2023年2月，随着首顆RedCap晶片和模組上市，緊接着進入預商用驗證階段。業内預計，今年将是RedCap裡程碑的一年，其落地催化物聯網産業程序。具體而言，RedCap究竟有哪些應用優勢？目前的産業鍊生态及商用程序如何？
2022年6月，3GPP 5G Rel-17标準正式當機。其中，Rel-17引入了RedCap(Reduced Capability，降低能力)終端，它支援更低的發射功率、更強的節電模式，以及有限移動性和切換。在5G新标準當機之後，RedCap加快技術驗證、終端研發，以及商用預演。裝置商、營運商、晶片/模組商、垂直行業終端，積極推動RedCap的商用程序。
2023年2月，随着首顆RedCap晶片和模組上市，緊接着進入預商用驗證階段。業内預計，今年将是RedCap裡程碑的一年，其落地催化物聯網産業程序。具體而言，RedCap究竟有哪些應用優勢？目前的産業鍊生态及商用程序如何？
為什麼是RedCap？
首先要從5G技術的演進說起。實際上，就算是中國這樣的網絡大國，也暫未在境内所有區域完全覆寫5G，中國的移動網絡仍以“4G+5G為主，2G+3G為輔”。目前，5G技術剛剛完成第一演進階段，最新Rel-17标準對RedCap的引入，補齊了5G的中高速率業務承載能力。
圖1：5G技術演進進度 來源：國際電子商情
可能在普通消費者的觀念中，一項技術越發展其功能越豐富，性能也就越強。但為什麼5G技術演進到Rel-17時，還會出現輕量版5G技術RedCap？這主要可從兩個方面來觀察：
一方面是5G應用複雜多變。不同裝置對網絡的需求各異，倘若每個應用都采用标準的5G晶片/模組，可能會出現“殺雞用宰牛刀”的情況。在實際應用中，企業可以針對不同細分場景的需求來選用不同的晶片和模組。比如，智能表計、智能燈杆、智能停車管理等應用，強調極低功耗、廣連接配接，但帶寬要求不高，使用低成本的NB-IoT晶片/模組就可滿足需求；可穿戴裝置、POS機、物流、電梯監控等應用對功耗要求不高、隻需中低速帶寬，可使用LTE Cat.1、eMTC晶片/模組；視訊監控、遠端醫療、自動駕駛等應用對帶寬要求高，可使用LTE Cat.4、Cat-6、5G晶片/模組。
圖2：不同帶寬的技術的主流應用場景 來源：國際電子商情
另一方面是通信技術的“退網”。為了能更高效地利用頻譜資源，新一代通信技術成熟應用後，前幾代通信技術會陸續被“退網”。例如，2G/3G退網後，其大部分的物聯網業務遷移到LTE Cat.1、LTE Cat.4和NB-IoT中。未來4G也會面臨“退網潮”，為了更長遠的考慮，需建立輕量化的5G版本，來覆寫原本由LTE Cat.1、LTE Cat.4支援的需求。
得益于5G的網絡切片特性，3GPP根據業務應用對使用者數、QoS(Quality of Service，服務品質)、帶寬的不同要求，把5G實體網絡分成了——eMBB(增強型移動寬帶)、mMTC(海量物聯網通信)、uRLLC(低延遲時間高可靠通信)三個切片，每個切片内部可實作資源共享，同時還保證每個切片性能不對其他切片的性能産生影響。而RedCap(又稱NR-Light或NR lite)主要針對帶寬、功耗、成本介于eMBB和LPWA(低功耗廣域網)之間的應用。
為了壓縮5G NR(New Radio，新空口)終端的成本，現在的RedCap隻支援FR1頻段20MHz的帶寬和FR2頻段100MHz的帶寬，其接收天線也減少到1或2根，調制階數由FR1 256QAM降為FR1 64QAM。通過減少終端的帶寬、接收天線的數量和層數，可大幅度降低終端的晶片/模組成本。據IMT-2020(5G)推進組介紹， RedCap模組的成本預計會比eMBB低5倍，前者規模商用後的價格與LTE Cat.4相當。此外，Redcap終端支援Rel-17的終端節能技術和覆寫增強技術，還通過引進初始BWP(Bandwidth Part，部分帶寬)和非小區定義的同步信号，可有效實作Redcap終端和非Redcap終端的友好共存。
