5G 的真正潛質并不在于手機，而在于工業和商業應用，網絡運營商希望通過這些應用收回其在 5G 網絡基礎設施和頻譜方面所做的巨大投資。面向物聯網的 5G 將移動網絡拓展至數十億個物聯網節點。這是一個比消費者應用更遠大的目標，因為 5G 必須適應終端的多樣性。這些終端“物”包括需要大量帶寬和“頻繁開啟”操作的手機和固定無線網絡到不經常發送數據或收發小數據包的傳感器模塊。但許多物聯網產品的需求都介于這兩者之間。它們不需要高速的 5G 性能，但對功率/成本的要求比電話或固定、終端更嚴格，而且在各種應用中都要求極低的延遲。這就是新的 5G RedCap 標準的用武之地。

3GPP 寬帶標準指定了四個不同（但相關）的發展方向（見圖 1）。第 15 版中指定的第一個也是主要的方向是增強移動寬帶 （eMBB），面向消費類手機和固定無線接入 （FWA）。第 16 版中指定的第二個方向涵蓋超高可靠性、低延遲通信 （URLLC）。這個方向面向的是對時延敏感的邊緣計算，并為未來的 AR/VR 設備提供支持。第三個方向是 Sidelink。Sidelink 主要面向汽車 V2X，以及自第 18 版開始才會支持非汽車應用，涵蓋工業和物聯網（此領域中將與 RedCap 融合）。第四個方向是物聯網 5G。LTE（尤其是 LTE Cat-1）目前為這些應用提供部分服務，但隨著在第 17 版中引入 5G RedCap，5G 現在已完全接管這些服務。第 18 版中預計會提供進一步的改進和優化。

圖 1：5G 涵蓋四個不同但相關的發展方向

什么是 RedCap？

RedCap 5G 的優勢，尤其是網絡方面，其性能與上一代 LTE 相當，而延遲顯著降低，針對的是支持 eMBB 和 URLLC 的全性能 5G 設備（峰值速率在 Gbps 范圍內）與窄帶寬大規模機器通信（mMTC，支持 1 Mb/秒）之間缺失的性能等級。RedCap 設備將支持大約 85 Mb/秒的性能等級，可用于各種工業和物聯網應用。

通過 5G 網絡支持物聯網，可以實現經濟高效的部署（無需支持三種網絡：5G、LTE 和 eMTC/NB-IoT）。5G Redcap的使用案例，這與專用網絡的快速增長相吻合。RedCap 與專用網絡相結合，針對企業和工業應用的經濟高效的部署開辟了新的解決方案。5G 網絡還可提供更多頻譜選項，包括未經許可的頻譜。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勢。5G 網絡利用先進的波束形成技術（復雜性在于基礎設施方面），還可在低于 6GHz 的范圍內提供更廣的覆蓋范圍，使用戶端設備更精簡、緊湊及節能。5G 還可以改進設備定位，并有望在第 17 版中實現厘米級定位精度，進一步促進工業應用。

5G 網絡提供比 LTE 更出色的網絡管理，支持有保障的服務質量 （QoS）。通過基于軟件的網絡切片、安全和移動邊緣計算 （MEC） 選項，通用網絡基礎設施可以提供這種增強的管理。網絡切片（圖 2）可以提供多級 QoS，而無需增加硬件，并重新使用相同的網絡基礎設施來支持高度分散的工業應用。MEC 將傳統云計算功能遷移到網絡中，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關中提供。專用蜂窩網絡是另一種可能的應用，在這種應用中，增強安全程度、以及根據相應網絡的需要微調功能比高性能更重要。

圖 2：網絡切片允許專用網絡應用在特定用途定義的配置運行。

這些增強功能可使哪些類型的物聯網應用受益？

工廠和電網中的工業傳感器（壓力、CO2、濕度、運動、溫度傳感器等）；

監控監測器；

可穿戴設備（包括眼鏡形式的新興 XR 設備）、汽車遠程信息處理；

電子健康和醫療監測設備。

這些應用，其共享的信息具有某種程度的關鍵性，或必須對這些信息作出反應。然而，這些應用對成本和功率限制非常敏感。RedCap 旨在幫助物聯網產品制造商找到合適的平衡點。

汽車遙測是一個具體示例。我們通常會想到蜂窩式 V2X 在車輛中的應用，用于與其他車輛或基礎設施進行通信，以確保安全、導航和交通管理。這就需要 Sidelink 通信提供專屬支持，以及類似 5G Redcap 的性能。遙測是一種截然不同的應用。車聯網通信盒 （T-Box） 是現代汽車中的一個成熟電子設備，負責遠程連接車輛功能等。這些系統使用蜂窩技術，而新興系統則開始使用 5G。在這種應用中車聯網通信盒可以處理無線更新、收集和傳達車輛統計數據，并在檢測到問題時安排服務。車聯網通信鏈路的數量將超過 V2X，而且很適合 Redcap 性能范圍。

針對 RedCap 的設計？

RedCap 尚未完全獲批；預計將在 2022 年年中獲批。我們預計，將在 2024-2025 年之間對 RedCap 進行初始部署，在 2026 年之后將實現用戶數量激增。

在 RedCap 上線后，如果要更改通信方法，就可能造成昂貴的時間和開發成本。我們建議你在設計架構的時候，選擇支持LTE運行的通信系統，但該系統可以通過軟件更新輕松切換到RedCap。許多產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品，并在 5G RedCap 標準成熟時平穩遷移到這種新標準。表 1 對比了 5G 的三大細分市場。

在不影響短期收入的情況下，為下一代做規劃始終存在風險，但這種風險應該是可控的。由于物聯網應用需要低成本設備，我們預計 RedCap 的實施將更加集成，不僅是數字基帶和 RF 部分，而且在某些情況下還與其他互補通信技術以及特定應用的 SoC 集成。這將允許對SoC進行優化以適應特定的使用情況，并為不專門從事通信的新供應商和OEM 提供選擇，通過將 RedCap IP 集成到 SoC 實現產品差異化優勢，就像他們現在為Wi-Fi做的那樣。