RedCap (5G Hafif) teknolojisi, cihaz yeteneklerini düzene sokarak ve karmaşıklığı azaltarak maliyet tasarrufu, daha düşük güç tüketimi ve küçültülmüş cihaz boyutları hedeflerine ulaşırken, 5G yerel yeteneklerini koruyarak teknoloji ve maliyet arasında bir denge sağlar. Bu makale, RedCap'in teknik özelliklerini ve ilgili ulusal politikaları inceler ve bunları enerji sektörünün şebeke gereksinimleriyle birleştirerek enerji sektörünün farklı senaryolarında RedCap'in uygulama ve dağıtım seçeneklerini analiz eder ve RedCap teknolojisinin geliştirme potansiyelini ve operatörlerin dağıtım stratejilerini tartışır.
5G RedCap Teknolojisi Özellikleri
5G'nin IoT alanında uygulama kapsamını genişletmek amacıyla 3GPP, Haziran 2022'de, cihaz yeteneklerini özelleştirerek ve karmaşıklığı azaltarak orta ve yüksek hızlı IoT'nin bağlantı ihtiyaçlarını karşılayan ve maliyeti düşürme, boyutu küçültme ve güç tüketimini azaltma hedeflerini gerçekleştiren 5G RedCap teknolojisini tanıtan 5G R17 standart versiyonunu dondurdu.
5G NR ile karşılaştırıldığında, RedCap spektrum bant genişliği, antenler, güç tüketimi, modülasyon vb. açılardan basitleştirilmiştir (Tablo 1'de gösterildiği gibi). RedCap'in FR1 bandındaki bant genişliği 100MHz'den 20MHz'e düşürülmüş, verici ve alıcı anten sayısı tipik 4 antenden 2 veya 1 antene düşürülmüş ve maksimum aşağı bağlantı MIMO katman sayısı azaltılmıştır; bu da terminal RF alıcı-verici ve temel bant işleme modülü kapasite gereksinimlerini düşürmektedir. Aynı zamanda, RedCap'in en yüksek mertebeden modülasyonu maksimum 256QAM aşağı bağlantıdan 64QAM'a düşürülmüş, tam çift yönlü FDD yarı çift yönlü moda düşürülmüş ve CA (Taşıyıcı Birleştirme), MR-DC (Çift Bağlantı) ve DAPS (Çift Etkinleştirme Protokol Yığını) gibi yetenekler terminalin tasarım karmaşıklığını ve maliyetini daha da azaltmak için kırpılmıştır. Ayrıca RedCap, IoT'nin düşük güç gereksinimlerini karşılamak için eDRX (genişletilmiş kesikli alım) ve RRM (ölçüm gevşeme mekanizması) teknolojilerini tanıtıyor.
RedCap, yeteneklerini basitleştirirken, uç bilişim, 5G dilimleme, 5G LAN, 5G düşük gecikme, 5G yerelleştirme, 5G doğru zamanlama ve diğer özellikler dahil olmak üzere 5G'ye özgü yerel yetenekleri koruyor ve bu da endüstriyel İnternet, video gözetimi, akıllı şebeke, Telematik ve diğer endüstri uygulamalarının ağ performans gereksinimlerini karşılayabiliyor.
5G NR ile karşılaştırıldığında, RedCap maliyeti etkili bir şekilde kontrol edebilir, güç tüketimini azaltabilir ve boyutu küçültebilir; 4G LTE ile karşılaştırıldığında, RedCap 5G büyük bant genişliği ve düşük gecikme süresi özelliklerine sahiptir ve ayrıca performans, işlevsellik ve maliyet arasında bir denge sağlayarak dikey endüstrilerdeki 5G uygulamalarının temel sorunlarını çözer ve 5G endüstri uygulamalarının büyük ölçekte geliştirilmesi için daha fazla olanak sağlar.