基于以上特點，RedCap适用于智能可穿戴裝置、工業無線傳感器和視訊監控等三大業務場景，這些業務場景對資料速率的要求遠低于eMBB，但又高于NB-IoT、LTE-M等低功耗廣域網，RedCap的使用能在網絡性能和終端成本上實作均衡。
RedCap正在批量商用前夕
截至2023年Q2，RedCap産業鍊生态初步形成。在過去一年裡，營運商、裝置商、晶片/模組商及終端企業，為推動RedCap的商用做出了很大的努力。比如，中國三大營運商完成了5G RedCap端到端實驗室測試驗證工作；華為、中興、中國信科、愛立信、諾基亞貝爾等裝置商完成了5G基站支援RedCap的關鍵技術功能和外場性能測試；上海聯通攜手華為、百度Apollo，基于3GPP Rel-17标準完成了對車聯網的5G物聯RedCap連片部署實驗局驗證；高通、中國聯通、移遠通信等晶片/模組廠商釋出了RedCap晶片和模組産品；此外，垂直行業企業也大力推進RedCap在場景、技術和産品解決方案的定義和适配。
其中，有一些具有裡程碑意義的事件需重點關注。今年2月上旬，高通釋出了全球首款5G NR-Light(即RedCap)數據機及射頻系統——骁龍X35，通過支援LTE與5G NR-Light，骁龍X35具備了向後相容和支援面向未來特性的能力；随後2月底至3月初的世界移動通信大會(MWC2023)上，中國聯通釋出了全球首款通用型5G RedCap商用模組NX307，同日，移遠通信也宣布推出輕量化5G RedCap模組Rx255C系列。以上資訊釋放出一個人積極信号——RedCap已開啟商用的程序，未來的批量商用指日可待。
另外，中國市場的物聯網連接配接數也有了突破性的進展。中國工業和資訊化部資料顯示，截至2022年8月末，中國三大營運商的移動物聯網終端使用者達到16.98億戶，該資料比行動電話使用者多了2,000萬戶。這意味着，中國已經成為全球率先實作“物超人”的國家。
與此同時，需求端的市場規模也在日益擴大。前文提到RedCap适用于可穿戴裝置、工業無線傳感器和視訊監控三大業務場景，其産品涉及到對體積、功耗要求嚴格的智能手表/手環、醫療監控裝置，需實時視訊監控的城市管理、工農業裝置，有大規模資料采集需求的工業用壓力傳感器、溫濕度傳感器等。這些産品在未來也有較好的發展空間。據英國市調機構IDTechEx的報告預測，2026年全球智能可穿戴裝置市場規模預計達1,500億美元；美國市調機構MarketsandMarkets的報告資料顯示,到2026年的全球工業傳感器市場規模達319億美元，到2027年全球視訊監控市場預計達764億美元。
除了前面提及的三大應用場景之外，未來RedCap的重要應用場景還包括：車載T-Box、電力裝置等。在以上細分市場需求的推動下，RedCap的發展将欣欣向榮。對此，業内人士預估，2023年有望成為5G RedCap的商用元年，其RedCap連接配接數或達百萬級别，到2024年将進入RedCap批量落地階段。
如果把目光從物聯網領域移開，而進一步聚焦在AIoT領域，相信大家也會好奇，2023年AIoT發展到了什麼地步？有哪些值得關注的應用和技術？2023年6月8日，AspenCore與深圳市新一代資訊通信産業叢集将聯合主辦“2023國際AIoT生态發展大會”，大會彙聚國際、國内AIoT領域的技術力量與市場管道資源，共築創新發展的AIoT産業生态。感興趣的讀者請點選這裡報名。
