年第三季度(高通 X50)和第四季度(高通X55,三星 Exynos S5100,,聯(lián)發(fā)科Dimensity 700),;而5G RedCap預(yù)計于2022年第二季度發(fā)布,因此我們估計芯片將于2023年第四季度左右上市,,因此我們最早可能會在2024年左右看到使用5G RedCap的可穿戴設(shè)備,。
在5G RedCap的芯片競賽中,目前高通是聲勢最大的,。在今年六月底于巴塞羅那舉辦的世界移動技術(shù)大會(Mobile World Congress)中,,高通已經(jīng)展示了其5G RedCap的原型系統(tǒng)。我們估計高通也將延續(xù)其在競爭中首先推出X50 5G modem的勢頭,,可能在2023年首先推出支持5G RedCap的modem芯片,。
除了高通之外,三星估計也會在5G RedCap芯片競賽中扮演重要角色,。三星的智能手表目前在全球智能手表的市場占有率名列前茅,,為了牢牢占據(jù)5G智能手表的市場,我們估計三星支持5G RedCap的芯片也將會在2023到2024年搭配其相關(guān)產(chǎn)品一起推出,。相對而言,,目前智能手表出貨量最大的蘋果是否會使用自研的5G RedCap芯片則存在一定的不確定性。蘋果確實在大力發(fā)展其自研無線通信芯片團(tuán)隊,,但是其5G智能手表是否會首先使用自研的5G RedCap芯片還是會直接采購其他廠商的產(chǎn)品(例如高通),,目前的信息還不足夠我們做出一個較好的判斷。另外,,中國臺灣地區(qū)的聯(lián)發(fā)科預(yù)計也將會在相應(yīng)的時間點推出相應(yīng)產(chǎn)品,。
中國大陸的芯片公司在5G RedCap領(lǐng)域也有很不錯的機(jī)會。從技術(shù)上來說,,5G RedCap芯片的復(fù)雜度略低,,設(shè)計門檻總體來說要低于5G eMMB產(chǎn)品,同時需要的半導(dǎo)體工藝節(jié)點也不一定要最先進(jìn)的節(jié)點,。中國公司同時也有動力去牢牢抓住5G RedCap市場:目前在全球智能手表市場中,,華為和三星以8%的份額并列第二,因此我們認(rèn)為自研5G RedCap芯片對于華為來說將會成為一個能實現(xiàn)差異化競爭的重要砝碼,。同時,,由于5G RedCap需要的射頻前端復(fù)雜度預(yù)期會比傳統(tǒng)5G要低,加之目前離正式上市還有3年時間,我們可能可以樂觀地估計到2024年華為有機(jī)會能推出基于自研芯片加上國產(chǎn)化射頻前端方案的5G RedCap智能手表,。此外,,智能視頻監(jiān)控領(lǐng)域的5G RedCap對于華為來說也將是一個重要的市場,同時由于視頻監(jiān)控對于功耗的需求相對較為寬松,,這更加保證華為即使只能使用成熟工藝(例如16nm)也能設(shè)計出符合需求的5G RedCap芯片,。因此,我們對于華為在5G RedCap芯片領(lǐng)域的前景持較為樂觀的態(tài)度,。除了華為之外,,由于5G RedCap的市場很大,中國大陸的其他無線通信芯片公司(例如紫光展銳)和射頻前端廠商都有希望在未來推出相關(guān)產(chǎn)品,,以幫助中國大陸的芯片行業(yè)真正在5G終端領(lǐng)域的新興市場和應(yīng)用中站穩(wěn)腳跟,,并且逐漸向更高端的市場繼續(xù)發(fā)力。