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作者：赵小飞物联网智库 原创
近日，在上海举行的3GPP RAN（无线接入网络）第104次会议上，3GPP R18标准宣布冻结。虽然R18仍在等待SA的最终复审，但冻结一事基本上没有悬念。R18是5G标准史上第4版演进标准，更为重要的是它被视作5G下半场5G-Advanced第一个正式的标准，对于，支持5G发展进入5G-A商用新阶段。
2021年12月，3GPP在R18标准中立项了近30个课题，其中包括多个物联网技术方向的课题。如今，R18冻结，相关的物联网方向课题也如期完成，为物联网产业界规划下一步产品和方案提供支持。同时，R18阶段也对一些新的方向进行前期讨论和预研，为R19以及后续的标准演进和制定打下基础。可以看出，构建一张网络支持各种类型物联终端接入能力是5G演进的一个显著趋势。笔者根据本次3GPP RAN第104次会议的决议，梳理物联网技术领域的主要进展。
RedCap增强版标准，完善了5G对不同速率等级终端的支持
R18标准中，针对物联网最具代表性的进展是完成了RedCap的增强版本标准，即eRedCap，在R18所立项的课题是《Enhanced support of reduced capability NR devices》。在本次3GPP RAN第104次会议上，通过了该课题的多个方向，例如在RAN2就通过了以下文案并提交全会通过。
众所周知，RedCap的首个标准在R17已经冻结，面向中速率物联网终端接入场景，将NR的带宽从100MHz裁剪为20MHz，天线配置减少到1T1R或1T2R，引入半双工模式等优化，使其在Sub 6GHz频段范围内可支持约20Mbps-100Mbps的上下行理论峰值速率，与LTE Cat.4终端能力接近。
目前，RedCap已经成为5G物联网的重点领域，产业界高度重视其商用进展，中国市场发展尤其亮眼。去年10月份，工信部发布的《关于推进5G轻量化（RedCap）技术演进和应用创新发展的通知》，今年4月，工信部又发布了《关于开展2024年度5G轻量化（RedCap）贯通行动的通知》，对RedCap全面发展提供了政策保障。产业各方也积极响应，近日举行的RedCap产业峰会上，中国移动表示其RedCap商用网络已覆盖全国200多个城市超30万站，并宣布2024年底前在超过300个国内城市启动全球规模最大的5G-A商用部署；中国电信携手中国联通在浙江、贵州、广东、河南、上海5个省市现网环境下完成全球首个全频段、全制式、全场景5G RedCap商用验证，启动百城规模商用进程。
本次冻结的R18标准中，增强版的eRedCap则面向10Mbps中低速率物联应用，定义5MHz新终端，进一步降低终端成本，不少性能与LTE Cat.1和Cat.1 bis终端能力类似，为未来5G一张网络支持中低速物联提供便利。
此前，3GPP在R15-R17版本标准中，引入了针对NB-IoT和LTE-M的增强标准，让NB-IoT和LTE-M平滑演进到5G家族中，5G一张网络可以实现对NB-IoT和LTE-M的兼容。R17引入了RedCap后，使得5G能够实现大部分从低速到高速物联终端接入的支持，然而对于速率处于10Mbps级别的物联网终端，5G网络无法实现对其支持。本次R18冻结并引入eRedCap，实现了5G对低速到高速物联网终端接入的全覆盖。
不过，虽然eRedCap的标准已冻结，但其规模化应用尚需时日，笔者在《5G RedCap在未来10多年将经历什么样的发展历程？》一文中对此进行分析。RedCap商用分成三个不同的发展阶段，2026年前后第二阶段启动，这个阶段开始eRedCap有一定的应用，在蜂窝物联网中速领域占绝了一席之地，但其连接规模还是远远低于LTE Cat.1系列，对Cat.1不能形成压倒性优势；只有在第三阶段，即主管部门、运营商明确4G退网的时间节点时，eRedCap才能对4G物联网系列逐渐具备了压倒性优势，替代Cat.1加速，形成规模化应用态势。
