0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

无源物联网是什么 无源物联网真的是黑科技吗

iotmag 来源:鲜枣课堂 作者:小枣君 2021-09-30 17:33 次阅读

继Cat.1之后,2021年的物联网行业,又“喜提”了一个新的“风口”。

这个“风口”的名字,叫做“无源物联网”。

无源物联网,到底是个啥东东?它和现有的物联网技术之间,有什么区别?它是真的有黑科技?还是资本又在炒作?

通过本文,小枣君将带领大家一探究竟。

█ 什么是无源物联网

无源物联网,顾名思义,就是没有“源”的物联网。

“源”,就是电源、能量源。

搞过承载网的童鞋,对“无源”肯定非常熟悉。我们常说的无源光网络(PON)、无源波分(WDM),都涉及到“无源”。

说白了,无源,就是不接外部电源、不带电池。

无源物联网,不是网络无源,而是终端节点无源。

也就是说,网络没啥变化,而连入网络的终端节点设备,不带电源线,也没有内置电池。

那么,问题来了。终端节点设备,有传感器需要产生数据,有芯片需要计算,有模组需要收发信号。没有电源,谁来提供干活的能量呢?

其实,所谓“无源”,并不是终端节点不用电,而是换了一种获取电(能量)的方式。

大家应该很快会想到,太阳能,就是一种获取电(能量)的常用方式。

太阳能路灯

通过光伏面板,将太阳能转化成电能,储备使用。

除了太阳能之外,还有动能和热能。

例如,有的共享单车,就带有发电模块。你踩踏板的时候,就给智能车锁充了电。

还有一些遥控器,采用按压式发电。你按的时候,通过机械力产生材料形变,动能变成电能,驱动设备工作。

注意!上述所说的太阳能、动能、热能,都不是我们今天“无源物联网”的讨论重点。

现在大家热议的“无源物联网”,主要是指基于无线电磁能量捕捉技术的物联网。

也就是说,是指物联网终端通过采集网络侧发射过来的无线电波,捕捉和收集能量的物联网技术。

大家想到了啥?

我觉得,很多人一定想到了RFID,也就是Radio Frequency Identification(射频识别)。

RFID

我们俗称的电子标签,就采用了RFID技术。

RFID的原理很简单,当标签靠近阅读器后,接收阅读器发出的射频信号,产生感应电流,获得能量。通过这点能量,标签发送信息,实现与阅读器的通信

除了RFID之外,我还想到了一个技术。那就是小米去年推出的隔空无线充电技术。

当时特别火,数米半径内,单设备5W隔空充电。

其实,RFID,就是一种无源物联网。

现在,在RFID的基础上,无源物联网希望进一步延伸,扩展基于Wi-Fi蓝牙、3G、4G甚至5G通信技术的无源互联。

█ 无源物联网的技术挑战

大家都知道,RFID是非常成熟的技术。RFID之所以能够正常工作,最关键一点在于,标签和阅读器的距离很近。

距离越远,电磁能量的密度越低,获取能量的难度越大。

RFID属于感应耦合天线的形状是线圈,电磁能量的传送,是在感应场区域内完成的,距离很短。

线圈

Wi-Fi、蓝牙工作距离远大于RFID,3G/4G/5G更远。这就不是感应场,而是辐射场。

辐射场采用的天线技术,主要是偶极子天线或微带天线。想要在辐射场中,借助这些天线完成电磁能量的传送,难度极大。

微带阵列天线

在以前,这都是不可想象的事情。现在,随着半导体技术的进步,终端芯片的功耗降低到mW级甚至更低,再加上能量转换技术的不断升级,才让远距离通信技术的能量捕获和使用成为一种可能性。

无源物联网,还有几个典型的特性:

能量震荡性

无源物联网节点的能量不再是单一的由高至低的静态变化趋势,由于能量来自于环境,其呈现出的将是时高时低的动态状态。

节点失衡性

无源物联网节点中能源获取存在随机性和不稳定性,整个网络中能量分布可能并不均衡,也会导致每个节点的差异。

能源受限性

无源物联网获取能量的方式不同,且所采集的环境能量非常微弱,一般在纳瓦(nW)到微瓦(μW)级,且受到节点蓄电能力的影响。

连接脆弱性

无源物联网的网络连通性直接受各节点能量的影响。当某些节点的能量低于一定程度时,这些节点则成为孤立节点,导致网络不连通。由于能量的震荡性,网络的连通性是脆弱的,时断时续,难以保持一直连通。

大家都看出来了,这些都不是什么好特性,都是缺点。这些缺点,制约了无源物联网的应用。

█ 无源物联网的研究进展

人们基于RFID的成功,产生了对无源物联网的美好憧憬。

但是,我们仍需注意到,目前我们在媒体上可以看到的无源物联网应用,还是处于初级阶段。

今年新冒出来的几个无源物联网明星企业及其研究成果,基本上以NFC和蓝牙为主。

80bd4016-2107-11ec-82a8-dac502259ad0.png

关于Wi-Fi的,目前看到一篇关于“美国华盛顿大学电子工程学院”的报道。

他们的研究人员提出,通过对射频信号的反射调制技术,可以实现无源设备供电和传输数据。他们正在研发除了Passive WiFi的无源技术,并进一步将该技术用于LoRa中,实现数百米长距离无源节点传输。

至于4G/5G的无源物联网,好像是没有看到任何应用。

上个月,华为常务董事、ICT产品与解决方案总裁汪涛在5G-Advanced创新产业峰会上,提出了面向5.5G的无源物联网设想,希望5G网络能够实现无源物联网。

但是,3GPP是否会在R18中加入无源物联网的内容,目前好像还没有明确的消息。

█ 无源物联网的意义

无源物联网为什么会火?

