„RedCap“ (5G lengvasis svoris) technologija pasiekia sąnaudų taupymo, mažesnio energijos suvartojimo ir mažesnio prietaisų dydžio tikslus, supaprastindama įrenginio galimybes ir sumažindama sudėtingumą, išlaikant 5G savąsias galimybes, taip išlaikant pusiausvyrą tarp technologijos ir sąnaudų. Šiame darbe nagrinėjamos techninės RedCap ir susijusios nacionalinės politikos charakteristikos ir derinamos jos su energetikos pramonės tinklo reikalavimais, siekiant išanalizuoti RedCap taikymo ir diegimo galimybes įvairiuose energetikos pramonės scenarijuose, taip pat aptariamas RedCap technologijos plėtros potencialas. operatorių diegimo strategijas.
5G RedCap technologijos savybės
Siekdama išplėsti 5G pritaikymo sritį daiktų interneto srityje, 2022 m. birželio mėn. 3GPP užšaldė standartinę 5G R17 versiją, kurioje įdiegta 5G RedCap technologija, kuri, pritaikant įrenginį, atitinka vidutinio ir didelio greičio daiktų interneto ryšio poreikius. galimybė ir sumažinti sudėtingumą bei įgyvendinti tikslus sumažinti išlaidas, mažinti dydį ir sumažinti energijos suvartojimą.
Palyginti su 5G NR, „RedCap“ buvo supaprastintas pagal spektro pralaidumą, antenas, energijos suvartojimą, moduliavimą ir kt. (kaip parodyta 1 lentelėje). „RedCap“ dažnių juostos plotis FR1 juostoje sumažintas nuo 100 MHz iki 20 MHz. ir priėmimo antenos buvo sumažintos nuo įprastų 4 antenų iki 2 arba 1 antenos, taip pat sumažintas maksimalus žemyn nukreiptų MIMO sluoksnių skaičius, o tai sumažina terminalo RF siųstuvo-imtuvo ir pagrindinio dažnio apdorojimo modulio pajėgumo reikalavimus. Tuo pačiu metu „RedCap“ aukščiausios eilės moduliavimas sumažintas nuo maksimalaus 256QAM nukreipimo iki 64QAM, pilnas dvipusis FDD sumažintas iki pusiau dvipusio režimo, o tokios galimybės kaip CA (Carrier Aggregation), MR-DC (dvigubas ryšys) , ir DAPS (dvigubo aktyvinimo protokolo kaminas) yra apkarpyti, kad dar labiau sumažintų terminalo projektavimo sudėtingumą ir sąnaudas. Be to, „RedCap“ pristato eDRX (išplėstinio nepertraukiamo priėmimo) ir RRM (matavimo atsipalaidavimo mechanizmo) technologijas, kad atitiktų mažos galios daiktų interneto reikalavimus.
Supaprastindama savo galimybes, „RedCap“ išlaiko 5G būdingas vietines galimybes, įskaitant krašto skaičiavimą, 5G pjaustymą, 5G LAN, 5G mažą delsą, 5G lokalizaciją, 5G tikslų laiką ir kitas funkcijas, kurios gali atitikti pramoninio interneto, vaizdo įrašų tinklo veikimo reikalavimus. stebėjimo, išmaniojo tinklo, telematikos ir kitose pramonės srityse.
Palyginti su 5G NR, RedCap gali efektyviai kontroliuoti išlaidas, sumažinti energijos suvartojimą ir sumažinti dydį; palyginti su 4G LTE, „RedCap“ pasižymi dideliu 5G pralaidumu ir mažu vėlavimu, taip pat pasiekia našumo, funkcionalumo ir sąnaudų pusiausvyrą, o tai išsprendžia pagrindinius 5G programų skausmus vertikaliose pramonės šakose ir suteikia daugiau galimybių plėtoti 5G pramonės taikymas dideliu mastu.
