5G 市場的成長是由新的行動裝置訂閱和對多樣化 5G 物聯網用例的支援增加所推動的。根據 Allied Market Research 的數據，「2020 年全球 5G 技術市場價值為 51.3 億美元，預計到 2030 年將達到 7,978 億美元，2021 年至 2030 年複合年增長率為 65.8%。」提高了過去在4G 上運行的應用程式的性能。
迄今為止，5G 商業部署的重點是提供支援智慧型手機以及高效能模組和路由器的增強型行動寬頻 (eMBB)。 eMBB 支援多種行動裝置的語音、視訊和高速網路存取組合。
第二個目標 5G 使用案例是大規模機器類型通訊 (mMTC)，也稱為 LPWA（低功耗廣域網路），它以低數據量要求和最少的網路活動連接大量設備。巨大的容量將支援數十億個智慧感測器和邊緣設備，這些設備將被添加到物聯網中。 3GPP 5G 第 15 版 NB-IoT 和 LTE-M 裝置支援 5G mMTC。雖然 3GPP 4G 第 14 版 NB-IoT 和 LTE-M 設備在本白皮書發佈時已廣泛使用，但 3GPP 5G 第 15 版 NB-IoT 和 LTE-M 設備尚未商業化。 （註：3GPP 或第三代合作夥伴專案為第三代及更高版本的行動和蜂窩電信制定技術規範。）
第三個目標 5G 使用案例 URLLC（超可靠低延遲通訊）要求關鍵通訊具有超低延遲（<1 毫秒）和高可靠性（>99.99%）。使用案例包括工業 4.0，其中包括先進的工業自動化和遠距醫療保健（包括遠端手術）。 URLCC 的推出正在等待業務驗證。
並非所有物聯網使用都需要高效能、高成本的 5G eMBB 硬體。然而，許多解決方案確實需要比 mMTC 或 LPWA 解決方案提供的更高的速度和更低的延遲，例如目前使用Cat.1 至 Cat.4 設備在 4G LTE 上運行的中低速物聯網應用程式。即可選擇Semtech/Sierra EM8695 5G Redcap模組進行替代4G Cat.1 至 Cat.4模組 。
Figure 1 – 5G Reduced Capacity Application Subset (REFERENCE 1.)
RedCap 為物聯網應用提供了恰到好處的效能水準。與更昂貴、更高功率的 5G eMBB 模組相比，RedCap 設備更小、更簡單、更便宜且功耗更低，但比 5G mMTC 更昂貴且功耗更高。 3GPP 在 2021 年完成的版本 17 中指定了新的 RedCap 設備類型。
RedCap 是一款 5G NR 解決方案，將協助 4G LTE（Cat-1 和 Cat-4）設備用戶遷移到 5G，而無需承受 5G NR eMBB 硬體的尺寸和成本負擔。 （RedCap 也稱為 NR-Light）雖然 4G 的終結還需要很多年（即 2030 年以上），但它使公司能夠確保其當前的投資面向未來。
為了降低成本和功耗，與普通 5G NR 設備相比，5G RedCap 設備將具有較低的處理能力（即較慢的資料速率）、更少的天線、更少的 RF 頻寬且無載波聚合。
與 4G 中的 LTE 類別嚴格定義設備類別的峰值速率不同，5G NR 指定了所需的最低或最小峰值速率。對於 RedCap，最低峰值速率指定為 64Mbps，但設備供應商可以自由地將具有更高資料速率（例如 100Mbps）的 RedCap 設備商業化。
5G RedCap 設備還可以選擇支援半雙工 FDD (HD-FDD) 與全雙工 FDD (FD-FDD)。由於 HD-FDD 不是 LTE Cat-1 設備的選項，因此與 LTE Cat-1bis 設備相比，支援 HD-FDD 的 5G RedCap 設備可能會更簡單且成本更低。為了進一步降低功耗，3GPP 指定了用於 mMTC 設備的可選省電功能，包括增強型不連續接收模式 (eDRX) 和固定設備的寬鬆無線電資源管理 (RRM)。
由於 5G RedCap設備是 NR 原生設備，因此它們設計為與 5G NR eMBB 設備在相同的 5G 網路上運作。 RedCap設備不支援非獨立（NSA）模式，因此需要網路部署5G核心網路（5GCN）以在5G獨立（SA）模式下運作。
Figure 2 – NSA and SA mode
RedCap的演變
RedCap 設備需要部署升級的網路（即 5G 核心網路）。早期採用者會希望選擇具有fallback LTE的 RedCap 模組。當不再需要fallback LTE時，HD-FDD RedCap 設備將比 FD-HDD 設備更實用、更小且更便宜。此外，還需要進行網路升級才能支援 HD-FDD RedCap 設備。
3GPP 目前正在版本 18 中指定演進的 RedCap 設備 (eRedCap)，以透過將最小峰值資料速率降低至 10Mbps 來進一步降低成本和尺寸。該專案旨在替換 LTE CAT-1bis 設備，計劃於 2024 年中期完成，通常在兩年後商業化。
GLOSSARY
3GPP – Third Generation Partnership Program specification and
governing body
5GCN – 5G Core Network
5G mm Wave – Frequency spectrum from 24GHz to 40GHz – High
capacity, short range
5G NR – 5G New Radio
5G SA – 5G standalone network that runs on dedicated 5G network
components
C-Band - Frequency spectrum from 3.7GHz to 4GHz – Good 5G capacity,
medium range
eMBB - Enhanced Mobile Broadband
mMTC - Massive Machine Type Communications
RedCap – Reduced Capacity also referred to as NR Light
RRM - Relaxed radio resource management
URLCC - Ultra-Reliable and Low-Latency Communications
REFERENCES
- 5G RedCap –Delivering Right-Sized Performance for Mid-Tier IoT https://info.sierrawireless.com/white-paper-5g-redcap-performance-mid-tier-iot/
- https://www.alliedmarketresearch.com/5g-technology-market
Q1. 5G 商業部署的三大目標為何？
A1. URLLC, eMBB, mMTC。
Q2. Redcap為了協助 4G LTE哪個速度區間的設備用戶遷移到 5G？
A2. Cat.1與Cat. 4。
Q3. 舉出兩項5G Redcap相比5G NR的優點？
A3. RedCap設備更小、設計更簡單、更便宜且功耗更低。
Q4. 3GPP 指定了用於 mMTC 設備的可選省電功能為哪兩種？
A4. 增強型不連續接收模式 (eDRX) 和固定設備的寬鬆無線電資源管理
(RRM)。
Q5. Redcap不支援在哪種模式下運作？
A5. NSA模式。
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