RedCap (5G Lightweight) -teknologia saavuttaa kustannussäästöjä, pienempää virrankulutusta ja pienempiä laitteiden kokoa koskevat tavoitteet virtaviivaistamalla laitteiden ominaisuuksia ja vähentämällä monimutkaisuutta, säilyttäen samalla 5G:n alkuperäiset ominaisuudet ja saavuttaen tasapainon tekniikan ja kustannusten välillä. Tässä artikkelissa tutkitaan RedCapin ja siihen liittyvien kansallisten politiikkojen teknisiä ominaisuuksia ja yhdistetään ne sähköalan verkkovaatimuksiin analysoidakseen RedCapin sovellus- ja käyttöönottovaihtoehtoja sähköalan eri skenaarioissa sekä tarkastellaan RedCap-teknologian ja -teknologian kehitysmahdollisuuksia sekä operaattoreiden käyttöönottostrategioita.
5G RedCap -teknologian ominaisuudet
Laajentaakseen 5G:n sovellusaluetta IoT-alalla 3GPP jäädytti kesäkuussa 2022 5G R17 -standardin version, joka esittelee 5G RedCap -teknologian, joka vastaa keskinopean ja nopean IoT:n liitettävyystarpeisiin räätälöimällä laitetta. kykyä ja monimutkaisuuden vähentämistä sekä kustannusten alentamista, koon pienentämistä ja virrankulutuksen vähentämistä koskevien tavoitteiden toteuttamista.
Verrattuna 5G NR:ään RedCap on yksinkertaistettu spektrin kaistanleveyden, antennien, virrankulutuksen, modulaation jne. suhteen (kuten taulukossa 1.) RedCapin kaistanleveys FR1-kaistalla on pienentynyt 100 MHz:stä 20 MHz:iin, lähetysten määrää ja vastaanottoantenneja on vähennetty tyypillisestä 4 antennista 2 tai 1 antenniin, ja laskevan siirtotien MIMO-kerrosten enimmäismäärää on pienennetty, mikä alentaa päätelaitteen RF-lähetin-vastaanottimen ja kantataajuuskäsittelymoduulin kapasiteettivaatimuksia. Samanaikaisesti RedCapin korkeimman kertaluokan modulaatio on vähennetty maksimiarvosta 256QAM alaslinkistä 64QAM:iin, full-duplex FDD on vähennetty half-duplex-tilaan ja ominaisuudet, kuten CA (Carrier Aggregation), MR-DC (Dual Connectivity) , ja DAPS (Dual Activation Protocol Stack) on leikattu vähentämään edelleen päätteen suunnittelun monimutkaisuutta ja kustannuksia. Lisäksi RedCap esittelee eDRX- (Extended Discontinuous Receive)- ja RRM-teknologiat (Measurement Relaksaatiomekanismi) IoT:n pienitehoisten vaatimusten täyttämiseksi.
Samalla kun RedCap yksinkertaistaa ominaisuuksiaan, se säilyttää 5G-spesifiset alkuperäiset ominaisuudet, mukaan lukien reunalaskenta, 5G slicing, 5G LAN, 5G matala latenssi, 5G lokalisointi, 5G tarkka ajoitus ja muut ominaisuudet, jotka voivat täyttää teollisen Internetin, videon verkon suorituskykyvaatimukset. valvonta, älykäs verkko, telematiikka ja muut teollisuuden sovellukset.
Verrattuna 5G NR:ään RedCap voi tehokkaasti hallita kustannuksia, vähentää virrankulutusta ja pienentää kokoa; Verrattuna 4G LTE:hen, RedCapilla on 5G suuren kaistanleveyden ja alhaisen latenssin ominaisuudet, ja se saavuttaa myös tasapainon suorituskyvyn, toiminnallisuuden ja kustannusten välillä, mikä ratkaisee vertikaalisten teollisuudenalojen 5G-sovellusten tärkeimmät ongelmakohdat ja tarjoaa enemmän mahdollisuuksia 5G-teollisuuden sovelluksia suuressa mittakaavassa.
