尤其值得一提的是，2022年8月，整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的連接數(shù)已經(jīng)達(dá)到了16.98億，超過了16.7億的手機(jī)用戶數(shù)，首次實(shí)現(xiàn)“物超人”，標(biāo)志著蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)“從量變走向質(zhì)變”關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)的到來。

但從5G當(dāng)前的實(shí)際應(yīng)用情況來看，面向海量物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)和增強(qiáng)型機(jī)器類型通信(eMTC)終端重點(diǎn)針對LPWA部署帶來低功耗和最低復(fù)雜度特性；增強(qiáng)型超可靠低時(shí)延通信(URLLC)終端則能夠滿足業(yè)界最嚴(yán)苛的用例需求，但廣泛的中端5G應(yīng)用需求還仍未得到滿足，需要采用中等性能為其提供更高效的支持。

于是，為了應(yīng)對面向中端物聯(lián)網(wǎng)用例的一系列優(yōu)化需求，3GPP在2022年凍結(jié)的5G Release 17版本中引入了RedCap(含義為“精簡性能”)終端層級，也稱之為5G NR-Light。這一全新終端層級能夠成本高效地支持150Mbps下行速率和50Mbps上行速率，大大超出了NB-IoT和eMTC(Cat-M1)的性能，經(jīng)過一年多的實(shí)踐探索和來自政府的強(qiáng)力支持，RedCap正一躍成為2023年最受關(guān)注的5G技術(shù)之一。

何為5G RedCap？

RedCap類設(shè)備是R17新引入的輕量級5G終端，包括工業(yè)傳感器、監(jiān)控?cái)z像頭、智能電網(wǎng)相關(guān)設(shè)備、預(yù)測性維護(hù)、公用事業(yè)計(jì)量表和高分辨率監(jiān)控等應(yīng)用；以及高端可穿戴設(shè)備、高端物流跟蹤設(shè)備、入門級終端(例如平板電腦和智能手機(jī))的寬帶接入、無界增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)眼鏡等。隨著RedCap終端的普及，更多應(yīng)用將能夠從終端側(cè)AI和網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)智能中受益，從而擴(kuò)展智能網(wǎng)聯(lián)邊緣，并進(jìn)一步推動數(shù)據(jù)重心從大型區(qū)域云和中央云中轉(zhuǎn)移出來。

支持較低的復(fù)雜度和功耗是RedCap類終端的特點(diǎn)。因此，RedCap實(shí)施了多種策略來降低5G設(shè)備的復(fù)雜性、成本和功耗。

降低成本的主要策略之一是在設(shè)備中使用更少的天線，也減少了多入多出(MIMO)層的最大數(shù)量。RedCap設(shè)備的下行鏈路僅支持2×2 MIMO，而上行鏈路僅支持單入單出(SISO)。

RedCap設(shè)備支持的帶寬也比其他5G終端低。為了高效地支持這些設(shè)備，R17將5G NR設(shè)計(jì)帶寬(100MHz)縮窄至Sub-7GHz頻段的20MHz和毫米波頻段的100MHz。在這些頻段里，傳統(tǒng)5G NR終端通常需要配備4根接收天線，但這一項(xiàng)目將RedCap終端的接收天線數(shù)縮減至一根或兩根，使得成本和功耗都大幅降低。

然而與此同時(shí)，RedCap卻仍繼承了5G NR技術(shù)URLLC、切片、低功耗、5G LAN、高精度定位、高精度授時(shí)、SUL(超級上行)等特性，并且大幅降低了高昂設(shè)備的成本——5G RedCap首發(fā)價(jià)格相比目前5G eMBB模組成本下降50%，未來將快速達(dá)到Cat.4同等水平。

RedCap，國內(nèi)5G“第一大殺手級應(yīng)用”

作為3GPP R17版本中最先商用、最具市場發(fā)展的新技術(shù)，不少業(yè)內(nèi)人士將RedCap視作5G技術(shù)在國內(nèi)的“第一大殺手級應(yīng)用”。

除了上文談及的自身優(yōu)勢外，另一大原因也不可忽視。那就是盡管5G技術(shù)的初衷是賦能千行百業(yè)，但在實(shí)地落地過程中，由于不同場景對5G的需求不一樣，5G芯片/模組的成本對于普遍的行業(yè)使用來說仍然偏高。同時(shí)，5G的大帶寬、高速率特性對于工業(yè)場景來說存在比較大的性能冗余，加之5G研發(fā)門檻高、功耗大，使得具備“輕量化”特性的RedCap技術(shù)得到了更多的青睞。

