La 5G RedCap,formellement introduite dans le 3GPP Release 17 sous le nom NR Reduced Capability,répond à un besoin structurel longtemps mal couvert par les générations cellulaires précédentes :connecter des équipements IoT et industriels nécessitant plus de performances et de garanties qu’un LPWAN,mais sans la complexité,le coût et la consommation énergétique des terminaux eMBB complets. RedCap n’est ni une mini-5G ni un successeur direct de LTE-M,mais une déclinaison normée du NR conçue pour réduire la complexité PHY et RF tout en conservant l’intégration complète au réseau 5G.
1. Positionnement normatif et objectifs RedCap
RedCap est standardisée en Release 17 comme un profil NR spécifique,et non comme une technologie séparée. Le principe fondamental est de réduire certaines capacités radio des terminaux tout en restant totalement compatibles avec le RAN et le Core 5G existants.
Les objectifs sont clairs :réduction de la bande passante supportée,réduction du nombre d’antennes,réduction des débits crêtes,réduction de la complexité RF et baseband,et amélioration de la consommation énergétique,le tout sans introduire de nouveau cœur réseau ni de nouvelles procédures lourdes.
2. Bandes de fréquence et continuité spectrale
RedCap fonctionne sur les bandes NR existantes,principalement en sub-6 GHz FR1. Le support mmWave FR2 est théoriquement possible mais rarement pertinent pour les cas d’usage visés.
Ce choix garantit une continuité totale avec les déploiements 5G actuels,et permet aux opérateurs d’exploiter RedCap sans refonte de leur plan de fréquences.
3. Réduction de la bande passante et impact PHY
L’un des leviers majeurs de RedCap est la réduction de la bande passante maximale supportée par le terminal. Là où un terminal eMBB peut supporter jusqu’à 100 MHz en FR1,RedCap est typiquement limité à 20 MHz,voire moins selon profil.
Cette réduction impacte directement la complexité des convertisseurs ADC/DAC,la taille des FFT,la consommation du front-end RF et la dissipation thermique. Le terminal devient significativement plus simple à concevoir et plus économe en énergie.
4. Configuration MIMO et chaînes RF
RedCap limite généralement le nombre de chaînes RF à une seule antenne en réception et transmission (1×1 MIMO). L’absence de MIMO spatial réduit drastiquement la complexité matérielle,les coûts BOM et la consommation.
En contrepartie,les débits crêtes et la robustesse multi-chemins sont inférieurs à ceux des terminaux eMBB. Toutefois,ce compromis est acceptable pour des usages IoT industriels,vidéo basse résolution,capteurs avancés ou wearables.
5. Débits et latence réels
RedCap n’est pas conçu pour maximiser le débit mais pour offrir un débit suffisant avec des garanties 5G. Les débits typiques se situent dans une plage intermédiaire,largement supérieure à LTE-M ou NB-IoT,mais inférieure à eMBB.
La latence reste celle de la 5G NR,avec accès aux mécanismes URLLC selon configuration réseau. Cela rend RedCap pertinent pour des applications industrielles nécessitant un contrôle quasi temps réel sans aller jusqu’aux exigences extrêmes de l’URLLC complet.
6. MAC et scheduling : compatibilité totale avec NR
Du point de vue MAC,RedCap utilise les mécanismes NR standards. Le scheduler du gNB n’a pas besoin de logique spécifique,il traite les UEs RedCap comme des UEs NR aux capacités déclarées plus faibles.
Cela simplifie l’intégration réseau et garantit une coexistence fluide avec les terminaux eMBB,URLLC et mMTC.
7. Consommation énergétique et modes d’économie
RedCap bénéficie des mécanismes 5G de gestion énergétique,notamment DRX et eDRX. Combinés à la réduction de bande passante et à la simplification RF,ces mécanismes permettent d’atteindre une consommation nettement inférieure à celle d’un UE eMBB.
Toutefois,RedCap reste plus énergivore que LTE-M ou NB-IoT pour des transmissions très peu fréquentes. Il est donc optimisé pour des objets actifs,régulièrement connectés,et non pour des capteurs ultra low duty-cycle.
8. RedCap vs LTE-M : différences structurelles
Contrairement à LTE-M,RedCap est nativement 5G,ce qui signifie accès au 5G Core,au slicing,au MEC,à l’exposition d’API et aux services avancés. LTE-M reste attaché à l’EPC ou à un cœur 5G via interworking.
RedCap offre une meilleure intégration dans les architectures 5G industrielles modernes,mais au prix d’une complexité légèrement supérieure côté terminal.
9. RedCap et slicing réseau
RedCap peut bénéficier pleinement du network slicing 5G. Un slice peut être dédié à des terminaux RedCap industriels avec des SLA spécifiques en termes de latence,priorité et fiabilité.
Cette capacité est un différenciateur clé face aux LPWAN et aux solutions LTE legacy.
10. Sécurité et intégration Core
RedCap utilise l’ensemble des mécanismes de sécurité 5G NR et 5G Core :authentification forte,chiffrement,integrité et gestion des identités. Il n’existe aucune dégradation de sécurité par rapport à un UE eMBB.
Cela permet une intégration directe dans des environnements industriels critiques sans compromis sur la cybersécurité.
11. Cas d’usage industriels réalistes
Les cas d’usage typiques incluent capteurs industriels avancés,caméras basse résolution,wearables industriels,robots mobiles à débit modéré,terminaux de supervision,et équipements nécessitant une mobilité et une latence maîtrisées.
RedCap est particulièrement pertinent pour remplacer des solutions LTE Cat-4 ou Cat-6 dans des contextes 5G natifs.
12. Limites structurelles de RedCap
RedCap n’est pas une solution LPWAN. Il n’est pas conçu pour des capteurs ultra low power à transmissions très rares. Il n’est pas non plus une solution haut débit.
Son positionnement intermédiaire impose un dimensionnement précis des cas d’usage sous peine de surconsommation ou de sous-performance.
13. RedCap dans la trajectoire vers la 6G
RedCap peut être vu comme une étape transitoire vers les architectures IoT 6G. Il introduit l’idée de profils radio différenciés au sein d’une même génération,ce qui préfigure les concepts de capacités contextuelles et adaptatives de la 6G.
Conclusion
La 5G RedCap est une brique stratégique souvent sous-estimée. Elle comble le vide entre les LPWAN et la 5G eMBB en offrant une connectivité 5G complète avec une complexité maîtrisée. RedCap n’est pas une technologie universelle,mais un outil d’ingénierie précis,qui prend tout son sens lorsqu’il est intégré dans une architecture réseau 5G bien dimensionnée. Pour les projets industriels et IoT avancés,RedCap constitue l’un des choix les plus rationnels de l’écosystème 5G actuel.