说白了,还是因为它背后的庞大市场价值。

小枣君之前就和大家说过,蜂窝物联网的应用场景,分为高速、中速、低速。

“631”结构

低速物联网的主流技术,是NB-IoT、LoRa等。

在原定的发展规划,NB-IoT已经算是最“low”的蜂窝物联网技术了。它的速度最低,功耗最低、成本最低,电池待机时间号称10年。

结果,人们发现,想要实现千亿级别的物联网连接,NB-IoT仍然不够。

NB-IoT对能量(电池)的依赖,增加了自身成本,限制了更广泛的普及。

例如,我们可以给中国所有的电表、水表安装NB-IoT模组,但是,我们可以给所有的衣服、所有的商品、所有的快递包裹安装NB-IoT模组吗?不可以。

所以说,人们就提出了“无源物联网”,把物联网的网,撒得更大。

又加了一级

无源物联网的最大优势,就是完全不需要电池。

NB-IoT每10年换一次电池(理想情况下),无源物联网终身不需要。这不仅减少了换电池的人力成本,也减少了电池组件成本。

目前的通用型UHF RFID标签,价格可以做到2-3毛钱。NB-IoT模组,价格大概是十几块,差距有几十倍。

第二,不用电池,有利于环保。单个电池虽然很小,但千亿级的数量规模,环保影响不容小觑。

第三,没有电池,终端的体积可以进一步缩小。例如像RFID那样,就是一个小贴片,将大大有利于终端设计。

总而言之,无源物联网是一个非常不错的发展思路。然而,想要把这条路真正走通,我们可能还需要很长的时间。

责任编辑:haq

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 物联网
    +关注

    关注

    2860

    文章

    41250

    浏览量

    357374
  • 电池
    +关注

    关注

    82

    文章

    9728

    浏览量

    123118

原文标题:到底什么是“无源物联网”?

文章出处:【微信号:iotmag,微信公众号:iotmag】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    蜂鸣器控制

    如下图 ,蜂鸣器控制 ,每一时刻只让一个蜂鸣器响 现在给4khz 信号,并控制其中一个三极管导通, 其他的蜂鸣器也会有声音,请问如何修改电路使其他蜂鸣器不响
    发表于 11-24 11:09

    蜂鸣器如何控制发声?

    有源蜂鸣器接通电源即可发声,蜂鸣器如何控制呢。能否用蜂鸣器播放一首音乐。
    发表于 11-09 07:39

    联网专业前景怎么样?

    联网专业前景怎么样? 联网专业在当今技术发展迅速的背景下具有广阔的前景。以下是联网专业的
    发表于 10-20 09:48

    如何将PON光接入网低成本平滑升级,兼容现网?

    hycsystembella
    发布于 :2023年09月27日 16:16:05

    基于飞腾派的边缘联网

    本帖最后由 zhh763984017 于 2023-9-21 16:53 编辑 今天给大家分享一个飞腾派的一个应用场景——边缘联网关。边缘联网关可以连接各种
    发表于 09-21 16:50

    电池联网应用MCU都用哪些型号的?

    电池联网应用MCU都用哪些型号的
    发表于 09-20 07:57

    阿里云联网平台基础概念讲解

    产品 设备的集合,通常指一组具有相同功能的设备。联网平台为每个产品颁发全局唯一的ProductKey。每个产品下可以有成千上万的设备。 设备 归属于某个产品下的具体设备。联网
    发表于 09-11 07:41

    联网简介

    联网(IoT)是由物理设备、车辆等组成的网络,家用电器和嵌入有电子设备、软件、传感器等的其他物品,致动器,以及使这些物体能够连接和交换数据。
    发表于 09-11 07:18

    ARM联网整体解决方案-数据表

    ARM联网整体解决方案提供了一种独特的基于解决方案的方法,将最新的专业处理能力与先进的软件和工具相结合。 ARM联网整体解决方案可随时实施或构建,从而简化您的设计流程和产品开发。
    发表于 08-29 06:06

    有源与蜂鸣器的区别?

    蜂鸣器
    学习电子知识
    发布于 :2023年07月17日 20:09:38

    联网无线通信技术比较

      联网在经过多年由概念到实践的蛰伏,起伏之后,现在已经呈燎原之势,联网时代已经到来。起的太早的,有些已经在沙滩上了,再晚了的需要迎头赶上了。   从应用方面看,
    发表于 05-15 15:57

    帮忙解答联网题目,感谢

    联网专业菜鸟,劳请哪位大神帮忙试做此道题目。
    发表于 04-26 13:51

    安科瑞EIOT能源联网云平台介绍

    安科瑞虞佳豪一、引言近几年来,联网概念加快与产业应用融合,成为智慧城市和信息化整体方案的关键性技术思维。当前,联网已由概念炒作、碎片化应用、闭环式发展进入跨界融合、集成创新和规模化
    发表于 04-20 10:31

    联网和智能电网之间的关系是什么

    本文介绍了将智能电网与联网连接所需的集成。简单来说,联网(IoT)是一个巨大的互联网络。从语义上讲,它意味着基于传输控制协议(TCP)和
    发表于 04-07 09:22

    实现联网与智能电网集成的关键技术

      了解将联网与智能电网和特定应用领域结合使用的要求。  电网是指通过促进从发电端到消费端的供电为最终用户提供电力的电网。智能电网是一种在监控,更新和可靠地分配电力的同时应确保用户安全的方法,方法
    发表于 04-06 16:29