作者

u-blox產(chǎn)品規(guī)劃與營銷總監(jiān)，Sabrina Bochen

目前看來也許5G還沒有達到發(fā)布前所炒作的期望值，但大多數(shù)業(yè)內(nèi)人士都認為，5G正處于Gartner炒作周期中的 “靜默演進” 階段。與任何重大技術(shù)遷移一樣，5G的推出必須克服各種復雜問題，而在面向消費者的應用之外，5G的采用也面臨著許多障礙。有幾個因素導致5G的推廣速度低于預期。

許多運營商面臨著市場化的挑戰(zhàn)，因為他們難以在5G基礎(chǔ)設(shè)施投資與新服務增量收入之間取得平衡。大多數(shù)運營商決定在5G非獨立（NSA）網(wǎng)絡(luò)上推出服務，這可能最大限度地減少了前期投資，但仍然缺乏強有力的價值主張，從而限制了增量收入。如果不對獨立（SA）網(wǎng)絡(luò)、毫米波和其他5G先進技術(shù)進行更廣泛的投資，運營商將很難發(fā)揮5G的全部功能。這些優(yōu)勢包括更高的速度和創(chuàng)新的增值服務，包括網(wǎng)絡(luò)即服務和網(wǎng)絡(luò)切片。

影響技術(shù)推廣應用的其他問題還包括汽車行業(yè)等領(lǐng)域中關(guān)鍵應用軟件活躍度不高的問題，這些行業(yè)的法律問題和監(jiān)管框架的缺失影響了自動駕駛的發(fā)展，而自動駕駛正是5G的V2X（車對萬物）功能的一個重要前景。

然而，影響5G推廣應用的最大因素之一是物聯(lián)網(wǎng)連接的增長緩慢。對物聯(lián)網(wǎng)爆炸式增長的預測是5G發(fā)展的主要推動力，尤其是其大規(guī)模機器類通信（mMTC）功能。然而，迄今為止，大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應用仍在使用LTE連接，并連接到4G EPC（演進的分組核心網(wǎng)）網(wǎng)絡(luò)。

為解決這一問題并鼓勵發(fā)展5G物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)，3GPP 推出了5G輕量化（RedCap）規(guī)范。本文將討論RedCap和擴展RedCap（eRedCap）將如何為5G推廣應用注入新的活力。

對物聯(lián)網(wǎng)的預期及其帶來的現(xiàn)實

截至2023年底，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接總數(shù)達到約34億，預計到2029年將超過60億，如圖 1 所示。

圖 1：2023年底蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接總數(shù)達到34億個

資料來源：愛立信移動報告，2024年6月

盡管增長勢頭良好，但許多物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)人員仍在猶豫是否要利用5G連接功能。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計要求目前主要由 LTE規(guī)范涵蓋：LTE Cat 4、LTE Cat 1、LTE Cat 1bis、LTE-M以及NB-IoT標準。LTE Cat 1和Cat 1bis 針對需要中等數(shù)據(jù)速度的應用，能夠支持下行高達10 Mbps和上行高達5 Mbps的視頻流。

LTE Cat 1bis是成本最低、全球可用的LTE類別。LTE Cat 4涵蓋要求更高吞吐量的物聯(lián)網(wǎng)應用，吞吐量從幾十Mbps到幾百Mbps不等。LTE-M和NB-IoT都是低功耗廣域 (LPWA) 標準，適用于對電池續(xù)航時間要求較高而數(shù)據(jù)傳輸速度較低的應用。

LTE-M和NB-IoT通常被認為與5G是兼容的，但實際上，這兩種技術(shù)都無法連接到5G網(wǎng)絡(luò)，也沒有移動網(wǎng)絡(luò)運營商宣布進行必要的升級，使LTE-M或NB-IoT設(shè)備能夠連接到5G核心網(wǎng)絡(luò)。只要移動網(wǎng)絡(luò)運營商選擇保留這些網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)，這些技術(shù)就會繼續(xù)使用4G RAN和4G EPC網(wǎng)絡(luò)。

