一文探讨5G RedCap及生态系统的十大要点

五年前，当首个商用5G网络推出时，全球都为之兴奋不已。设计人员和运营商都想知道这项新技术将为物联网世界带来怎样的可能性，也许他们还记得十多年前物联网市场开始从2G/3G向4G网络的重大转变。

在技术领域，预测技术进步的发展并不容易。造成这种不确定性的部分原因是参与者众多。就物联网应用中的5G而言，现实情况与之前的发展预期有所不同。主要区别在于，面向物联网应用的5G起步较慢。

为了帮助更多应用加速从4G迁移到5G，我们创建了一个附加规范。5G RedCap（“reduced capability”的缩写）旨在为物联网生态系统提供合适的功能和性价比，以促进5G技术广泛使用。目前，在技术迁移早期阶段，该规范的潜力已开始显现。

本文将探讨有关5G RedCap及其生态系统的十大要点，讨论环境现状、4G LTE规范如何满足当今物联网的要求，以及5G RedCap在弥合4G和5G之间差距方面的作用。

1. 5G处于Gartner炒作周期中的静默演进阶段

几十年的发展表明，技术演进分为不同阶段。咨询公司Gartner通过其炒作周期框架，将成熟、采用和社会应用确定为技术发展的关键阶段。在这个周期中，有一个阶段被称为“启蒙斜坡”，即技术已经超越了最初的动荡阶段（包括觉醒），准备起飞的静默演进阶段。这正是5G目前所处的阶段。

2. 需要对5G技术进行更多投资

5G在物联网方面的能力是巨大的。虽然5G以更高速度传输数据的能力是其最广为人知的优势，但其优势远不止于此。网络即服务（network-as-service）和网络切片（network slicing）等服务至今尚未完全开发出来，仍有待5G网络充分发挥其潜力。

然而，要实现这一目标，投资独立网络（SA）等先进的5G技术是必要的。RedCap标准只与5G SA网络兼容，要想取得成功，这些网络必须比现在更加普及。

3. 5G物联网通信及其增长缓慢

这可能是影响5G推广的最关键因素。到目前为止，5G 部署主要集中在为消费类智能手机提供更高的数据速率，而物联网应用对这一特性的需求有限。大多数物联网通信涉及需要超低至中等数据速率的用例。因此，4G 物联网应用还没有过渡到5G技术的相关升级途径。

4. LTE规范目前已涵盖物联网设计要求

LTE Cat 4、LTE Cat 1、LTE Cat 1bis、LTE-M和NB-IoT标准等LTE规范仍能完全满足大多数物联网设计的需求。LTE Cat1和Cat 1bis适用于许多物联网应用，包括智能计量、资产跟踪、车队管理、移动支付系统和工业物联网。这些应用可在中等数据传输速率和适度延迟的条件下有效运行。

对于需要较高数据传输速率的应用，LTE Cat 4更为适合。其应用环境包括移动宽带、工业物联网、医疗保健等。典型应用包括便携式路由器、远程信息处理、远程安全摄像头和远程工业设备。

LTE-M和NB-IoT是蜂窝物联网标准，专为需要较长电池寿命且对数据速度要求不高的应用而设计。例如，资产跟踪、智能城市基础设施、智能计量、环境监测和工业监测。

5. 5G可升级性的“神话”

尽管有可能在5G核心网络上实施LTE-M和NB-IoT标准，但目前还没有实际的例子，因为运营商还没有宣布任何网络更新，以实现未来与这些LPWA技术的兼容性。这两种标准在其剩余的生命周期内似乎将继续在4G RAN和4G EPC网络上运行，而不会迁移到5G核心网。

人们对升级缺乏兴趣，或许是因为4G解决方案与5G相比更具成本效益。又或者，这些技术具有相当高的频谱效率，可以与单独的5G RAN和核心网络一起维持。

6. 通往5G网络的迁移路径

对于中等数据速率的物联网应用而言，特定的速度或延迟并不是优先考虑的因素，随着2022年3GPP第17版RedCap规范的推出，建立了向5G网络迁移的途径。不过，RedCap的初始配置超过了LTE Cat 4的能力，物联网应用将在多大范围内采用第一代RedCap还有待观察。

7. 5G RedCap是实现平稳过渡的关键一环吗

LTE-M和NB-IoT等技术在设计时明确考虑了物联网应用所需的功能，包括延长电池寿命、同时连接多个设备的能力、低速到超低速数据传输速率以及增强的楼宇内覆盖范围。然而，这些功能并不是RedCap规范的重点。

8. 5G eRedCap

与全规格5G eMBB（增强型移动宽带）实施相比，3GPP第17版RedCap提出了降低复杂性和成本的可能性。在此基础上，第18版3GPP通过eRedCap（扩展RedCap）进一步推进这些轻量化规范。

RedCap和eRedCap的主要区别在于最大数据信道带宽和峰值下行链路数据速率。RedCap支持20 MHz的最大带宽和220 Mbps的峰值下行链路速率，而eRedCap支持5 MHz的最大带宽和10 Mbps的峰值下行链路速率。这些变化将使eRedCap能够满足目前4G LPWA解决方案所能提供的物联网应用需求，在这些应用中，降低成本和延长设备电池寿命至关重要。

9. RedCap，未来领先的蜂窝物联网平台

RedCap技术有望在未来十年内成为领先的蜂窝物联网技术。u-blox预计，到2030年，RedCap和eRedCap将为15%以上的蜂窝物联网设备提供服务。

10. 面向未来的解决方案和RedCap

2024年，5G RedCap出现在消费类可穿戴设备和某些长寿命工业物联网应用等应用中。寻求面向未来的解决方案将成为某些行业早期采用5G RedCap的主要驱动力，因为它提供了连接的连续性并延长了特定设备的生命周期。

随着复杂性的不断降低，我们应该会在几年内看到5G物联网设备的更广泛部署。5G RedCap预计将成为许多物联网应用从4G向5G技术过渡的关键驱动力。