RedCap politikos fonas
5G RedCap yra pagrindinė technologija, skirta populiarinti 5G programas vidutinės ir didelės spartos IOT srityje, kuri toliau skatins tradicinių pramonės šakų, kurias suteikia 5G, transformaciją ir atnaujinimą, taip pat gilią skaitmeninės ekonomikos ir realioji ekonomika.
Kinija teikia didelę reikšmę 5G RedCap kūrimui ir taikymui.2023 2023 m. spalio mėn. Pramonės ir informacinių technologijų ministerija paskelbė pranešimą dėl 5G lengvosios (RedCap) technologijos evoliucijos skatinimo ir novatoriško taikomųjų programų kūrimo, kuriame aiškiai nurodyta kad iki 2025 m. bus žymiai pagerintas visapusiškas 5G „RedCap“ pramonės pajėgumas, ir toliau atsiras naujų produktų ir naujų režimų, bus atnaujintas konvergencijos programų mastas, o saugumo pajėgumai – sinchronizuojami. Tarp jų 5G „RedCap“ masto aprėptis bus realizuota miestuose virš apskrities lygio visoje šalyje, o 5G „RedCap“ jungčių skaičius išaugs dešimt milijonų.
Siekdama paspartinti novatorišką 5G plėtrą ir solidžiai bei tvarkingai skatinti komercinį 5G RedCap procesą, 2024 m. balandžio mėn. Pramonės ir informacinių technologijų ministerija paskelbė Pranešimą apie 5G lengvojo (RedCap) įgyvendinimą. 2024 m., kuriame nurodomi pagrindiniai septynių standartų, tinklų, lustų, modulių, terminalų, taikomųjų programų ir garantijų aspektai, ir padedamas tvirtas populiarinimo pagrindas ir padėjo tvirtą 5G RedCap populiarinimo ir taikymo pagrindą. technologija Kinijoje.
„RedCap“ gali būti plačiai naudojamas elektros energijos, saugumo, transporto priemonių tinklų, pramoninės skaitmeninės kasybos ir kitose srityse. Sparčiai vystantis skaitmeninei ekonomikai, pramonės paklausa 5G RedCap tapo vis didesnė. Rinkos tyrimų įmonė Counterpoint Research prognozuoja, kad iki 2030 m. 5G RedCap moduliai sudarys 18 % visų mobiliųjų daiktų interneto modulių siuntų. Kita įmonė, IoT Analytics, prognozuoja, kad 2026 m. 5G įgalintų daiktų interneto modulių siuntos sudarys 16 % rinkos. RedCap vaidina pagrindinį vaidmenį.
Esant dvigubam politikos lyderystės ir rinkos paklausos impulsui, 5G RedCap technologija taps vis brandesnė, taikymo scenarijų bus gausiau ir prasidės auksinis spartaus vystymosi laikotarpis.
Bandymo programa
Šis bandymas pritaikytas integruotam techniniam „galo, tinklo ir pramonės“ sprendimui, 5G „RedCap“ terminalams diegiant galinėje pusėje, sujungiant paskirstymo FTU (paskirstymo jungiklio stebėjimo terminalus), DTU (belaidžius terminalus), energijos valdiklius ir kitą įrangą; tinklo pusėje atitinkamai atidarytos 5QI minkštosios skiltys ir RB ištekliai, rezervuoti 1% kietieji gabalai, o specialus gamybos valdymo regiono UPF (vartotojui skirta funkcija) prijungtas prie pagrindinės stoties ir energijos paskirstymo stebėjimo centro. gamybos kontrolės regionas. UPF (vartotojo plokštumos funkcija), skirta gamybos valdymo regionui, kad būtų galima sujungti su energijos paskirstymo pagrindine stotimi ir gamybos valdymo regiono stebėjimo centru. Atlikdamas skirtingų technologijų, pvz., RedCap/5G NR, minkšto pjaustymo/kietojo pjaustymo ir kt., palyginimo testą, jis patikrina įprastą programų, pvz., paskirstymo trijų nuotolinio valdymo pulto, tinklo stebėjimo, paskirstytos FA ir kt., veikimą paslaugų pusėje.
