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chơi tài xỉu kiếm tiền(www.84vng.com):​无源物联网技术是否可行,商业化是否有望?

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1、什么是无源物联网?


拆解一下,无源物联网技术,关键词:无源、物联网。


物联网,完成了万物互联目标,帮助了数以亿计的设备实现互联互通。但随着市场规模的蓬勃增长,设备的供能、续航等问题正在成为物联网发展的新挑战,如何实现低功耗、低成本、长生命周期的网络已成为物联网下--阶段亟待突破的关键。


无源,顾名思义,不需要电源。可众所周知,芯片、传感器、模组等节点设备始终都是要用电来收发信号,没有电源,谁来提供能量干活?准确来说,无源物联网技术并不是不需要能量,而是换了一种获取能量的方式。


所以,无源物联网技术是指不在依托传统电源供能,利用全新的环境能量采集技术,将周围可利用的信号与能量转化为可驱动自身电路的电能,同时利用以反向散射为核心的通信模式,实现向目标节点传递信息的技术。其完全不依赖传统电池供电的显著特征,能够很好地解决低功耗物联网发展过程中的瓶颈问题。


综合产业整体发展需求来看,无源物联网技术发展可划分为三个阶段:一是单点式架构为主的无源 1.0 阶段,主要针对单点覆盖,解决的问题类似蓝牙icon系统;二是以组网式架构为主的无源 2.0 阶段,在架构及性能上进行优化,其工作模式可类比于室内 Wi-Fi通信,局部区域可组网;三是以蜂窝式架构为主的无源 3.0阶段,和蜂窝网融合,充分体现5G的技术优势,广域覆盖,规模通信。


由于无源物联网具有低成本、零功耗、易部署等优势,可广泛应用于工业现场、智能家居等各种复杂场景下,支持泛在数据感知,并以极低功耗的通信方式完成感知数据的实时回传。同时,新型无源标签的标识与传感信息是未来产业数字化的基础,可为物品全生命周期管理提供服务,提升数据分析及数据运营的能力,打造端到端的通信网络,助力实现具备“感、通、算”能力的新型通信系统。


据白皮书介绍,无源物联网系统整体架构可分为“感知”、“通信”、“数据与智能”以及“多场景应用”四个层级,全新的系统结构,能够满足超低功耗、超低成本、极小体积的应用需求,拓展支持丰富的行业应用,赋能物流、仓储、制造、电力、交通、医疗、畜牧、家居等垂直行业。

2、技术可行性?


在3GPP RAN94e研讨会中,专门设置了针对无源物联网的研讨,参会代表均认可无源物联网在未来蜂窝物联网中的意义,并讨论了在未来5G演进中无源物联网的场景、技术、设计目标、终端形态等内容,未来5G乃至6G网络支持无源物联网成为趋势。


不过,在讨论3GPP系统中无源物联网的候选技术和动机时,参与讨论的代表一致认为现有3GPP技术并不能满足无电池、超低成本等无源物联网的需求,3GPP阵营需要推进新技术来满足蜂窝式无源物联网需求,新的技术应该能够实现的连接数将要高出现有技术好几个数量级。同时,3GPP专家一致认为,新的技术应提供远低于NB-IoT、eMTC的功耗和成本,因此不会对其形成替代。


具体来说,无源物联网主要采用能量采集技术来为终端节点供电,然而,典型的能量采集技术输出的电量在1微瓦-100微瓦之间,而且在终端节点尺寸有限的情况下,能量转换效率也不高,这一微弱的电量无法支持现有3GPP最低功耗的终端运行。NB-IoT终端是3GPP阵营技术支持的最低功耗物联网终端,以NB-IoT模组为例,驱动其正常工作的电量需要数十毫瓦甚至上百毫瓦的电量,与能量采集技术供给电量差距千百倍。若使用可充电电池或超级电容,则增大终端体积和成本。因此,3GPP阵营需要推进终端进一步精简化,形成与能量采集技术电量相匹配的终端技术演进。


