5G 的真正潛質(zhì)并不在于手機(jī)，而在于工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商希望通過這些應(yīng)用收回其在 5G 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和頻譜方面所做的巨大投資。面向物聯(lián)網(wǎng)的 5G 將移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)拓展至數(shù)十億個(gè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。這是一個(gè)比消費(fèi)者應(yīng)用更遠(yuǎn)大的目標(biāo)，因?yàn)?5G 必須適應(yīng)終端的多樣性。這些終端“物”包括需要大量帶寬和“頻繁開啟”操作的手機(jī)和固定無(wú)線網(wǎng)絡(luò)到不經(jīng)常發(fā)送數(shù)據(jù)或收發(fā)小數(shù)據(jù)包的傳感器模塊。但許多物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的需求都介于這兩者之間。它們不需要高速的 5G 性能，但對(duì)功率/成本的要求比電話或固定、終端更嚴(yán)格，而且在各種應(yīng)用中都要求極低的延遲。這就是新的 5G RedCap 標(biāo)準(zhǔn)的用武之地。

3GPP 寬帶標(biāo)準(zhǔn)指定了四個(gè)不同（但相關(guān)）的發(fā)展方向（見圖 1）。第 15 版中指定的第一個(gè)也是主要的方向是增強(qiáng)移動(dòng)寬帶 （eMBB），面向消費(fèi)類手機(jī)和固定無(wú)線接入 （FWA）。第 16 版中指定的第二個(gè)方向涵蓋超高可靠性、低延遲通信 （URLLC）。這個(gè)方向面向的是對(duì)時(shí)延敏感的邊緣計(jì)算，并為未來的 AR/VR 設(shè)備提供支持。第三個(gè)方向是 Sidelink。Sidelink 主要面向汽車 V2X，以及自第 18 版開始才會(huì)支持非汽車應(yīng)用，涵蓋工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)（此領(lǐng)域中將與 RedCap 融合）。第四個(gè)方向是物聯(lián)網(wǎng) 5G。LTE（尤其是 LTE Cat-1）目前為這些應(yīng)用提供部分服務(wù)，但隨著在第 17 版中引入 5G RedCap，5G 現(xiàn)在已完全接管這些服務(wù)。第 18 版中預(yù)計(jì)會(huì)提供進(jìn)一步的改進(jìn)和優(yōu)化。

圖 1：5G 涵蓋四個(gè)不同但相關(guān)的發(fā)展方向

什么是 RedCap？

RedCap 5G 的優(yōu)勢(shì)，尤其是網(wǎng)絡(luò)方面，其性能與上一代 LTE 相當(dāng)，而延遲顯著降低，針對(duì)的是支持 eMBB 和 URLLC 的全性能 5G 設(shè)備（峰值速率在 Gbps 范圍內(nèi)）與窄帶寬大規(guī)模機(jī)器通信（mMTC，支持 1 Mb/秒）之間缺失的性能等級(jí)。RedCap 設(shè)備將支持大約 85 Mb/秒的性能等級(jí)，可用于各種工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

通過 5G 網(wǎng)絡(luò)支持物聯(lián)網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的部署（無(wú)需支持三種網(wǎng)絡(luò)：5G、LTE 和 eMTC/NB-IoT）。5G Redcap的使用案例，這與專用網(wǎng)絡(luò)的快速增長(zhǎng)相吻合。RedCap 與專用網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，針對(duì)企業(yè)和工業(yè)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)高效的部署開辟了新的解決方案。5G 網(wǎng)絡(luò)還可提供更多頻譜選項(xiàng)，包括未經(jīng)許可的頻譜。RedCap還將支持毫米波的操作，在那里，有限的覆蓋范圍在頻譜再利用方面變得很有優(yōu)勢(shì)。5G 網(wǎng)絡(luò)利用先進(jìn)的波束形成技術(shù)（復(fù)雜性在于基礎(chǔ)設(shè)施方面），還可在低于 6GHz 的范圍內(nèi)提供更廣的覆蓋范圍，使用戶端設(shè)備更精簡(jiǎn)、緊湊及節(jié)能。5G 還可以改進(jìn)設(shè)備定位，并有望在第 17 版中實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)定位精度，進(jìn)一步促進(jìn)工業(yè)應(yīng)用。

