五年前，當(dāng)首個商用5G網(wǎng)絡(luò)推出時，全球都為之興奮不已。設(shè)計人員和運營商都想知道這項新技術(shù)將為物聯(lián)網(wǎng)世界帶來怎樣的可能性，也許他們還記得十多年前物聯(lián)網(wǎng)市場開始從2G/3G向4G網(wǎng)絡(luò)的重大轉(zhuǎn)變。

在技術(shù)領(lǐng)域，預(yù)測技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展并不容易。造成這種不確定性的部分原因是參與者眾多。就物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的5G而言，現(xiàn)實情況與之前的發(fā)展預(yù)期有所不同。主要區(qū)別在于，面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的5G起步較慢。

為了幫助更多應(yīng)用加速從4G遷移到5G，我們創(chuàng)建了一個附加規(guī)范。5G RedCap（“reduced capability”的縮寫）旨在為物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)提供合適的功能和性價比，以促進(jìn)5G技術(shù)廣泛使用。目前，在技術(shù)遷移早期階段，該規(guī)范的潛力已開始顯現(xiàn)。

本文將探討有關(guān)5G RedCap及其生態(tài)系統(tǒng)的十大要點，討論環(huán)境現(xiàn)狀、4G LTE規(guī)范如何滿足當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)的要求，以及5G RedCap在彌合4G和5G之間差距方面的作用。

1. 5G處于Gartner炒作周期中的靜默演進(jìn)階段

幾十年的發(fā)展表明，技術(shù)演進(jìn)分為不同階段。咨詢公司Gartner通過其炒作周期框架，將成熟、采用和社會應(yīng)用確定為技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵階段。在這個周期中，有一個階段被稱為“啟蒙斜坡”，即技術(shù)已經(jīng)超越了最初的動蕩階段（包括覺醒），準(zhǔn)備起飛的靜默演進(jìn)階段。這正是5G目前所處的階段。

2. 需要對5G技術(shù)進(jìn)行更多投資

5G在物聯(lián)網(wǎng)方面的能力是巨大的。雖然5G以更高速度傳輸數(shù)據(jù)的能力是其最廣為人知的優(yōu)勢，但其優(yōu)勢遠(yuǎn)不止于此。網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)（network-as-service）和網(wǎng)絡(luò)切片（network slicing）等服務(wù)至今尚未完全開發(fā)出來，仍有待5G網(wǎng)絡(luò)充分發(fā)揮其潛力。

然而，要實現(xiàn)這一目標(biāo)，投資獨立網(wǎng)絡(luò)（SA）等先進(jìn)的5G技術(shù)是必要的。RedCap標(biāo)準(zhǔn)只與5G SA網(wǎng)絡(luò)兼容，要想取得成功，這些網(wǎng)絡(luò)必須比現(xiàn)在更加普及。

3. 5G物聯(lián)網(wǎng)通信及其增長緩慢

這可能是影響5G推廣的最關(guān)鍵因素。到目前為止，5G 部署主要集中在為消費類智能手機提供更高的數(shù)據(jù)速率，而物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對這一特性的需求有限。大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)通信涉及需要超低至中等數(shù)據(jù)速率的用例。因此，4G 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用還沒有過渡到5G技術(shù)的相關(guān)升級途徑。

4. LTE規(guī)范目前已涵蓋物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計要求

LTE Cat 4、LTE Cat 1、LTE Cat 1bis、LTE-M和NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)等LTE規(guī)范仍能完全滿足大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的需求。LTE Cat1和Cat 1bis適用于許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，包括智能計量、資產(chǎn)跟蹤、車隊管理、移動支付系統(tǒng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。這些應(yīng)用可在中等數(shù)據(jù)傳輸速率和適度延遲的條件下有效運行。

對于需要較高數(shù)據(jù)傳輸速率的應(yīng)用，LTE Cat 4更為適合。其應(yīng)用環(huán)境包括移動寬帶、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療保健等。典型應(yīng)用包括便攜式路由器、遠(yuǎn)程信息處理、遠(yuǎn)程安全攝像頭和遠(yuǎn)程工業(yè)設(shè)備。