Nustačius bandymo scenarijų ir vietą, operatorius pasirenka netoliese esančią 5G bazinę stotį, kad įjungtų RedCap funkciją, ir atitinkamai sukonfigūruoja 5QI minkštąsias dalis ir RB išteklius, rezervuotus 1 % kietųjų skilčių tinklo pusėje. Testuotojai montuoja galios „RedCap“ gnybtus ir derina jungtis tarp gnybtų ir energijos paskirstymo FTU, PMU (galios valdymo blokų) įrangos ir maitinimo paskirstymo pagrindinės stoties, kad galėtų atlikti paslaugų palyginimo testą.
Bandymų rezultatai
Testas apima „RedCap“ terminalo su 5G NR terminalu ir 4G terminalu palyginamuosius testus, „soft slicing“ su kietuoju pjaustymu ir aptarnavimo užimtumo laiką su neaktyvumo laiku ir kitais scenarijais.
1. Bandymo tipas: 5G kietojo pjaustymo ir 5G minkšto pjaustymo delsos palyginimas
Bandomasis paslaugos modelis: vieno vartotojo Ping 255 baitų paketai, 1 0 0 ms siuntimo intervalas, iš viso 7000.
Bandymų rezultatai rodo, kad vidutinis kietojo pjaustymo vėlavimas yra 60 % mažesnis nei minkšto pjaustymo. Kai 5G tinklo paslauga yra perkrauta, maksimalus kietojo pjaustymo delsa yra 62 ms, todėl galios paslaugos delsa ir patikimumas gali nepaveikti; o minkštas pjaustymas labai vėluoja užimtumo metu, o tai turi įtakos paslaugų kokybei.
2. Bandymo tipas: 5G minkštas pjaustymas ir 4G delsos palyginimas
Bandymų rezultatai rodo, kad 4G pralaidumas yra mažas ir be pjaustymo technologijos lengva sukurti perkrovą, dėl ko prarandami paketai ir didelis vėlavimas. 5G RedCap minkštas pjaustymas nepraranda paketų visais scenarijais, o Ping sėkmės rodiklis yra 100%.
Paskirstymo tinklo reguliarios apsaugos paslaugos apdorojimo laikas (įskaitant jungiklių išjungimo laiką) turi būti Mažesnis arba lygus 100 ms, o atsižvelgiant į tai, kad skirstomojo tinklo automatizavimo sistemoje yra daugiau jungiklių kaskadų, bendras reikalavimas, kad paslaugos vykdymas laikas turi būti mažesnis arba lygus 150 ms.Kaip matyti iš bandymo rezultatų, RedCap terminalo tinklo prieigos sėkmės rodiklis, duomenų įkėlimo sėkmės procentas ir nuotolinio komandų išdavimo sėkmės rodiklis siekia 100%, o pagrindiniai indeksai tokie kaip prieigos delsa, duomenų įkėlimo ir atsisiuntimo greitis atitinka elektros energijos gamybos reikalavimus. Prieigos delsa, duomenų įkėlimas, atsisiuntimo greitis ir kiti pagrindiniai rodikliai atitinka elektros gamybos kontrolės verslo kokybės reikalavimus.
Energijos paskirstymo scenarijus yra labiausiai taikomas ir reprezentatyviausias scenarijus elektros gamybos kontrolės regione. Aukščiau pateikta elektros tinklo reikalavimų analizė ir paslaugų testai įrodė, kad 5G RedCap technologija gali visiškai patenkinti energijos paslaugų reikalavimus.
