我们离在物联网中消除电池还有多远

当Wi-Fi®的第一个版本（标准802.11a）最初于1997年开发和发布时，它旨在提供与计算机（主要是台式机）之间的互联网连接。Wi-Fi的原始设计者可能已经预见到笔记本电脑和手机的应用，但他们可能没有想到Wi-Fi会成为全球许多不同地点各种设备（从智能手机到无人机）必不可少的无处不在的连接。消费者很快开始期望Wi-Fi几乎无处不在 - 家庭，公共交通，汽车，工作，学校，购物中心，音乐会和活动，甚至在度假时。无线连接确实将我们从数据线中解放出来，但是电源线呢？

现在，随着物联网（IoT）的出现，大量额外的无线连接设备正在进入市场。事实上，ABI Research预测，到2023年，全球将有350多亿台联网物联网设备。物联网设备通常分为六类：个人，家庭，汽车，医疗保健，工业和企业以及智能城市。

在消除连接线方面已经花了很多心思，但是电源线呢？即使不需要电源线，电池也是必需的 - 所有物联网设备都必须有电源。随着电力的增加，不仅电力本身（电力或电池）也带来了额外的成本，而且维护或更换电池的成本也随之而来。当我们看到超过350亿个物联网设备时，成本迅速成倍增加。我们都犯了每年扔掉太多电池的罪过。

举个例子，如果您正在经营一个大型的机器人装配线儿童玩具制造工厂，该怎么办？您可能拥有门，灯，传送带，恒温器，资产跟踪器，安全和机器人，所有这些都可能由电池供电，并通过中央传感器集线器进行管理。在这种情况下，您希望最大限度地减少维护所有这些设备中的电池所花费的大量时间。想象一下，您在一家制造工厂中拥有超过一千个这样的电池供电的连接设备;无论是在维护方面，还是在潜在的设备停机时间方面，这都是一笔巨大的费用。

在不太可能的平台上应对挑战

为了解决电池寿命挑战，最好从具有大型部署基础的低功耗连接解决方案开始。蓝牙®技术同时满足这两个标准。它具有所有广泛部署的无线连接解决方案中最低的功耗。随着蓝牙5标准中编码增益的增加，其范围增加了四倍（现在可与Wi-Fi相媲美），使其更适合物联网连接。如下图所示，这种连接蓝牙 5 的物联网设备的电池寿命可以显著提高。

对蓝牙无线收发器进行自下而上的重新设计（专注于降低功耗），可将其功耗降低 5 到 10 倍。新的蓝牙 5 采用最低功耗的连接技术进行增强，为物联网设备提供了理想的连接性。考虑到到 2023 年，350 多亿台设备中只有一部分设备的用电量，减少 5 到 10 倍相当于在全球范围内产生巨大影响。

按需唤醒

降低功耗的另一种方法是将物联网设备保持在OFF状态，除非操作需要它。此功能类似于运动传感器触发的灯泡，仅在需要时打开。这种按需唤醒功能内置于 SoC 中，本质上就像第二对耳朵一样，用于侦听传入的 RF 信号。主发射器和接收器保持关闭状态，直到第二对耳朵“听到”RF流量并通知主对相关RF正在进入;然后，执行更多功能并因此需要更多功率的主对打开以完成事务。这种按需唤醒技术（取决于应用）可与市场上的其他蓝牙 5 解决方案相比，功耗降低多达 100 倍。它特别适用于需要偶尔打开的应用程序。在这些情况下，除非接收或传输RF，否则无需利用功率。

能量收集

在过去十年中，具有能量收集功能的无电池应用的广泛部署仅适用于NFC等非常短距离的应用。随着蓝牙 5 的出现，结合超低功耗功能，功耗足够低，可以由收集的射频、光或热能支持，同时仍然能够提供相当于 Wi-Fi 的范围和覆盖范围。换句话说，在蓝牙 5 最适合的许多物联网应用中，功耗可能低于可收集的能量。这使得“永久电池”和“无电池”物联网的概念变得现实。物联网设备可以在设备随附的电池上工作，也可以根本不使用电池。

系统级优化

最终，物联网市场将继续要求低功耗无线连接。将低功耗和能量收集技术相结合的最大好处是减少我们对电池电源的依赖。沿着这条线，这里有一些结束语：

我们的电池消耗轨迹是不可持续的。我们正接近频繁更换电池对物联网增长不可行的时代。我们必须并且将会找到增加连接设备的电池寿命的方法。

低功耗和能量收集技术已准备好显著延长电池寿命。通过仔细的设计，对“电池寿命”的担忧可能会并且将成为一个被遗忘的问题 - 这是我们过去担心的事情。

类似于从白炽灯泡到LED的过渡，消费者必须并且将要求这种变化。

审核编辑：郭婷