RedCap-käytännön tausta
5G RedCap on keskeinen teknologia 5G-sovellusten popularisoinnissa keskinopeiden ja nopeiden IOT:n alalla, mikä edistää entisestään 5G:n tukemien perinteisten teollisuudenalojen muutosta ja päivittämistä sekä digitaalisen talouden syvällistä integraatiota ja reaalitaloutta.
Kiina pitää 5G RedCapin kehittämistä ja soveltamista erittäin tärkeänä.2023 Teollisuus- ja tietotekniikkaministeriö julkaisi lokakuussa 2023 tiedonannon 5G Lightweight (RedCap) -teknologian kehityksen ja sovellusten innovatiivisen kehittämisen edistämisestä, jossa esitettiin nimenomaisesti että vuoteen 2025 mennessä 5G RedCap -teollisuuden kokonaiskapasiteettia parannetaan merkittävästi, uusia tuotteita ja uusia toimintatapoja ilmaantuu edelleen, konvergenssisovellusten skaalaa päivitetään ja tietoturvakapasiteettia synkronoidaan. Niistä 5G RedCap -mittakaavapeitto toteutuu maakuntatason yläpuolella olevissa kaupungeissa valtakunnallisesti ja 5G RedCap -yhteyksien määrä kasvattaa kymmenen miljoonaa.
Kiihdyttääkseen 5G:n innovatiivista kehitystä ja edistääkseen 5G RedCapin kaupallista prosessia vakaasti ja järjestelmällisesti teollisuus- ja tietotekniikkaministeriö julkaisi huhtikuussa 2024 tiedonannon 5G Lightweight (RedCap) -tekniikan toteuttamisesta toimenpiteiden avulla. 2024, joka määrittelee avaintyöt seitsemällä standardien, verkkojen, sirujen, moduulien, päätteiden, sovellusten ja takuiden osa-alueilla ja luo vankan pohjan popularisoinnille ja Tämä on luonut vankan pohjan 5G RedCapin popularisoinnille ja soveltamiselle. teknologiaa Kiinassa.
RedCapia voidaan käyttää laajalti sähkövoimassa, turvassa, ajoneuvojen verkotuksessa, teollisessa digitaalisessa kaivostoiminnassa ja muilla aloilla. Digitaalisen talouden nopean kehityksen myötä alan kysyntä 5G RedCapille on vahvistunut. Markkinatutkimusyritys Counterpoint Research ennustaa, että 5G RedCap -moduulit muodostavat 18 prosenttia kaikista matkapuhelinten IoT-moduulitoimituksista vuoteen 2030 mennessä. Toinen yritys, IoT Analytics, ennustaa, että 5G-yhteensopivien IoT-moduulitoimitusten osuus markkinoista vuonna 2026 on 16 prosenttia. RedCap avainroolissa.
Poliittisen johtajuuden ja markkinakysynnän kaksoissysäyksen alaisena 5G RedCap -teknologia kehittyy yhä kypsempään, sovellusskenaariot ovat runsaampia, mikä aloittaa nopean kehityksen kultaisen ajanjakson.
Testiohjelma
Tämä testi ottaa käyttöön integroidun teknisen ratkaisun "pää, verkko ja teollisuus", jossa 5G RedCap -päätteet otetaan käyttöön päätepuolella, yhdistetään jakelun FTU:t (jakelukytkimien valvontapäätteet), DTU:t (langattomat päätteet), energianohjaimet ja muut laitteet; verkon puolella on avattu 5QI soft slices ja RB resurssit varattu 1% hard slices vastaavasti, ja tuotannonohjausalueen erityinen UPF (user-facing function) on kytketty sähkönjakelun pääasemaan ja valvontakeskukseen. tuotannon valvonta-alue. UPF (käyttäjätasotoiminto) on omistettu tuotannonohjausalueelle, jotta voidaan toteuttaa yhteys tuotannonohjausalueen sähkönjakelun pääasemaan ja valvontakeskukseen. Eri tekniikoiden, kuten RedCap/5G NR, soft slicing/hard slicing jne., vertailutestin avulla se varmistaa sovellusten, kuten jakelun kolmen kaukosäätimen, verkkovalvonnan, hajautetun FA:n jne., normaalin toiminnan palvelupuolella.