還存在哪些待解決的問題？
不過，5G RedCap要想順利批量商用，還需要克服一些阻礙因素。在今年4月中旬的移遠通信2023年物聯網生态大會上，來自移遠通信、紫光展銳、中國移動等企業的嘉賓，就RedCap商用化過程中仍存在的問題分享了各自的觀點。
移遠通信副總經理孫延明表示，從技術上來看，5G RedCap本身的設計是為了把中低速物聯網應用遷移到5G上，但能否順利遷移過來還受很多因素的限制。理論上，LTE Cat.4的帶寬為20 MHz，RedCap不僅能在功能上替代LTE Cat.4，而且還發揮了很多新特性。在Rel-18标準當機之後，RedCap的帶寬可降至5 MHz，屆時将能替代LTE Cat.1。但決定這一替代過程有多長的，并非是簡單的技術引進，而是整個産業鍊的協同。
RedCap被看好的主要原因有兩點：一是部署前景，5G R15網絡已在全中國廣泛部署，RedCap從Rel-15、Rel-16更新到Rel-17、Rel-18，可實作網絡部署成本和疊代周期之間的平衡；二是應用場景，如今許多物聯網連接配接基于LTE Cat.1和LTE Cat.4，5G RedCap可從應用場景上替代前兩者，在物聯網碎片化場景中找到非常好的平衡點。
移遠通信産品市場總監楊開軍補充道，RedCap在應用方面至少要面臨兩方面的挑戰。第一，網絡的準備度。RedCap建立在SA(Standalone，獨立組網)網絡基礎上，中國的SA組網領先于其他國家。另外，在SA的基礎上更新到Rel-17，才能享受到全部的5G特性。第二，成本因素。雖然現在RedCap晶片的成本比标準5G晶片低，但與大家預期的成本相比還存在差距。
在規格方面，RedCap還可進一步精簡，比如，在Sub-6GHz頻段上，3GPP Rel-17 RedCap的帶寬為20MHz，這小于傳統5G 100MHz的帶寬，而Rel-18 Redcap帶寬進一步縮減為5MHz。目前，5G覆寫尚未達到4G的水準，加上RedCap所面對的應用場景可能比較複雜，在沒有5G網絡的情況下，終端裝置需要平滑切換到4G。是以，現在的RedCap均為雙模産品，待未來SA網絡和應用充分普及，RedCap也可做成單模産品的形式，屆時産品上量指日可待。
中國移動政企事業部市場管理部副總經理李源指出，5G RedCap本質上是對4G LTE Cat.1及LTE Cat.4的場景和技術的更新疊代。現在的5G RedCap模組、終端仍待成熟，必須要找到一些規模足夠大的應用領域，雖然5G RedCap在礦山、遠端教育、醫療等場景已有試點應用，但是還未做到足夠大的通用規模效應。
相對而言，行業視訊應用場景更容易起量，比如智慧鄉村等場景有許多視訊監測需求，又有較高的網絡流量需求，是以能快速推動RedCap模組和終端的成熟。目前，RedCap發展可以以涵蓋機器視覺在内的視訊需求為重點擴充，往國家支援的大方向做規模推進，尤其是在農業、工業，以及金融等方面。
“4G改變生活，5G改變社會, 4G技術更新改變了我們生活方式和消費習慣，包括智能POS、共享單車、充電寶、掃碼支付雲喇叭等物聯網終端形态; 5G技術更新會推進社會智能和數字化轉型，5G不同的技術産品組合會帶來不同的行業機會。5G技術不能單獨完成這一使命，它需要與AI、機器視覺/聽覺等技術融合，多種技術深度融合之後會帶來很多場景的新變化。”紫光展銳營銷管理部副總裁吳發強舉例稱，5G RedCap的場景是對4G的延伸。随着大資料、高清視訊需求疊代至5G，5G+AI+視覺深度融合後，智慧教育、自動駕駛、元宇宙會有廣闊的想象空間。總體而言，5G真正要在垂直行業落地，需要包括晶片廠、模組廠、營運商在内的各個生态夥伴的共同努力。
何時完成對LTE Cat.4/Cat.1的替代？