„RedCap“ energijos pramonės scenarijai
Sukurti naujo tipo elektros energetikos sistemą ir įgyvendinti švarios ir mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančios energijos gamybos, saugaus ir efektyvaus perdavimo ir transformavimo, lankstaus ir patikimo elektros energijos paskirstymo bei įvairaus ir draugiško elektros naudojimo tikslus, visur esantį, labai patikimą, labai saugų. ir reikalingas ekonomiškas ryšių tinklas. 5G RedCap technologija gali pakartotinai panaudoti esamą brandų 5G tinklą, visapusiškai išnaudoti tinklo masto efektą ir suteikti kiekvienai maitinimo sistemos grandžiai mažų sąnaudų, mažo energijos suvartojimo ir didelio patikimumo funkcijų.
Paskirstyta naujos energijos gamyba
Nauji energijos šaltiniai, tokie kaip fotovoltinė ir vėjo energija, yra švarūs ir mažai anglies dioksido į aplinką išskiriantys, tačiau jautrūs oro poveikiui ir pasižymi atsitiktinumu bei nepastovumu. Kadangi naujos energijos gamybos dalis ir toliau didėja, tinklo suvartojimas, reguliavimo pajėgumai susiduria su rimtais iššūkiais. Retkarčiais iškyla tradicinio rankinio valdymo metodo „vėjo ir šviesos atsisakymo“ problema, poreikis naudoti technines išmaniojo valdymo priemones. Naujos energijos lauko stotys yra plačiai paskirstytos ir didelės apimties, o dėl didelių sąnaudų ir ilgo laidinio šviesolaidinio tinklo statybos laikotarpio kai kuriose srityse lauko stočių valdymas buvo žemas.
PV energijos gamybos informacijos rinkimo ir valdymo komandų duomenys paprastai yra tarp 20k–100kbit/s. Naudojant 5G RedCap, kad būtų galima rinkti visų rūšių duomenis iš inverterių, konvergencijos dėžių, energijos kaupimo stočių, švitintuvų, meteorologinių prietaisų, skaitiklių ir kt., PV stočių būsena gali būti suvokiama realiu laiku; per 5G RedCap prijungti prie telemotorių, AGC ir kitos įrangos, nuotolinis reguliavimas ir valdymas bei protingas PV tinklo jungties valdymas ir priežiūra, kuri gali efektyviai ir efektyviai valdyti PV stotis. Naudojant 5G RedCap galima realizuoti nuotolinį valdymą ir išmanų valdymą bei priežiūrą, efektyviai pagerinant stoties energijos gamybos efektyvumą ir tinklo ryšio saugumą.
Elektros perdavimo linijos patikrinimas
Elektros perdavimo linijose yra daug taškų ir ilgų linijų, kurios yra linkusios į išorinius pažeidimus, pašalinių objektų trumpąjį jungimą, koroziją ir nutrūkusias sruogas, gaisro ir dūmų grėsmę ir kt. Tradicinis rankinio tikrinimo darbo krūvis, mažas efektyvumas ir didelė rizika. Tradicinis rankinis tikrinimo darbo krūvis, mažas efektyvumas, didelė rizika, kiekvienas žmogus gali apžiūrėti tik 10 kilometrų arba 3–4 bokštus per dieną.
Naudodami drone sumontuotą 5G RedCap modulį, skirtą automatiniam patikrinimui, galite atlikti patikrinimo vaizdo AI intelektualų atpažinimą, realiuoju laiku grįžti į atsilaisvinusių, išjungtų, korozijos ir kitų anomalijų atpažinimą, tada signalizuoti ir tiksliai parodyti gedimo vietą. . 5G skirtas tinklas gali užtikrinti drono skrydžio saugumą, tikrinimo vaizdo įrašo perdavimą realiuoju laiku; AI protingas atpažinimas gali būti bet kuriuo metu rasti paslėptą pavojų, todėl aptikimo efektyvumas padidėjo kelis kartus. Drono valdymui ir vaizdo perdavimui reikalingas pralaidumas yra 3M ~ 5Mbit/s, o laiko delsa yra mažesnė nei 100 ms, RedCap gali visiškai patenkinti tinklo reikalavimus, o energijos suvartojimas yra mažas, o tai gali pailginti drono patvarumo laiką. 5G drono patikrinimas gali padidinti patikrinimo efektyvumą ir sutaupyti patikrinimo išlaidas.