Määritettyään testiskenaarion ja -sijainnin operaattori valitsee lähellä olevan 5G-tukiaseman ottaakseen RedCap-toiminnon käyttöön ja määrittää 5QI soft slices ja RB-resurssit, jotka on varattu 1 % hard slices -verkon puolelta, vastaavasti. Testaajat asentavat teho RedCap -päätteitä ja virittävät liitännät liitäntöjen ja virranjakelu-FTU:iden, PMU:iden (power management units) laitteiden ja sähkönjakelun pääaseman välillä palvelun vertailutestin suorittamiseksi.
Testitulokset
Testi sisältää vertailutestejä RedCap-päätteestä 5G NR -päätteellä ja 4G-päätteellä, pehmeä viipalointi kovalla viipaloimalla sekä palvelun kiireinen aika tyhjäkäynnillä ja muut skenaariot.
1. Testityyppi: 5G hard slicing ja 5G soft slicing viivevertailu
Testauspalvelumalli: yhden käyttäjän Ping 255 tavua paketteja, 1 0 0 ms lähetysväli, yhteensä 7000.
Testitulokset osoittavat, että kovan viipaloinnin keskimääräinen viive on 60 % pienempi kuin pehmeän viipaloinnin. Kun 5G-verkkopalvelu on ruuhkautunut, hard slicingin maksimiviive on 62 ms, mikä voi tehdä tehopalvelun viiveestä ja luotettavuudesta ennallaan; Pehmeässä viipaloinnissa on suuri viive kiireisenä aikana, mikä vaikuttaa palvelun laatuun.
2. Testityyppi: 5G soft slicing ja 4G viive vertailu
Testitulokset osoittavat, että 4G-kaistanleveys on pieni ja ilman viipalointitekniikkaa on helppo luoda ruuhkaa, mikä johtaa pakettien katoamiseen ja suuriin viiveisiin. 5G RedCap soft slicing ei aiheuta pakettihäviöitä kaikissa skenaarioissa, ja pingin onnistumisprosentti on 100 %.
Jakeluverkon säännöllisen suojauspalvelun käsittelyajan (mukaan lukien kytkimen laukaisuaika) edellytetään olevan Alle tai yhtä suuri kuin 100 ms, ja ottaen huomioon, että jakeluverkon automaatiojärjestelmässä on enemmän kytkinkaskadeja, yleinen vaatimus on, että palvelun suorittaminen ajan tulee olla pienempi tai yhtä suuri kuin 150 ms.Kuten testituloksista voidaan nähdä, RedCap-pääteverkkoon pääsyn onnistumisprosentti, tietojen lataamisen onnistumisprosentti ja etäkomentojen antamisen onnistumisprosentti ovat kaikki 100 % ja avainindeksit kuten pääsyviive, tiedon latausnopeus ja latausnopeus täyttävät kaikki sähköntuotannon vaatimukset. Pääsyviive, tiedonsiirto, latausnopeus ja muut avainindikaattorit täyttävät tehontuotannon ohjausliiketoiminnan laatuvaatimukset.
Sähkönjakeluskenaario on sovelletuin ja edustavin skenaario sähköntuotannon ohjausalueella. Yllä oleva sähköverkkovaatimusten analyysi ja palvelutestit osoittivat, että 5G RedCap -teknologia pystyy täysin täyttämään tehopalvelun vaatimukset.