RedCap Politika Arkaplanı
5G RedCap, orta ve yüksek hızlı Nesnelerin İnterneti (IoT) alanında 5G uygulamalarının yaygınlaşması için önemli bir teknoloji olup, 5G ile güçlendirilen geleneksel endüstrilerin dönüşümünü ve yükseltilmesini ve dijital ekonominin reel ekonomi ile derin entegrasyonunu daha da ileriye taşıyacaktır.
Çin, 5G RedCap'in geliştirilmesine ve uygulanmasına büyük önem veriyor. 2023 Ekim 2023'te Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, 5G Hafif (RedCap) Teknolojisinin Evriminin ve Uygulamaların Yenilikçi Gelişiminin Teşviki Hakkında Bildiri'yi yayınladı ve bu bildiride 2025 yılına kadar 5G RedCap endüstrisinin kapsamlı kapasitesinin önemli ölçüde iyileştirileceği, yeni ürünlerin ve yeni modların ortaya çıkmaya devam edeceği, yakınsama uygulamalarının ölçeğinin yükseltileceği ve güvenlik kapasitesinin senkronize olarak iyileştirileceği açıkça belirtildi. Bunlar arasında, 5G RedCap ölçeğinde kapsama, ülke çapında ilçe düzeyinin üzerindeki şehirlerde gerçekleştirilecek ve 5G RedCap bağlantılarının sayısı on milyon büyüme gerçekleştirecek.
5G'nin yenilikçi gelişimini hızlandırmak ve 5G RedCap'in ticari sürecini sağlam ve düzenli bir şekilde teşvik etmek amacıyla, Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, 2024 Nisan ayında 5G Hafif (RedCap)'in Eylem Yoluyla Gerçekleştirilmesine İlişkin Bildiri'yi yayınladı; bu bildiride standartlar, ağlar, çipler, modüller, terminaller, uygulamalar ve garantiler olmak üzere yedi yöndeki temel çalışmalar belirtiliyor ve Çin'de 5G RedCap teknolojisinin yaygınlaştırılması ve uygulanması için sağlam bir temel oluşturuluyor.
RedCap, elektrik enerjisi, güvenlik, araç ağı, endüstriyel dijital madencilik ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılabilir. Dijital ekonominin hızla gelişmesiyle birlikte, endüstrinin 5G RedCap'e olan talebi giderek güçlendi. Pazar araştırma şirketi Counterpoint Research, 5G RedCap modüllerinin 2030 yılına kadar toplam hücresel IoT modül sevkiyatlarının %18'ini oluşturacağını öngörüyor. Başka bir şirket olan IoT Analytics, 5G özellikli IoT modül sevkiyatlarının 2026 yılında pazarın %16'sını oluşturacağını ve RedCap'in bunda kilit bir rol oynayacağını öngörüyor.
Politika liderliği ve pazar talebinin ikili ivmesi altında, 5G RedCap teknolojisi giderek daha olgun hale gelecek, uygulama senaryoları daha bol olacak ve hızlı gelişimin altın dönemine girilecek.
Test Programı
Bu test, uç tarafta 5G RedCap terminalleri konuşlandırarak, dağıtım FTU'larını (dağıtım anahtarı izleme terminalleri), DTU'ları (kablosuz terminaller), enerji kontrol cihazlarını ve diğer ekipmanları bağlayarak "uç, ağ ve endüstri" entegre teknik çözümünü benimser; ağ tarafında, sırasıyla %1 oranında ayrılmış 5QI yumuşak dilimleri ve RB kaynakları sert dilimler açılmıştır ve üretim kontrol bölgesinin özel UPF'si (kullanıcıya bakan işlev), üretim kontrol bölgesindeki güç dağıtımının ana istasyonuna ve izleme merkezine bağlanmıştır. Güç dağıtım ana istasyonu ve üretim kontrol bölgesinin izleme merkeziyle bağlantıyı gerçekleştirmek için üretim kontrol bölgesine ayrılmış UPF (kullanıcı düzlemi işlevi). RedCap/5G NR, yumuşak dilimleme/sert dilimleme vb. gibi farklı teknolojilerin karşılaştırma testi yoluyla, servis tarafında dağıtım üç uzaktan, şebeke izleme, dağıtılmış FA vb. gibi uygulamaların normal çalışmasını doğrular.