另外,若要借助现成的5G基站作为无源物联网节点激励信号发射节点和接收终端,部署时需要考虑如何使5G网络形成对无源物联网终端的无缝覆盖。在典型的网络场景下,室内小基站之间的距离为数十米,室外宏基站之间的距离为200-300米,无源物联网节点到基站之间传输距离应在网络部署范围之内,因此需要在数据传输方面做好优化,符合5G网络部署的现状。


多家企业代表认为,无源物联网将形成千亿级连接规模,当前大量行业已明确了需求。在非3GPP阵营大力投入和发展新型无源物联网技术,满足大量场景需求的同时,若3GPP阵营对其不重视,尤其是当前3GPP现有技术无法支撑无源物联网需求,则未来这一领域的市场空间将被非3GPP阵营占据,因此3GPP对无源物联网的研究应该加速。


接下来,3GPP将设立无源物联网研究项目,对基于5G网络的无源物联网场景、核心目标进行研究。例如,对无源物联网超低功耗、超低成本的定义,确定功耗目标、节点成本目标等,并明确对链路预算、数据速率、连接容量、定位精度、覆盖等指标。


针对无源物联网的需求,3GPP阵营需要在5G标准演进中考虑精简射频、数字信号处理、协议栈、同步性等技术实现终端精简,覆盖性增强技术来提升无源物联网传输距离,以及新的干扰管理技术来实现规模化部署等。

3、商业可行性?


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除了技术可行性,无源物联网的商业可行性又如何呢?


目前RFID是一种非常成熟的无源物联网技术,不论是低频、高频还是超高频都有了大规模的应用,其中数量最大的当属超高频RFID,其标签全球出货量每年已经达到接近200亿的级别,而中国市场也是RFID最重要的地区。


在无源RFID方案中,读写器不仅提供能量,还负责接收标签发射的信号,因此,无源RFID需要额外增加读写器成本。


不过NFC是其中的一个变数,因为目前NFC已经成为了智能手机的标配,因此,在NFC方案中,很多应用场景只需要考虑标签成本,而不用考虑读写器成本。


所以,NFC在很多偏消费类场景中比较适用,比如高端白酒、珠宝等贵重物品的防伪溯源,以及一些锁类或者门禁类场景,NFC都有了广泛的应用,不过NFC最致命的弱点就是工作距离短。


而用蓝牙、WiFi等小无线技术做无源物联网方案,最大的优势就是智能手机都有植入,并且工作距离相比于NFC而言,也比较远。


不过蓝牙与WiFi的无源物联网方案需要单独一个能量信号源,并且蓝牙、WiFi传输能量的效率比较低,它获取工作电流的距离较短,意味着这个方案整体的成本不会太低。


当然,相较于有源方案来说,它的标签成本极低,并且尺寸小,能够在一些标签节点集中的场景有比较好的替代。但是在节点零散的场景中,有源的方式更为合适。


为什么说RFID是最好的无源物联网技术?


目前RFID每年有数百亿的出货量,累计的量也早已达到千亿级,甚至以后做到每年千亿级的量也不是没可能。


RFID技术之所以如此受欢迎,主要因为它是一种非常好的无源物联网技术。


第一,从技术层面来说,无源物联网方案最大的难点是如何从电磁波中获取电能,人们通过一组测试数据:固定发射天线输出功率及接收天线(RFID标签天线)尺寸,记录不同频率下读距,得到如下图所示为不同频率下的工作距离图。


可以发现,UHF RFID工作的840M-960MHz是能量传输效率最高,工作距离最远的频段,而蓝牙、WiFi等技术工作的2.4G频段,能量传输的距离要短了很多。Wiliot的蓝牙无源标签工作距离目前最远就3m,而UHF RFID的距离可以有10来米。


第二,就是产业成熟度,目前市场上的UHF RFID标签的尺寸很小,也很轻薄,这是因为经过数十年的发展,UHF RFID的标签生产环节已经有一套非常完善的产业链。无论是蚀刻天线的生产,还是绑定机,再到复合机,这些工艺流程都已经非常完善。


标签的成本与尺寸也几乎做到了极致,后面的玩家在生产工艺方面也只能去模仿,难以去超越。


RFID技术的应用落地也越来越广,产业也在快速成长,已经成为IoT圈子的一股中坚力量。


来源:北川洋凉,物联网智库,物联传媒​

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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