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我国5G商用四年以来，5G应用呈现“百花齐放”的发展态势，应用案例累计超过5万个，已融入97个国民经济大类中的60个，覆盖国内31个省、直辖市、自治区和香港、澳门特别行政区以及中国台湾，我国5G应用整体进入规模化发展的关键期。
在5G应用推广过程中，终端成为5G与行业融合的“锚点”，融合终端的成本高、研发难等问题成为制约5G应用规模化的主要因素，而芯片成本高、功能冗余、生态缺乏又成为其中的关键。
为了打破这个产业瓶颈，大力推动5G应用规模化发展，工业和信息化部近日组织起草了《关于推进5G轻量化（RedCap）技术演进和应用创新发展的通知（征求意见稿）》（以下简称《通知》），并公开征求社会各界意见，此举的重要目的之一在于凝聚“产学研用”共识，汇聚各方力量共同推进5G轻量化（RedCap，ReducedCapability）芯片技术演进、产品研发并构建丰富的产业生态，实现芯片的低价、高质量供给，降低行业5G应用成本。
5G轻量化芯片应运而生，技术和产业加速推进
5G轻量化技术是3GPP针对中高速连接专门立项研究的一种新技术标准，是简化版的5G。5G RedCap在Sub-6GHz频段的带宽只有传统5G的1/5，即20MHz；减少了终端接收天线数量和MIMO层数，支持“1收”或“2收”；最大调制阶数从256QAM降至64QAM，并支持半双工模式等。通过对硬件及功能的精简，5G RedCap模组的成本相比现有5G模组降低了一半，规模商用的模组价格可以与Cat.4相当，并使5G模组成本在未来三年内下降到100元以下。
为什么要推出5G轻量化技术呢？这是因为在5G应用的前期推广过程中，行业应用市场呈现规模大、碎片化严重、行业终端类型多、价格敏感等特点，且80%以上的应用场景不需要使用5G的全部功能及性能。
因此，供给侧企业短时间内无法通过规模出货来降低成本，需求侧企业又不想为冗余功能及性能买单，这就造成5G以模组方式与行业终端融合时，垂直行业都觉得贵，不愿意使用5G。
据信通院发布的行业终端成本分析，在通信方面，5G模组成本的70%来自于芯片，芯片的价格直接决定了垂直行业使用5G的硬件成本，因此需要对现有5G进行精简。
面对产业诉求，3GPP在R17版本中规划了5G RedCap标准，已于2022年6月冻结，该标准规定了5G RedCap的技术指标、能力，并明确5GRedCap主要面向可穿戴设备、工业传感器和视频监控三类业务。
3GPP R17版本的冻结标志着5G RedCap正式进入产业化阶段。从往年标准和芯片的发展情况看，标准冻结到芯片落地的周期是2年左右，但对于5G RedCap，我国产业界呈现加速推进的态势。
在产品研发方面，2022年11月，我国IMT-2020（5G）推进组完成5G RedCap各项关键技术试验。华为、中兴通讯、中信科移动、爱立信和诺基亚贝尔等5家网络设备厂商，完成了网络侧的5G RedCap关键技术功能和外场性能验证；紫光展锐、翱捷科技、vivo、必博科技等国内芯片及终端厂商，基于5GRedCap测试终端或原型验证平台完成了关键技术功能验证。
在产业生态方面，2023年我国5G RedCap产业生态初见端倪。在芯片方面，高通、联发科技、紫光展锐、翱捷科技等主流芯片企业积极投入研发；在模组方面，中国电信、中国移动、中国联通、移远通信、美格智能、广和通、鼎桥等企业的5G RedCap模组陆续问世；在终端方面，大华、南瑞、利尔达、宏电、四信、中微普业等终端企业相继推出5G RedCap终端20余款。此外，在产品落地验证方面，国内四大运营商携手华为、中兴通讯以及终端合作伙伴，围绕电力、工业、视频监控等重点领域完成10余次5G RedCap试商用现场验证。
明确三大发展目标，推动5GRedCap技术演进和应用创新
虽然5G RedCap在技术和产业方面的探索实践不少，但业内对其发展规模和前景一直存在较多争议，这是市场碎片化、投资回收长期化及前景不确定性等因素导致的。为此，《通知》从技术产业、应用规模、产业生态等方面提出了发展目标，坚定了产业的信心，有利于推动5G RedCap技术演进和应用创新，使之在新型基础设施建设、传统产业转型升级、数字经济与实体经济深度融合等方面发挥积极作用。
《通知》明确了供给侧、需求侧及产业生态培育三方面的发展目标。
