随着5G的发展，其与实体经济的融合日益加深，一些现实问题也浮出水面。其中，成本和性能是最突出的两个问题:一是5G终端芯片和模块对终端的高成本与5G在垂直行业的应用之间的矛盾；第二，很多应用场景的实际需求是中等速率需求、中等性能需求、中等功耗需求，高于NB-IoT但低于5G。
在这种情况下，RedCap就成为了业界针对这些问题给出的解决方案。
性能折衷
红帽剑指的是物联网中的高速应用场景。
RedCap，缩减能力NR的全称。顾名思义，这意味着降低NR能力，也就是削减5G NR的功能。
那么，有哪些功能被裁掉了呢？包括主带宽、天线能力、最小下行链路MIMO层和最大下行链路调制阶数。
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物联网层的能力主要被RedCap削减
另外，在R17中，RedCap还引入了半双工模式，可以支持TDD和FD-FDD两种模式，有利于设备的小型化。
经过最大值功能削波后，RedCap在FR1频段可以支持约20Mbps-100Mbps范围内的上下行理论峰值速率。
为了达到更高的峰值速率，RedCap终端设备还可以适当调整性能削波程度，选择更高级的功能，如支持两个接收天线、两个下行MIMO层、256QAM、全双工FDD等。此外，RedCap通过在5G网络中引入独立的初始BWP和非小区定义的同步信号，充分发挥5G的大带宽优势、大系统容量等代间差异，实现与eMBB终端的高效共存。总的来说，在数据速率方面，RedCap接近Cat.4终端能力。
当然，除了上面列出的物理层功能，RedCap还修剪了一些更高层的功能，例如将DRB的最大数量从16个减少到8个，将PDCP SN和RLC-AM SN的长度从18位减少到12位，并可选地支持ANR功能。Red还引入了一些省电措施，如增强的不连续接收功能和更长的睡眠模式，以便终端可以降低功耗并获得更高的续航能力。
作为Rel-17标准的主要内容之一，RedCap实现了面向中高速物联网场景的5G网络服务能力，进一步拓展了5G应用场景和解决方案。面向智能穿戴设备、工业无线传感器、视频监控等典型应用场景。预计到2030年，全球连接数量将达到近100亿。
RedCap在玩的年纪面对cat.1和cat.4。
成本成为障碍。
随着5G Rel-17的正式冻结，RedCap芯片预计将于2023年推出。
切割后，不仅降低了RedCap终端的复杂度，还可以基于上述方案降低成本。预计届时RedCap模块的成本将比eMBB大幅降低，价格大概在200元以内。
目前市场上Cat.4通讯模块的价格在60-80元之间。RedCap大规模商用后，module的价格可能与Cat.4 module相当。
由于剑指的是中高速的物联网应用场景，所以它的对手不仅仅是Rel-17中打算取代Cat.4的Cat.4，在后续的Rel-18中还会定义另一个版本，届时RedCap的最大带宽为5MHz，打算取代Cat.1。
同样的成本来看，目前Cat.1模块的价格已经降到了30-40元。随着未来Cat.1在各垂直行业的应用，价格仍可进一步拉低至20元左右。届时，取代Cat.1的RedCap通信模块预计50元安装。能否顺利交接，取决于整个产业链生态的良性发展。
也就是说，虽然相比高性能的5G模块，RedCap的成本会大大降低，但初期商用成本仍远高于4G模块。
4G模组成本降到这种程度用了很多年，出货量达到1亿多。所以RedCap的成本降低还需要经历时间和出货量的考验。由于RedCap面对的是价值相对较低的物联网场景，其应用领域也对成本高度敏感，这将在一定程度上限制RedCap行业应用的发展。
与4G竞争
5G仍需新突破
4G网络经过这么多年的发展，已经得到了业界乃至用户各方面的认可。在与4G的较量中，5G网络不仅要靠更高的传输速率、更低的功耗和更低的时延来提升版本的性能，还需要更多的突破。事实上，5G确实在朝着更新更有可能的方向努力。
以增加定位功能为例，5R16在之前蜂窝网定位技术的基础上，引入了新的定位参考信号，采用了DL-TDOA、UL-TDOA、DL-AoD、UL-AOA、E-CID等多种定位技术，共同提高定位精度。
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同时，随着5G时代的超密集网络增加了参考点的数量和多样性，Massive MIMO多波束可以使AoA估计更加准确，更低的网络时延可以提高时基测量的精度。这些优势可以进一步增强5G定位能力。
根据3GPP R16的定义，5G定位能力必须满足以下最低要求:
80%的终端水平定位精度优于50m，垂直定位精度优于5m。
端到端延迟小于30秒。
对于要求苛刻的业务用例，5G定位能力必须至少满足以下要求:
80%的终端水平定位精度优于3m和10m。
对于80%的终端，垂直定位精度优于3m。
端到端延迟小于1秒。
从室内定位的角度来看，5G不仅提供了自身的带内定位能力，还提供了融合定位能力。通过蓝牙、UWB等技术和定位终端的信息，技术优势互补，降低综合定位成本，提高定位精度和鲁棒性。
目前，基于位置服务的融合应用业务已初步发展，包括汽车装配使用5G+蓝牙定位满足其生产定位需求，电能使用5G+UWB定位满足生产需求；在机场室内定位服务中，采用5G+蓝牙定位，满足消费者的导航和管理者的需求；利用5G+蓝牙AOA定位，满足物流场景下的智能物流管理。
另外，5G和被动物联网的结合。最近，中国移动和华为推出了蜂窝物联网eIoT技术，这是一种新型的无源物联网技术，结合了5G和UHF RFID。这项技术的特点包括:
覆盖，站间资源协调和联合调度优化，集中式收发和分布式激励，避免读写干扰，以提高通信距离。在中国移动的测试中，可以实现室外200m、室内20m的覆盖。
降低成本和功耗，简化协议栈和信令设计，降低无源物联网设备的成本和功耗。
支持亚米级定位，结合基于蜂窝的5G定位技术，提供高精度室内定位。
实现局域/广域组网，端到端网络架构设计，扩展蜂窝系统支持无源物联网的能力，实现广域标签定位和传感器信息采集。
这些正好可以解决目前传统RFID技术面临的无基础网络、工作距离短的问题。
与UHF RFID阅读器相比，基于5G覆盖范围广的优势，该方案具有更长的工作距离，可以降低用户部署成本。此外，在这种方案下，高精度定位能力是通过5G小基站采用的ToA或TDoA算法来计算的，标签只起到信号发射器的作用。
eIoT技术的应用，意味着在5G的帮助下，RFID被赋予了更多的能力，进一步刺激标签更快、更多的应用。反过来，5G网络不再只是数据传输的功能，而是有了更多的实用价值。
写在最后
从过去的发展来看，通信技术在一代一代的变化。4G终将退出历史舞台，5G将取而代之。虽然，与Cat.1和Cat.4相比，即使在实际应用中，RedCap的性能不一定更好，成本也更高，但这并不会阻止业界探索新技术，让5G有更多新突破。