同时，在R18立项的《Low-power Wake-up Signal and Receiver for NR》课题中，面向功耗敏感的物联应用，引入超低能耗唤醒接收机，大幅降低终端待机电流提升续航。另外，本次3GPP RAN第104次会议针对RedCap提出了一个新的课题，聚焦终端进一步节能的标准，即《NR power class 2 RedCap (Reduced Capability) UE in FR1》。
IoT-NTN增强版标准，提升卫星直连物联网通信能力
2022年6月，3GPP R17版本标准冻结，其中一个备受关注的特性就是卫星通信。在这一版标准中，有两个工作组对NTN来进行标准化工作，一个是针对移动宽带的NTN标准，另一个是针对物联网用例的NTN标准，前一个采用5G NR框架来进行卫星通信，实现从地面到卫星的固定无线接入回传，并为智能手机直接提供低速率数据服务和语音服务；后一个侧重支持低复杂度LTE-M和NB-IoT等LPWAN终端卫星接入，扩大很多场景的网络覆盖范围，如全球资产追踪。
R18立项课题中，就包括了《IoT NTN enhancements》这一课题。在R17 NTN的基础上，为进一步解决中低轨卫星由于超高速移动导致的频繁切换难题，R18通过协同网络和终端的卫星通信等信息，实现终端无感知切换，有效避免了传统切换带来的频繁信令风暴和业务中断问题。
从3GPP RAN第104次会议的文档列表中可以看出，针对NB-IoT的标准研究均围绕卫星物联网的方向进行的。例如RAN4针对《RAN4 CRs to closed NB-IoT / eMTC core & performance requirements for NTN》通过了多个文档，铱星公司提出了针对NB-IoT NTN进一步增强的新提案，包括提升能效和使用新的频段等，希望在R19版本中完成冻结。
市场研究机构ABI Research和Juniper research等均预测到2030年5G NTN连接数超过1亿，而这超过1亿的连接中，物联网连接应该是占据大多数份额。相对于支持手机宽带数据和语音的NR-NTN，支持物联网的IoT-NTN似乎更快实现了落地商用，从器件到测试再到应用场景，业界都开始形成初步成果。
过去几年，卫星物联网赛道出现大量厂商，笔者曾多次撰文指出，卫星物联网技术路线越来越多选择3GPP标准化路线，因为3GPP NTN标准化路线影响力越来越大，借助3GPP阵营成熟的产业生态，卫星物联网领域的成本会快速降低，有利于形成规模化，未来基于3GPP的IoT-NTN成为大部分卫星物联网运营厂商的选择。
无源物联网标准展望，面向千亿物联市场
此前，相关机构就在无线接入网技术组立项了名为“Study on Ambient IoT (Internet of Things) in RAN”的研究课题，随着R18阶段标准化的工作接近尾声，这一课题最终形成了编号为3GPP TR 38.848的技术报告，作为R18阶段无线接入技术组无源物联网的核心成果。
3GPP RAN第102次会议通过了一个无源物联网研究项目（SI）立项，预期在5G R19阶段版本中发布，该SI项目建立在R18阶段的研究课题之上。本次RAN第104次会议针对无源物联网展开讨论，对于无源物联网研究方向形成一些共识。这些讨论包括对无源物联网在R19阶段研究计划、无源物联网研究范围、无源物联网演进等，为未来R19中无源物联网研究奠定基础。
笔者曾在《蓝牙和WiFi阵营已加速，基于5G无源物联网的商用还需多久？》一文中提出，无源物联网作为R19中的SI课题，可能不会随着R19冻结形成可进行商用参考的技术规范。因此，基于蜂窝技术的无源物联网商用还需要一段较长的时间，未来在R19阶段的研究取得预期成果后，或许R20阶段会迎来无源物联网标准规范的问世，R20作为5G-A最后一个版本，届时无源物联网补齐了5G-A承诺的功能模块，赶上5G标准应用的“末班车”，实现3GPP阵营无源物联网的商用。
总结来看，RedCap增强、IoT-NTN增强以及无源物联网的探索，都在不断补齐和强化5G能够支持的各类物联网终端接入能力。除此之外，还有诸如定位能力优化、XR增强等技术方向都对物联网能力增强提供强力支撑。虽然本次R18并未完全实现各类连接技术的完善，但可以看出，5G标准演进的一个趋势是持续构建全场景物联，提升能力，让一张蜂窝网络能够支持更多类型物联连接。