Pastotės eksploatavimas ir priežiūra
Pastotės, kaip pagrindinis elektros energijos sistemos mazgas, yra elektros energijos sistemos veikimo stebėjimo centras. Lauko pastotės yra jautrios ekstremalioms oro sąlygoms, todėl reikia reguliariai tikrinti ir stebėti skaitiklių rodmenis, jungiklių padėtį, įrangos temperatūrą ir kitą būseną. Kadangi pastočių tikrinimas yra pasikartojantis, 5G galios robotai ir 5G HD kameros gali būti dislokuoti išmaniesiems ir automatiniams pagrindinės įrangos, relinių patalpų, gnybtų dėžučių ir kitų įrenginių bei stoties aplinkos patikrinimams atlikti, pakeičiant O&M personalą atliekant kasdienius patikrinimus. , temperatūros matavimus, skaitiklių rodmenis ir kitas pasikartojančias užduotis, sukuriant sąlygas O&M personalui atlikti nuotolines nepilotuojamas patikras, taip pagerinant efektyvumą ir sumažinant operacijų vietoje riziką.
Energijos paskirstymo automatika
Didėjant elektros energijos paklausai ir naujai verslui, skirstomieji tinklai susiduria su tokiomis problemomis kaip didelis informacijos rinkimo poreikis, daug paslėptų gedimų ir sudėtingos kasdienės patikros. Paskirstytasis FA, paskirstymo PMU, paskirstymo trijų nuotolinio valdymo pultas, intelektualioji stotis, paskirstymo diferencinė apsauga ir kita įranga yra daugiausia atsakingi už paskirstymo tinklo surinkimą ir aptikimą, gedimų vietą ir izoliaciją bei atkūrimą, o tai yra raktas į maitinimo kokybę. , veikimo efektyvumas ir vartotojo patirtis, o tokia įranga turi platų taškų spektrą, kelia aukštesnius ryšio delsos ir saugumo reikalavimus.
Paskirstymo automatizavimas, pagrįstas „5G RedCap+Hard Slicing“, gali palaikyti labai patikimą paskirstymo apsaugą, o per mažą delsą ir labai patikimą tinklo perdavimą gali greitai nustatyti gedimų lokalizaciją ir izoliavimo atkūrimą, tikslų apkrovos valdymą, vaizdo stebėjimą realiuoju laiku ir galiausiai pasiekti tikslą užtikrinti elektros tinklo saugumą ir patikimumą bei pagerinti paslaugų kokybę.
RedCap pramonės plėtros tyrimas
Šiuo metu pagrindinės lustų kompanijos, tokios kaip „Qualcomm“, „MediaTek“, „Hesi“ ir „Zilight Spreadtrum“, paeiliui pristatė „RedCap“ lustų platformas, o tokios įmonės kaip „TD Tech“, „Lierda“, „Shifted Telecom“, „CommuniLink“ ir „China Mobile Internet of Things“ (CMIG) išleido daugiau. daugiau nei 20 RedCap modulių ir daugiau nei 30 terminalų, tokių kaip DTU ir kameros, vienas po kito buvo pristatyti į rinką. „Nanrui“, „Smartcore“, „Unicom“, CMO ir kiti gamintojai pristatė įvairius „RedCap“ terminalus, skirtus elektros energijai, ir buvo komerciškai patvirtinti elektros tinkle. Tikimasi, kad iki 2024 m. pabaigos RedCap modulio kaina sumažės iki mažiau nei 200 RMB, o terminalo kaina nukris iki mažiau nei 900 RMB. „RedCap“ skatins plataus masto 5G programų kūrimą su terminalo sąnaudų pranašumu, o pramoninės ekosistemos, tokios kaip „RedCap“ lustai, moduliai, terminalai ir programos, pradės „RedCap“ protrūkį.