一是技术产业稳步发展，为5G RedCap应用提供供给侧的产品保障。《通知》提出，5G RedCap标准持续演进，技术能力满足多样化场景需求，通过形成统一的标准指导终端研发和升级换代，提升产品质量，降低产品成本。同时《通知》还明确提出，要丰富5G RedCap终端类型形态，形成100款以上的商用产品，为5GRedCap应用发展提供充足的产品保障。
二是应用规模持续增长，为5G RedCap应用发展指明行业方向。《通知》提出5GRedCap连接数实现千万级增长的发展目标，激发了终端侧厂商产品研发和生产制造的积极性。通过规划工业、能源、物流、车联网、公共安全、智慧城市等重点应用领域，为5G RedCap应用创新发展指明行业方向；通过打造5个以上实现百万连接的5G RedCap应用领域，起到示范标杆作用，引领5G RedCap应用规模持续增长。
三是产业生态繁荣壮大，保障5G RedCap应用持续快速发展。《通知》提出，建设面向5G RedCap产业发展的技术和应用创新平台、公共服务平台，以共享的理念打破融合研发的技术及产业资源瓶颈。通过构建共享性平台对外提供供需对接通道、产品研发指导、仪器仪表共享等服务，减轻企业参与5G RedCap产业发展的人力、物力成本，加大对创新型中小企业的培育力度，吸引更多企业参与5G RedCap应用发展，繁荣壮大5G RedCap产业生态。
规划七大主要任务，实现5G RedCap规模化落地
为了保障三大发展目标的落地，《通知》从标准制定、产业体系、网络能力、应用创新、示范标杆、生态环境和安全保障七个方面进行了细致的任务规划。
标准是产业统一的基础，也是5G RedCap真正实现落地的技术保障。考虑到5G RedCap真正走进行业，走进各个应用场景，还需要各种适配和演进优化，《通知》提出，制定基于3GPPR17版本的5G RedCap相关行业标准，加强跨部门、跨行业、跨领域5G RedCap融合应用标准制定，保障产业落地。
2023年4月，中国通信标准化协会正式启动了基于3GPP R17版本的RedCap终端设备及基站设备通信行标制定工作。《轻量化（RedCap）终端设备技术要求（第一阶段）》《6GHz以下频段基站设备技术要求（第三阶段）》《轻量化（RedCap）终端设备测试方法（第一阶段）第1部分：功能和网络兼容性测试》《轻量化（RedCap）终端设备测试方法（第一阶段）第2部分：一致性测试》和《6GHz以下频段基站设备测试方法（第三阶段）》等标准预计于今年及明年完成并发布，初步形成指导RedCap技术与产品研发的标准体系。
在行业标准方面，5G应用产业方阵组织国家电网、大华等行业企业，构建跨界的标准研讨及制定机制，针对电力及视频领域需求，组织开展《精简化5G芯片能力和技术要求》等标准的制定工作。
对于未来演进，我国也应依托中国通信标准化协会、5G应用产业方阵等行业组织加强与垂直行业标准化组织协作，以垂直行业需求为牵引，构建跨界融合技术研究及标准制定的新模式，共同推动3GPP R18及后续版本5G RedCap国际标准的制定。
完备的产业体系是高质量供给的基础，网络是5G RedCap应用的基础。《通知》从终端、网络及行业融合三个层面布局，提升5G RedCap产品供给能力和应用基础，旨在构建5G RedCap应用基础保障体系。
在终端方面，鼓励产业链上下游协同联动，推进5G RedCap产品研发和产业化应用，加快RedCap与网络切片、高精度定位、5G LAN（局域网）等5G原生应用结合，丰富终端类型和产品形态，降低芯片、模组成本。在网络层面，虽然我国已建成全球技术最先进、规模最大的5G网络，实现“县县通5G”，但5G网络尚未开展RedCap能力升级，致使5G RedCap应用难以商用；下一阶段应鼓励运营商按照适度超前的原则，分阶段分区域开通5G
RedCap商用能力，推动主要城市实现5G RedCap连续覆盖，提升广域物联业务的连续性和可靠性。
在生态融合方面，开展跨界的5G Inside等生态活动，以及供需对接、产品入库等活动。目前5G应用产业方阵已经联合产业各方开展5G Inside系列活动，在电力、视频等领域开展了供需对接活动，三大运营商也已经开展5G
Inside产品推荐等活动。应用是5G RedCap规模化量产的产业牵引力，示范标杆是5G RedCap应用的直接引导。