Test senaryosu ve konumu belirlendikten sonra operatör, RedCap işlevini açmak için yakındaki bir 5G baz istasyonunu seçer ve sırasıyla ağ tarafında %1 oranında ayrılmış 5QI yumuşak dilimlerini ve RB kaynaklarını yapılandırır. Testçiler güç RedCap terminallerini kurar ve terminaller ile güç dağıtım FTU'ları, PMU'lar (güç yönetim birimleri) ekipmanı ve güç dağıtım ana istasyonu arasındaki bağlantıları ayarlayarak servis karşılaştırma testini gerçekleştirir.
Test sonuçları
Test, RedCap terminali ile 5G NR terminali ve 4G terminalinin, yumuşak dilimleme ile sert dilimlemenin, servis meşgul süresi ile boşta kalma süresinin ve diğer senaryoların karşılaştırma testlerini içermektedir.
1. Test türü: 5G sert dilimleme ve 5G yumuşak dilimleme gecikme karşılaştırması
Test servis modeli: tek kullanıcı Ping 255 bayt paket, 1 0 0 ms gönderme aralığı, toplam 7000.
Test sonuçları, sert dilimlemenin ortalama gecikmesinin yumuşak dilimlemeden %60 daha düşük olduğunu göstermektedir. 5G ağ hizmeti yoğun olduğunda, sert dilimlemenin maksimum gecikmesi 62 ms'dir, bu da güç hizmeti gecikmesini ve güvenilirliğini etkilemez; yumuşak dilimleme ise yoğun zamanlarda büyük bir gecikmeye sahip olacak ve bu da hizmet kalitesini etkileyecektir.
2. Test türü: 5G yumuşak dilimleme ve 4G gecikme karşılaştırması
Test sonuçları, 4G bant genişliğinin küçük olduğunu ve dilimleme teknolojisi olmadan tıkanıklık yaratmanın kolay olduğunu, bunun sonucunda da paket kaybı ve büyük gecikmelerin yaşandığını gösteriyor. 5G RedCap yumuşak dilimlemede tüm senaryolarda paket kaybı yaşanmıyor ve Ping başarı oranı %100.
Dağıtım şebekesinin düzenli koruma hizmetinin işlem süresinin (anahtar tetikleme süresi dahil) 100 ms veya daha az olması gerekir ve dağıtım şebekesi otomasyon sisteminde daha fazla anahtar kaskadı olduğu düşünüldüğünde, genel gereklilik hizmet yürütme süresinin 150 ms veya daha az olmasıdır. Test sonuçlarından görülebileceği gibi, RedCap terminal ağ erişiminin başarı oranı, veri yükleme başarı oranı ve uzaktan komut verme başarı oranı %100'e ulaşır ve erişim gecikmesi, veri yükleme ve indirme oranı gibi temel endekslerin tümü elektrik enerjisi üretiminin gereksinimlerini karşılar. Erişim gecikmesi, veri yükleme, indirme oranı ve diğer temel göstergeler, elektrik üretimi kontrol işinin kalite gereksinimlerini karşılar.
Güç dağıtım senaryosu, güç üretim kontrol bölgesinde en çok uygulanan ve temsili senaryodur. Güç şebekesi gereksinimlerinin ve hizmet testlerinin yukarıdaki analizi, 5G RedCap teknolojisinin güç hizmeti gereksinimlerini tam olarak karşılayabileceğini kanıtlamıştır.