RedCap Power Industry -skenaariot
Rakentaa uudentyyppinen sähköjärjestelmä ja toteuttaa puhtaan ja vähähiilisen sähköntuotannon, turvallisen ja tehokkaan siirron ja muuntamisen, joustavan ja luotettavan sähkönjakelun sekä monipuolisen ja ystävällisen sähkön käytön tavoitteet, kaikkialla läsnä oleva, erittäin luotettava, erittäin turvallinen ja taloudellinen viestintäverkko tarvitaan. 5G RedCap -teknologialla voidaan käyttää uudelleen olemassa olevaa kypsää 5G-verkkoa, antaa täyden pelin verkon mittakaavavaikutukselle ja tehostaa jokaista sähköjärjestelmän linkkiä edullisilla, alhaisella virrankulutuksella ja korkealla luotettavuudella.
Hajautettu uuden energian sähköntuotanto
Uudet energialähteet, kuten aurinkosähkö ja tuulivoima, ovat puhtaita ja vähähiilisiä, mutta ne ovat herkkiä sään vaikutuksille ja niille on ominaista satunnaisuus ja epävakaus. Uuden energiantuotannon osuuden kasvaessa edelleen verkon kulutus, säätökapasiteetti on vakavien haasteiden edessä. Perinteinen manuaalinen ohjausmenetelmä "tuulen ja valon hylkääminen" ongelma ilmenee ajoittain, tarve käyttää teknisiä keinoja sen älykäs ohjaus. Uudet energiakenttäasemat ovat laajalle levinneitä ja laajuudeltaan suuria, ja langallisen valokuituverkon korkeat kustannukset ja pitkä rakennusaika ovat johtaneet alhaiseen kenttäasemien ohjaukseen joillakin alueilla.
PV-sähköntuotannon tiedonkeruu- ja ohjauskäskytiedot ovat yleensä välillä 20k-100kbit/s. 5G RedCap kerää kaikenlaista dataa inverttereistä, konvergenssilaatikoista, energian varastointiasemista, säteilyttimistä, meteorologisista laitteista, mittareista jne., aurinkosähköasemien tila voidaan havaita reaaliajassa; 5G RedCapin kautta telemoottoreiden, AGC:iden ja muiden laitteiden telakointiin, kaukosäätöön ja -hallintaan sekä aurinkosähköverkkoyhteyden älykkääseen käyttöön ja ylläpitoon voidaan toteuttaa, mikä voi ohjata aurinkosähköasemia tehokkaasti ja tehokkaasti. 5G RedCapin avulla voidaan toteuttaa kauko-ohjaus ja älykäs käyttö ja ylläpito, mikä parantaa tehokkaasti aseman sähköntuotannon tehokkuutta ja verkkoyhteyden turvallisuutta.
Voimansiirtolinjan tarkastus
Voimansiirtolinjoissa on monia pisteitä ja pitkiä linjoja, jotka ovat alttiita ulkoisille vaurioille, vieraiden esineiden oikosulkulle, korroosiolle ja katkenneiden säikeiden uhkalle, tulipalon ja savun vaaralle jne. Perinteinen manuaalinen tarkastustyömäärä, alhainen hyötysuhde ja suuri riski. Perinteinen manuaalinen tarkastustyömäärä, alhainen tehokkuus, suuri riski, jokainen voi tarkastaa vain 10 kilometriä tai 3–4 tornia päivässä.
Drooniin asennetun 5G RedCap -moduulin avulla automaattista tarkastusta varten voi toteuttaa älykkään tarkastusvideon tekoälytunnistuksen, palata reaaliaikaisesti löystyneiden, irti, korroosion ja muiden poikkeamien oikea-aikaiseen havaitsemiseen, ja sitten hälyttää ja näyttää vian sijainnin tarkasti. . 5G-omistettu verkko voi varmistaa drone-lennon turvallisuuden, tarkastusvideon reaaliaikaisen siirron; AI älykäs tunnustaminen voi olla milloin tahansa löytää piilotettu vaara, niin että havaitsemistehokkuus kasvoi useita kertoja. Drone-ohjaukseen ja kuvansiirtoon tarvittava kaistanleveys on 3M~5Mbit/s, ja aikaviive on alle 100ms, RedCap pystyy täysin täyttämään verkkovaatimukset ja virrankulutus on pieni, mikä voi pidentää dronin kestoaikaa. 5G-drone-tarkastus voi parantaa tarkastuksen tehokkuutta ja säästää tarkastuskustannuksia.