工業(yè)監(jiān)測和控制、傳感器網(wǎng)絡(luò)、遠程信息處理、視頻監(jiān)控和可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域的許多中端物聯(lián)網(wǎng)應用并不需要最初5G規(guī)范的速度和延遲。在3GPP第17版于2022年6月提出RedCap規(guī)范之前，中等數(shù)據(jù)速率的物聯(lián)網(wǎng)應用從未有過向5G網(wǎng)絡(luò)遷移的明確途徑。

盡管5G調(diào)制解調(diào)器的成本預計將在未來幾年內(nèi)大幅降低，但由于LTE解決方案（尤其是LTE Cat 1bis、LTE-M和NB-IoT）的成本較低，而且預計LTE網(wǎng)絡(luò)的使用壽命較長，因此預計許多物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品向5G的轉(zhuǎn)換還將推遲三到五年。

讓我們仔細看看RedCap，該規(guī)范旨在縮小3GPP第17版和第18版中物聯(lián)網(wǎng)應用與5G網(wǎng)絡(luò)連接的差距。

5G RedCap

5G RedCap擴展了3GPP第15版規(guī)范（圖 2），解決了許多不需要全部5G先進技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的問題，避免了不必要的復雜性并降低了成本。與現(xiàn)有的高端5G解決方案相比，RedCap能夠設(shè)計出具有成本效益的設(shè)備，提供對物聯(lián)網(wǎng)應用非常重要的功能，包括更低的吞吐量、更長的電池壽命、更低的復雜性和更高的設(shè)備密度，從而擴大5G的可開發(fā)市場。

圖 2：RedCap解決了3GPP第15版規(guī)范中的空白問題

5G RedCap支持介于5G eMBB和LTE-M能力之間的解決方案需求（圖 3），提供了一種中間連接。

圖 3：5G RedCap使LTE Cat 1和LTE Cat 4應用能夠遷移到5G

雖然第17版RedCap能夠使LTE Cat 1和LTE Cat 4應用遷移到5G，但它只是降低5G物聯(lián)網(wǎng)連接成本和復雜性的第一步。RedCap標準的進一步發(fā)展 - eRedCap - 最近已在3GPP第18版中完成，它將滿足由LTE-M和NB-IoT技術(shù)（圖 4）支持的低成本、電池供電、LPWAN解決方案的巨大市場需求。

圖 4：eRedCap可滿足目前LPWAN解決方案所服務的一些低成本、電池供電應用的要求

5G和物聯(lián)網(wǎng)的未來前景

首批RedCap設(shè)備預計將于2024年投入商用，兩年后eRedCap技術(shù)將出現(xiàn)在市場上。根據(jù)ReTHINK Research的數(shù)據(jù)1，RedCap和eRedCap將占所有蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接的30.17%，到2032-2033年，RedCap技術(shù)將超過4G LTE，成為領(lǐng)先的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)平臺。

雖然大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備層面的5G可能還需要幾年的時間，但早期的5G RedCap用例預計最快將于2024年出現(xiàn)，其中包括消費類可穿戴設(shè)備和一些工業(yè)應用。一些行業(yè)采用5G RedCap的驅(qū)動力來自于設(shè)計面向未來的解決方案的需求，這些解決方案必須確保具有較長生命周期的資本設(shè)備能夠持續(xù)連接。采用RedCap的其他驅(qū)動因素包括在同一5G核心上提供所有服務的吸引力，以及簡化服務協(xié)調(diào)和控制。

從運營商的角度來看，RedCap是一個將之前和未來對5G基礎(chǔ)設(shè)施的投資時長化的機會，特別是向5G獨立網(wǎng)絡(luò)的過渡。

通過鼓勵物聯(lián)網(wǎng)連接和流量向5G遷移，RedCap成為加速5G推廣的關(guān)鍵技術(shù)之一。