根據3GPP的規劃，RedCap誕生的目的是為了替代LTE Cat.4和LTE Cat.1，這是否會加劇不同晶片公司的競争？
紫光展銳廣域物聯網産品經營部總經理鮮苗介紹道，該問題的本質是“晶片廠商在通信的交替疊代過程中，怎麼選擇自己的技術和産品規劃路線”。
由于與行業應用相關的産品和裝置的生命周期長達5-10年，該類裝置一定是在營運商宣布徹底停運時才被動更新到最新的通信技術上。例如，目前很多物聯網裝置都已經更新到了4G LTE，但是截至2022年年底，在某些工業領域依舊有上百萬套2G裝置在使用中，這些裝置會堅持到2G徹底退網才會更新通信制式。
晶片廠家會支撐模組廠家以及終端廠家，進而服務各個行業，做好相應的通信制式更新換代。Rel-17 RedCap對标LTE Cat.4，Rel-18 RedCap對标LTE Cat.1，雖然前後兩者在技術上相通或相似，但是在應用場景方面并不沖突，甚至是某種程度上互補。晶片的規劃是遵從技術的演進以及晶片工藝的演進，而在物聯網行業，技術演進是發展核心。随着通信技術的疊代，晶片公司一定會通過晶片産品的軟硬體更新疊代來跟進，并通過市場與行業需求調研最終滿足行業終端客戶的需求。
孫延明則認為，僅從三至五年的時間次元來看，LTE Cat.1和RedCap是互補關系，但放到更長的時間次元來觀察，兩者的技術标準演進其實是替代關系。首先，LTE Cat.1具備成本優勢，成本往往代表着行業終端客戶的訴求，廠商和營運商仍對LTE Cat.1保持極大的熱情，其市場也正逐年增長，每年都有更新的應用出現。其次，LTE Cat.1還有一定的存量市場，2G過渡到LTE Cat.1、LTE Cat.4仍有訴求。在中國，這一過渡将在3-5年内完成，在亞太、歐洲和拉美等地區，這一過程可能還需5-7年。
RedCap在短期來看，特性非常明顯，比如有低延時、高可靠、大覆寫、低功耗、低成本等優勢，可覆寫電力、監測、視訊傳輸等應用的訴求。RedCap能否替代LTE Cat.1或LTE Cat.4，不是技術命題而是産業命題。任何新标準、新生态要推起來，都需要在很多地方做努力，比如國家引導，就如光伏和新能源汽車行業一樣，需要政府層面來推動。然後，裝置商和營運商積極布置和優化，推動一些包括鋼鐵、醫療、教育在内的産業項目落地應用，并以點帶面做場景下沉，把5G公網特性帶到私網或某一個應用中。最後，終端、模組、裝置廠家提供多樣化的産品，努力降低産品的成本，提升成本效益。
當然，從成本的角度來看，RedCap與LTE Cat.1還存在較大的差距。RedCap目前的版本是Rel-17，Rel-18版本預計于2023年底當機，屆時将能真正對标LTE Cat.1。
小結：營運商積極推進RedCap商用試點
如今，中國三大營運商正在積極推動RedCap的商用試點。僅在今年4月份，就有完成了針對多個應用場景的RedCap商用試點。
- 2023年4月18日，中國聯通攜手美的集團、上海汽車城和華為等合作夥伴，分别在廣東佛山美的廚熱洗碗機工廠和上海嘉定汽車城，完成了工業和車聯網場景的5G RedCap終端全球首商用；
- 2023年4月中旬，杭州移動攜手華為、南瑞等合作夥伴，在國網杭州供電公司完成全球首個5G+電力場景的RedCap端到端商用試點；
- 2023年4月下旬，中國聯通攜手大華、華為在浙江杭州實作了基于安防監控場景的RedCap商用網絡部署；
- 同樣是2023年4月下旬，中國電信廈門分公司聯合華為在廈門完成全國首例RedCap視聯網商用驗證，本次商用主要應用在基于5G視聯網的AI垃圾分類、城管智能執法監控等場景。
相信在接下來，針對不同場景的商用試點還将繼續，直到RedCap真正迎來規模商用的時候。