Sähköaseman käyttö ja huolto
Sähköasemat ovat sähköjärjestelmän keskeisinä solmukohtina sähköjärjestelmän toiminnan seurannan painopiste. Ulkoasemat ovat alttiita äärimmäisille sääolosuhteille ja vaativat säännöllistä mittarilukemien, kytkimien asentojen, laitteiden lämpötilojen ja muun tilan tarkastusta ja seurantaa. Koska sähköaseman tarkastukset ovat toistuvia, 5G-tehorobotit ja 5G HD -kamerat voidaan ottaa käyttöön älykkäiden ja automaattisten päälaitteiden, välityshuoneiden, liitäntäkoteloiden ja muiden tilojen sekä asemaympäristön tarkastusten tekemiseen korvaten O&M-henkilöstön päivittäisissä tarkastuksissa. , lämpötilamittaukset, mittarilukemat ja muut toistuvat tehtävät, jotka luovat olosuhteet O&M-henkilöstölle miehittämättömien etätarkastusten tekemiseen, mikä parantaa tehokkuutta ja vähentää paikan päällä tapahtuvan toiminnan riskiä.
Tehonjakeluautomaatio
Sähkön kysynnän ja uuden liiketoiminnan lisääntyessä jakeluverkot kohtaavat ongelmia, kuten suuri tiedonkeruun kysyntä, monet piilovirheet ja vaikeat päivittäiset tarkastukset. Hajautettu FA, jakelu-PMU, jakelun kolmikaukosäädin, älykäs asema, jakeludifferentiaalisuoja ja muut laitteet vastaavat pääasiassa jakeluverkon keräämisestä ja tunnistamisesta, vian sijainnista sekä eristämisestä ja palautuksesta, mikä on avain virtalähteen laadun takaamiseen. , toiminnan tehokkuutta ja käyttökokemusta, ja tällaisilla laitteilla on laaja valikoima pisteitä, ja niillä on korkeammat vaatimukset viestintäviiveelle ja -turvallisuudelle.
"5G RedCap+Hard Slicing" -järjestelmään perustuva jakeluautomaatio voi tukea erittäin luotettavaa jakelusuojausta, ja matalan latenssin ja erittäin luotettavan verkkosiirron ansiosta se voi toteuttaa nopean vian paikallistamisen ja eristyksen palautuksen, tarkan kuormituksen ohjauksen, reaaliaikaisen videovalvonnan ja viime kädessä saavuttaa tavoite sähköverkon turvallisuuden ja luotettavuuden takaamisesta ja palvelun laadun parantamisesta.
RedCap teollisuus kehitys tutkimus
Tällä hetkellä suuret siruyritykset, kuten Qualcomm, MediaTek, Hesi ja Zilight Spreadtrum, ovat peräkkäin tuoneet markkinoille RedCap-sirualustoja, ja yritykset, kuten TD Tech, Lierda, Shifted Telecom, CommuniLink ja China Mobile Internet of Things (CMIG) ovat julkaisseet lisää. yli 20 RedCap-moduulia ja yli 30 päätelaitetta, kuten DTU:ita ja kameroita, on tuotu markkinoille peräkkäin. Nanrui, Smartcore, Unicom, CMO ja muut valmistajat ovat tuoneet markkinoille erilaisia RedCap-päätteitä, jotka on omistettu sähkövoimalle, ja ne on kaupallisesti todennettu sähköverkossa. Vuoden 2024 loppuun mennessä RedCap-moduulin hinnan odotetaan laskevan alle 200 RMB:iin ja päätteen hinnan alle 900 RMB:iin. RedCap ohjaa laajamittaista 5G-sovellusten kehitystä terminaalien kustannusetuilla, ja teollisuuden ekosysteemit, kuten RedCap-sirut, moduulit, terminaalit ja sovellukset, johtavat RedCapin puhkeamiseen.