LTE-M和NB-IoT是蜂窩物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，專為需要較長電池壽命且對數(shù)據(jù)速度要求不高的應(yīng)用而設(shè)計。例如，資產(chǎn)跟蹤、智能城市基礎(chǔ)設(shè)施、智能計量、環(huán)境監(jiān)測和工業(yè)監(jiān)測。

5. 5G可升級性的“神話”

盡管有可能在5G核心網(wǎng)絡(luò)上實施LTE-M和NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)，但目前還沒有實際的例子，因為運營商還沒有宣布任何網(wǎng)絡(luò)更新，以實現(xiàn)未來與這些LPWA技術(shù)的兼容性。這兩種標(biāo)準(zhǔn)在其剩余的生命周期內(nèi)似乎將繼續(xù)在4G RAN和4G EPC網(wǎng)絡(luò)上運行，而不會遷移到5G核心網(wǎng)。

人們對升級缺乏興趣，或許是因為4G解決方案與5G相比更具成本效益。又或者，這些技術(shù)具有相當(dāng)高的頻譜效率，可以與單獨的5G RAN和核心網(wǎng)絡(luò)一起維持。

6. 通往5G網(wǎng)絡(luò)的遷移路徑

對于中等數(shù)據(jù)速率的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而言，特定的速度或延遲并不是優(yōu)先考慮的因素，隨著2022年3GPP第17版RedCap規(guī)范的推出，建立了向5G網(wǎng)絡(luò)遷移的途徑。不過，RedCap的初始配置超過了LTE Cat 4的能力，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將在多大范圍內(nèi)采用第一代RedCap還有待觀察。

7. 5G RedCap是實現(xiàn)平穩(wěn)過渡的關(guān)鍵一環(huán)嗎

LTE-M和NB-IoT等技術(shù)在設(shè)計時明確考慮了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需的功能，包括延長電池壽命、同時連接多個設(shè)備的能力、低速到超低速數(shù)據(jù)傳輸速率以及增強的樓宇內(nèi)覆蓋范圍。然而，這些功能并不是RedCap規(guī)范的重點。

8. 5G eRedCap

與全規(guī)格5G eMBB（增強型移動寬帶）實施相比，3GPP第17版RedCap提出了降低復(fù)雜性和成本的可能性。在此基礎(chǔ)上，第18版3GPP通過eRedCap（擴(kuò)展RedCap）進(jìn)一步推進(jìn)這些輕量化規(guī)范。

RedCap和eRedCap的主要區(qū)別在于最大數(shù)據(jù)信道帶寬和峰值下行鏈路數(shù)據(jù)速率。RedCap支持20 MHz的最大帶寬和220 Mbps的峰值下行鏈路速率，而eRedCap支持5 MHz的最大帶寬和10 Mbps的峰值下行鏈路速率。這些變化將使eRedCap能夠滿足目前4G LPWA解決方案所能提供的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求，在這些應(yīng)用中，降低成本和延長設(shè)備電池壽命至關(guān)重要。

9.RedCap，未來領(lǐng)先的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)平臺

RedCap技術(shù)有望在未來十年內(nèi)成為領(lǐng)先的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。u-blox預(yù)計，到2030年，RedCap和eRedCap將為15%以上的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供服務(wù)。

10. 面向未來的解決方案和RedCap

2024年，5G RedCap出現(xiàn)在消費類可穿戴設(shè)備和某些長壽命工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等應(yīng)用中。尋求面向未來的解決方案將成為某些行業(yè)早期采用5G RedCap的主要驅(qū)動力，因為它提供了連接的連續(xù)性并延長了特定設(shè)備的生命周期。

隨著復(fù)雜性的不斷降低，我們應(yīng)該會在幾年內(nèi)看到5G物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的更廣泛部署。5G RedCap預(yù)計將成為許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用從4G向5G技術(shù)過渡的關(guān)鍵驅(qū)動力。