RedCap Power Endüstri Senaryoları
Yeni bir güç sistemi türü inşa etmek ve temiz ve düşük karbonlu güç üretimi, güvenli ve verimli iletim ve dönüşüm, esnek ve güvenilir güç dağıtımı ve elektriğin çeşitlendirilmiş ve dostça kullanımı hedeflerini gerçekleştirmek için her yerde bulunan, son derece güvenilir, son derece güvenli ve ekonomik bir iletişim ağına ihtiyaç vardır. 5G RedCap teknolojisi mevcut olgun 5G ağını yeniden kullanabilir, ağ ölçek etkisinden tam anlamıyla yararlanabilir ve güç sisteminin her bağlantısını düşük maliyet, düşük güç tüketimi ve yüksek güvenilirlik özellikleriyle güçlendirebilir.
Dağıtılmış Yeni Enerji Güç Üretimi
Fotovoltaik ve rüzgar enerjisi gibi yeni enerji kaynakları temiz ve düşük karbonludur, ancak hava etkilerine karşı hassastır ve rastgelelik ve oynaklık ile karakterizedir. Yeni enerji güç üretiminin oranı artmaya devam ettikçe, şebeke tüketimi, düzenleme kapasitesi ciddi zorluklarla karşı karşıya kalmaktadır. Geleneksel manuel kontrol yöntemi olan "rüzgar ve ışık terk etme" sorunu zaman zaman ortaya çıkmaktadır, akıllı kontrolünün teknik araçlarını kullanma ihtiyacı. Yeni enerji saha istasyonları yaygın olarak dağıtılmış ve kapsam olarak büyüktür ve kablolu fiber optik şebekenin yüksek maliyeti ve uzun inşaat süresi, bazı bölgelerde düşük bir saha istasyonu kontrol oranına yol açmıştır.
PV güç üretiminin bilgi toplama ve kontrol komut verileri genellikle 20k~100kbit/s arasındadır. 5G RedCap ile invertörlerden, yakınsama kutularından, enerji depolama istasyonlarından, ışınlayıcılardan, meteorolojik cihazlardan, sayaçlardan vb. her türlü veriyi toplayarak PV istasyonlarının durumu gerçek zamanlı olarak algılanabilir; 5G RedCap ile telemotorlar, AGC'ler ve diğer ekipmanlarla kenetlenerek uzaktan düzenleme ve kontrol ve PV şebeke bağlantısının akıllı işletimi ve bakımı gerçekleştirilebilir, bu da PV istasyonlarını etkili ve verimli bir şekilde kontrol edebilir. 5G RedCap ile uzaktan kontrol ve akıllı işletim ve bakım gerçekleştirilebilir, istasyonun güç üretim verimliliği ve şebeke bağlantısının güvenliği etkili bir şekilde iyileştirilebilir.
Enerji iletim hattı denetimi
Güç iletim hatları, dış hasara, yabancı cisimlerin kısa devre yapmasına, korozyona ve kopuk tellere, yangın ve duman tehdidine vb. eğilimli birçok noktaya ve uzun hatlara sahiptir. Geleneksel manuel muayene iş yükü, düşük verimlilik ve yüksek risk. Geleneksel manuel muayene iş yükü, düşük verimlilik, yüksek risk, her kişi günde sadece 10 kilometre veya 3~4 kuleyi denetleyebilir.
Otomatik muayene için drone üzerine monte edilmiş 5G RedCap modülü aracılığıyla, muayene videosu AI akıllı tanıma, iletim hatlarındaki gevşek, kapalı, korozyon ve diğer anormalliklerin zamanında keşfine gerçek zamanlı geri dönüş ve ardından alarm ve arızanın yerini doğru bir şekilde görüntüleme gerçekleştirilebilir. 5G özel ağ, drone uçuşunun güvenliğini, muayene videosunun gerçek zamanlı iletimini sağlayabilir; AI akıllı tanıma, gizli tehlikeyi her an bulabilir, böylece tespit verimliliği birkaç kat artar. Drone kontrolü ve görüntü iletimi için gereken bant genişliği 3M ~ 5Mbit / s'dir ve zaman gecikmesi 100 ms'den azdır, RedCap ağ gereksinimlerini tam olarak karşılayabilir ve güç tüketimi küçüktür, bu da dronun dayanıklılık süresini uzatabilir. 5G drone muayenesi, muayene verimliliğini artırabilir ve muayene maliyetinden tasarruf sağlayabilir.