工信部在9月17日發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)5G輕量化(RedCap)技術(shù)演進(jìn)和應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展的通知》中，為RedCap在我國的發(fā)展制定了詳實(shí)可行的目標(biāo)，包括“到2025年實(shí)現(xiàn)RedCap縣級以上的覆蓋”、“大力扶持RedCap技術(shù)在工業(yè)、能源、物流、車聯(lián)網(wǎng)、公共安全等重點(diǎn)領(lǐng)域的普及”等，充分體現(xiàn)了國家在RedCap推廣方面的意愿和決心。

場景應(yīng)用方面，智能電網(wǎng)是行業(yè)公認(rèn)的RedCap起量最快的應(yīng)用領(lǐng)域，因?yàn)殡娋W(wǎng)的核心訴求是高可靠、低延時(shí)，而這正好是5G原生的特性。目前，南瑞智芯、山東電力等企業(yè)都在大力推廣RedCap在產(chǎn)業(yè)上的落地，尤其是在配電自動化、專電采集終端、集中器方面。網(wǎng)絡(luò)覆蓋后，預(yù)計(jì)RedCap節(jié)點(diǎn)滲透率將達(dá)到80%，整個(gè)5G終端增長幅度為400萬臺/年。

另一個(gè)值得期待的場景來自智能制造，針對的應(yīng)用主要包括：數(shù)采終端、室內(nèi)定位，包括工業(yè)的各種DTU、工業(yè)網(wǎng)關(guān)、遠(yuǎn)程操控、物流AGV等。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，隨著RedCap的成本降低和網(wǎng)絡(luò)覆蓋的不斷鋪開，相關(guān)產(chǎn)品的出貨量將從2023年的60萬臺增加到2027年的480萬臺。

此外，隨著RedCap成本降低和射頻器件體積小型化帶來的優(yōu)勢，IPC、視頻監(jiān)控和MIFI等行業(yè)從4G向5G的遷移速度將大為加快，他們對RedCap的采用意向變得越來越明確。以4G攝像頭為例，目前Cat.4/Cat.6的上行速率只有50M，很難滿足4K及4K以上的視頻傳輸要求。但RedCap的上行速率達(dá)到了100M以上，會對中高速上行的應(yīng)用產(chǎn)生價(jià)值，其市場規(guī)模也有望從現(xiàn)在的200萬臺增加到千萬級，5G的滲透率也會增至15%。

不是已經(jīng)有LTE CAT4+終端了嗎？

LTE Cat-1bis、LTE Cat-4是目前中端物聯(lián)網(wǎng)終端實(shí)現(xiàn)廣域無線連接和移動性的主要方式。但5G RedCap的支持者則認(rèn)為其代表著未來——這類終端支持的帶寬基本在20MHz，頻率范圍可以從傳統(tǒng)的Sub-3GHz頻段拓展至Sub-7GHz頻段，吞吐峰值速率下行150Mbps或者上行50Mbps，未來有可能實(shí)現(xiàn)更高速率。

我們從下圖能夠很清楚的看到這一趨勢。3GPP Release 15是5G NR標(biāo)準(zhǔn)的第一版規(guī)范，其支持面向海量物聯(lián)網(wǎng)的兩類終端層級，即支持1.4MHz信道帶寬的eMTC或Cat-M1，以及支持200kHz信道帶寬的NB-IoT。隨著3GPP Release 16引入增強(qiáng)特性，具有這兩類層級能力的終端能夠在相同的5G NR信道中與其它5G終端共存。3GPP Release 16還面向eURLLC引入了另一類5G終端層級，以滿足關(guān)鍵業(yè)務(wù)型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的嚴(yán)苛需求，支持毫秒級時(shí)延和99.9999%的可靠性。

3GPP Release 17中的RedCap終端能夠在相同5G NR信道中與不同物聯(lián)網(wǎng)層級的終端和eMBB終端共存。此外，隨著5G NR標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)演進(jìn)，RedCap也將在Release 18中持續(xù)演進(jìn)，并側(cè)重于在定位方面滿足性能需求并帶來增強(qiáng)特性。通過5G直連通信接口實(shí)現(xiàn)端到端通信或?qū)⒊蔀镽edCap在Release 18及未來版本中的另一個(gè)演進(jìn)方向。

也就是說，接下來，R17 RedCap、R17 LPHAP(低功耗高精度定位技術(shù))、R18 eMBB eRedCap和Passive IoT，將是當(dāng)下和今后一段時(shí)間內(nèi)最值得關(guān)注的四項(xiàng)技術(shù)。如果簡單做一個(gè)類比，R17 RedCap其實(shí)是5G時(shí)代用于替換LTE Cat.4和Cat.6的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而R18 eRedCap則是替換當(dāng)前主流低速應(yīng)用——LTE Cat.1的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

這意味著，作為全新類別的5G技術(shù)，RedCap將承擔(dān)起“填補(bǔ)高速連接移動寬帶終端與極低帶寬NB-IoT終端之間空白”的重任。