《通知》从行业应用、个人应用和标杆先行三个方面，积极拓展市场空间，树立应用示范标杆，形成可复制推广的解决方案，实现5G RedCap规模化应用。在行业应用方面，通过征集5G RedCap解决方案，打造场景化解决方案，赋能行业数字化转型，推动工业、能源、物流、港口、车联网、公共安全、智慧城市等领域的5G RedCap应用拓展。
在个人应用方面，推动可穿戴、智能家居等新型终端向5G RedCap演进升级，探索5G个人应用创新。在标杆先行方面，一是推动行业领军企业打造模式创新、成效显著、易复制推广的5G RedCap应用示范标杆，通过“头部效应”，形成规模化应用。二是通过“绽放杯”5G应用征集大赛、案例征集等活动，聚集优秀案例和资源，树立先进典型，引导各行业应用创新发展，加快形成一批实现百万连接的5G RedCap应用示范标杆。
目前5G应用产业方阵正在进行5G RedCap场景化需求及解决方案的研究和标准化工作，发布《精简化5G芯片视频及电力应用白皮书》等，并在第六届“绽放杯”5G应用征集大赛中设置“5G应用融合产品专题赛”，培育并筛选5G RedCap相关产品及解决方案。生态是产业发展的基础，是产业繁荣的保障。
《通知》提出，构建融通发展的5G RedCap生态环境，形成多种公共服务创新平台，鼓励行业领军企业发挥产业优势，构建资源共享型公共服务平台，培育5G RedCap创新型中小企业，形成大中小企业融通发展格局；鼓励基础电信企业、科研机构建设产业生态公共服务平台，发挥IMT-2020（5G）推进组引导作用，持续推进规范制定、技术试验等相关工作，加速5G RedCap从标准向商用迈进；依托5G应用产业方阵，推动各5G创新中心搭建5G RedCap应用测试床，提供技术咨询、测试认证、供需对接等公共服务，定期发布5G RedCap解决方案商名录与典型应用解决方案，发布5G RedCap产品目录，提升5G行业终端的行业辨识度与市场认可度。
IMT-2020（5G）推进组明确了我国5G RedCap技术试验规划包括制定试验规范和构建测试环境两部分，并分两个阶段组织5G RedCap技术与产品测试。2022年面向典型应用场景，IMT-2020（5G）推进组制定关键技术测试规范，开展芯片终端和终端原型样机测试；2023年面向商用需求，重点验证5GRedCap商用和预商用设备的端到端功能，以及芯片终端和系统间的互操作能力。
5G应用产业方阵成员单位中国信通院与鼎桥、华为、浙江移动等企业构建了成都及杭州联合实验室，向业界提供5G RedCap模组、终端与解决方案的研发、调测等服务。
安全是5G进入行业的前提，《通知》提出，提升5G RedCap安全保障能力，鼓励产业各界围绕5G RedCap产品新特性，开展终端、网络、平台相关安全标准研制，加强5G RedCap上线和试商用前的安全风险评估，提升5G RedCap安全保障能力。
全面保障，共建5GRedCap创新发展新环境
5G RedCap技术演进和应用创新发展离不开良好的发展环境，《通知》从政策、监测、人才、推广等维度，为5G RedCap提供了良好环境，明确提出鼓励地方政府出台配套政策，支持5G RedCap网络建设、产业培育、应用创新、安全保障和生态构建。
解决5G RedCap融合难、市场难、选品难、成本高的“三难一高”潜在发展瓶颈，全方位推动5G RedCap技术与优势行业融合发展。同步开展5G RedCap发展监测评估，通过常态化跟踪监测产业、网络质量和应用进展，支撑相关政策制定和产业活动，促进5G应用规模化发展。
此外，加强5G跨行业、跨领域的复合人才培养，建立应用推广机制，推动产业各方加强跨行业对接，通过供需对接、测试床、训练营、宣讲会等多种形式，推广各行业5G RedCap应用的成功经验，全面优化5G RedCap应用创新环境和能力。
小结
随着全球5G的大规模商用，5G发展进入应用规模化的“下半场”，高质量、低成本的融合终端成为5G应用规模化的前提，产业界对5G RedCap赋能千行百业寄予厚望，工业和信息化部组织起草的《通知》，将为5G RedCap带来广阔的发展前景。期待在产业各方的共同努力下，5G RedCap能够在5G物联网领域实现“新爆发”，助力5G应用规模化发展。
*本文刊载于《通信世界》总第927期 2023年9月10日 第17期
原文标题：《5G轻量化芯片赋能产业转型升级》
作者：中国信通院5G应用创新中心 杜斌 杜加懂
责编/版式：盖贝贝
审核：舒文琼
监制：刘启诚
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