Trafo Merkezi İşletme ve Bakımı
Güç sisteminin temel bir düğümü olarak, trafo merkezleri güç sistemi operasyon izlemesinin odak noktasıdır. Açık hava trafo merkezleri aşırı hava koşullarına karşı hassastır ve sayaç okumalarının, anahtar konumlarının, ekipman sıcaklıklarının ve diğer durumların düzenli olarak denetlenmesini ve izlenmesini gerektirir. Trafo merkezi denetimi tekrarlayıcı olduğundan, 5G güç robotları ve 5G HD kameralar ana ekipman, röle odaları, terminal kutuları ve diğer tesislerin yanı sıra istasyon ortamının akıllı ve otomatik denetimlerini gerçekleştirmek için konuşlandırılabilir, günlük denetimleri, sıcaklık ölçümlerini, sayaç okumalarını ve diğer tekrarlayan görevleri gerçekleştiren O&M personelinin yerini alabilir, O&M personelinin uzaktan insansız denetimler gerçekleştirmesi için koşullar yaratabilir, böylece verimliliği artırabilir ve yerinde operasyon riskini azaltabilir.
Güç Dağıtım Otomasyonu
Elektrik talebinin artması ve yeni işlerle birlikte, dağıtım ağları bilgi toplamaya yönelik büyük talep, birçok gizli arıza ve zorlu günlük denetimler gibi sorunlarla karşı karşıya kalmaktadır. Dağıtılmış FA, dağıtım PMU, dağıtım üç uzaktan kumandası, akıllı istasyon, dağıtım diferansiyel koruması ve diğer ekipmanlar, esas olarak dağıtım ağının toplanması ve algılanması, arıza tespiti ve izolasyonu ve kurtarılmasından sorumludur; bu, güç kaynağı kalitesini, işletme verimliliğini ve kullanıcı deneyimini garanti altına almanın anahtarıdır ve bu tür ekipmanların geniş bir nokta yelpazesi vardır ve iletişim gecikmesi ve güvenlik için daha yüksek gereksinimleri vardır.
"5G RedCap+Hard Slicing" tabanlı dağıtım otomasyonu, son derece güvenilir dağıtım korumasını destekleyebilir ve düşük gecikmeli ve son derece güvenilir ağ iletimi sayesinde, hızlı arıza yerelleştirme ve izolasyon kurtarma, hassas yük kontrolü, gerçek zamanlı video izleme gerçekleştirebilir ve nihayetinde elektrik şebekesinin güvenliğini ve güvenilirliğini garanti altına alma ve hizmet kalitesini iyileştirme hedeflerine ulaşabilir.
RedCap Endüstri Geliştirme Araştırması
Şu anda Qualcomm, MediaTek, Hesi ve Zilight Spreadtrum gibi büyük çip şirketleri art arda RedCap çip platformlarını piyasaya sürdü ve TD Tech, Lierda, Shifted Telecom, CommuniLink ve China Mobile Internet of Things (CMIG) gibi şirketler 20'den fazla RedCap modülü piyasaya sürdü ve DTU'lar ve kameralar gibi 30'dan fazla terminal birbiri ardına piyasaya sürüldü. Nanrui, Smartcore, Unicom, CMO ve diğer üreticiler elektrik enerjisine adanmış çeşitli RedCap terminalleri piyasaya sürdü ve elektrik şebekesinde ticari olarak doğrulandı. 2024 yılı sonuna kadar RedCap modülünün maliyetinin 200 RMB'nin altına, terminalin maliyetinin ise 900 RMB'nin altına düşmesi bekleniyor. RedCap, terminalin maliyet avantajıyla 5G uygulamalarının büyük ölçekli gelişimini yönlendirecek ve RedCap çipleri, modülleri, terminalleri ve uygulamaları gibi endüstriyel ekosistemlerin yukarı ve aşağı akışı, RedCap'in patlak vermesine öncülük edecek.