5G 網(wǎng)絡(luò)提供比 LTE 更出色的網(wǎng)絡(luò)管理，支持有保障的服務(wù)質(zhì)量 （QoS）。通過基于軟件的網(wǎng)絡(luò)切片、安全和移動(dòng)邊緣計(jì)算 （MEC） 選項(xiàng)，通用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施可以提供這種增強(qiáng)的管理。網(wǎng)絡(luò)切片（圖 2）可以提供多級(jí) QoS，而無(wú)需增加硬件，并重新使用相同的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施來支持高度分散的工業(yè)應(yīng)用。MEC 將傳統(tǒng)云計(jì)算功能遷移到網(wǎng)絡(luò)中，以減少擁塞，提高成本，降低延遲。比如說，安全和人工智能功能可在本地網(wǎng)關(guān)中提供。專用蜂窩網(wǎng)絡(luò)是另一種可能的應(yīng)用，在這種應(yīng)用中，增強(qiáng)安全程度、以及根據(jù)相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的需要微調(diào)功能比高性能更重要。

圖 2：網(wǎng)絡(luò)切片允許專用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在特定用途定義的配置運(yùn)行。

這些增強(qiáng)功能可使哪些類型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用受益？

工廠和電網(wǎng)中的工業(yè)傳感器（壓力、CO2、濕度、運(yùn)動(dòng)、溫度傳感器等）；

監(jiān)控監(jiān)測(cè)器；

可穿戴設(shè)備（包括眼鏡形式的新興 XR 設(shè)備）、汽車遠(yuǎn)程信息處理；

電子健康和醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備。

這些應(yīng)用，其共享的信息具有某種程度的關(guān)鍵性，或必須對(duì)這些信息作出反應(yīng)。然而，這些應(yīng)用對(duì)成本和功率限制非常敏感。RedCap 旨在幫助物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品制造商找到合適的平衡點(diǎn)。

汽車遙測(cè)是一個(gè)具體示例。我們通常會(huì)想到蜂窩式 V2X 在車輛中的應(yīng)用，用于與其他車輛或基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行通信，以確保安全、導(dǎo)航和交通管理。這就需要 Sidelink 通信提供專屬支持，以及類似 5G Redcap 的性能。遙測(cè)是一種截然不同的應(yīng)用。車聯(lián)網(wǎng)通信盒 （T-Box） 是現(xiàn)代汽車中的一個(gè)成熟電子設(shè)備，負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程連接車輛功能等。這些系統(tǒng)使用蜂窩技術(shù)，而新興系統(tǒng)則開始使用 5G。在這種應(yīng)用中車聯(lián)網(wǎng)通信盒可以處理無(wú)線更新、收集和傳達(dá)車輛統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并在檢測(cè)到問題時(shí)安排服務(wù)。車聯(lián)網(wǎng)通信鏈路的數(shù)量將超過 V2X，而且很適合 Redcap 性能范圍。

針對(duì) RedCap 的設(shè)計(jì)？

RedCap 尚未完全獲批；預(yù)計(jì)將在 2022 年年中獲批。我們預(yù)計(jì)，將在 2024-2025 年之間對(duì) RedCap 進(jìn)行初始部署，在 2026 年之后將實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)量激增。

在 RedCap 上線后，如果要更改通信方法，就可能造成昂貴的時(shí)間和開發(fā)成本。我們建議你在設(shè)計(jì)架構(gòu)的時(shí)候，選擇支持LTE運(yùn)行的通信系統(tǒng)，但該系統(tǒng)可以通過軟件更新輕松切換到RedCap。許多產(chǎn)品制造商都渴望找到這樣一種解決通信問題的解決方案。通信鏈路將幫助他們迅速推出產(chǎn)品，并在 5G RedCap 標(biāo)準(zhǔn)成熟時(shí)平穩(wěn)遷移到這種新標(biāo)準(zhǔn)。表 1 對(duì)比了 5G 的三大細(xì)分市場(chǎng)。

在不影響短期收入的情況下，為下一代做規(guī)劃始終存在風(fēng)險(xiǎn)，但這種風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)該是可控的。由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要低成本設(shè)備，我們預(yù)計(jì) RedCap 的實(shí)施將更加集成，不僅是數(shù)字基帶和 RF 部分，而且在某些情況下還與其他互補(bǔ)通信技術(shù)以及特定應(yīng)用的 SoC 集成。這將允許對(duì)SoC進(jìn)行優(yōu)化以適應(yīng)特定的使用情況，并為不專門從事通信的新供應(yīng)商和OEM 提供選擇，通過將 RedCap IP 集成到 SoC 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化優(yōu)勢(shì)，就像他們現(xiàn)在為Wi-Fi做的那樣。