正值CES 2022舉辦之際(ji)，三星在此之前接(jie)二(er)連(lian)三地發布(bu)的包括手機、電視(shi)、顯示器(qi)等在內(nei)的一系(xi)列新(xin)品現場亮相，這讓原本稍顯冷清的 CES 2022 熱(re)鬧了些許。
在琳瑯滿(man)目的新(xin)產品(pin)(pin)中，有關其中一個新(xin)產品(pin)(pin)的描述是(shi)這樣(yang)的：
在三(san)星(xing)為其2021 年(nian)的(de)電視推(tui)出太(tai)陽能供電的(de)環保遙(yao)(yao)控器(qi)之(zhi)后，三(san)星(xing)又推(tui)出了一個新版遙(yao)(yao)控器(qi)，名為 Eco Remote，該遙(yao)(yao)控器(qi)采用了一個非常特別的(de)技術(shu)。
除了(le)(le)與之前的環(huan)保遙控器(qi)一樣，可(ke)以(yi)用太陽能充(chong)電(dian)以(yi)外，三星還在(zai)這個(ge)遙控器(qi)中增加了(le)(le)射頻(pin)采(cai)集功能(neng)，讓遙控器通過(guo)“收集路由器的無線電(dian)波并將其(qi)轉換(huan)為能量(liang)”來充電(dian)。除了(le)新的射頻(pin)采集(ji)功能外(wai)，Eco Remote 可以(yi)通過(guo)室外(wai)和室內光線或通過(guo) USB-C 充(chong)電。
從上面的內容中，我們可以捕捉到了一個重點：遙控器可通過收集路由器的無線電波并將其轉換為能量來充電。
經了解，這個為(wei)環(huan)保而生的(de)(de)遙控器是(shi)三(san)星(xing)在(zai)環(huan)保路上(shang)邁出的(de)(de)又一大步。早在(zai)去年，三(san)星(xing)就推出一款環(huan)保型遙控器，舊(jiu)版本用太陽能(neng)發電取代了傳統的(de)(de)干電池能(neng)源(yuan)。這次所謂的(de)(de)非常特別的(de)(de)技術事(shi)實上(shang)也(ye)并沒有那(nei)么神秘，換句話(hua)說，就是(shi)新版本除了利(li)用太陽能(neng)以外，還能(neng)將WiFi 的(de)(de)射頻(pin)信(xin)號(hao)轉化成能(neng)量，實現WiFi充電。
而這，這可不就是我們平常所說的無源物聯網嗎？
無源物聯網，從三星遙控器到家電應用暢想
射頻能(neng)(neng)量(liang)采集聽起來有點像(xiang)低調的魔術(shu)，但它(ta)實際上是(shi)一項相當成熟的技術(shu)。它(ta)依賴(lai)于將電(dian)磁(ci)能(neng)(neng)（如WiFi路由(you)器或其他(ta)設(she)備產生(sheng)的電(dian)磁(ci)能(neng)(neng)）轉(zhuan)化為直流電(dian)能(neng)(neng)，一些小型(xing)電(dian)子產品就可(ke)以使用。
因為WiFi 發電(dian)產生的(de)能量非常(chang)小(xiao)，確(que)實也僅(jin)適用(yong)于(yu)諸如遙控(kong)器、可(ke)穿戴(dai)等(deng)這類(lei)的(de)低(di)功耗終端設(she)備，暫(zan)時無法(fa)在(zai)各類(lei)電(dian)器中大范圍鋪開。在(zai)報(bao)道中，三星雖然沒(mei)有說2022年的(de)這款(kuan)遙控(kong)器在(zai)單獨使用(yong)射頻能源的(de)情況下可(ke)以持續的(de)時長，但(dan)太陽能和射頻采集(ji)的(de)結合應該意味著這款(kuan)遙控(kong)器出現沒(mei)電(dian)的(de)情況基(ji)本(ben)不會發生。
在我們日常適(shi)應的其他(ta)家電中，由于本身就需(xu)要用(yong)到(dao)電能(neng)，因(yin)此互聯需(xu)要的耗能(neng)在家電這里根本就不(bu)是問題(ti)。但是，未來或許會產生(sheng)較大的改變(bian)。
首先(xian)，越來越多的家(jia)電走向無線化，家(jia)里的吸塵器、洗地(di)機都不再拖(tuo)著長長的電源(yuan)線，咖啡機、電熱(re)水杯、果汁杯這(zhe)些家(jia)電也都有變(bian)成便攜產品(pin)的需求。
其次，未來會有越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多的(de)原本不(bu)接入市電的(de)設備接入物(wu)(wu)聯網，那么這些離線物(wu)(wu)品(pin)如何供電？
那么，未來無源物(wu)聯網技(ji)術得到更長足的(de)發(fa)展之后，在小型家(jia)電應用這(zhe)塊市場或許會(hui)有一定(ding)的(de)發(fa)展空間。
無源物(wu)聯網改寫(xie)環保新篇(pian)章
當我們談(tan)到設(she)備無線化(hua)、原本離線物品在線化(hua)后供電(dian)(dian)這兩個(ge)問(wen)題時，或許最容易想到的(de)解(jie)決方(fang)案是(shi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)供電(dian)(dian)，干(gan)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)、紐扣電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)用在耗能少的(de)地方(fang)，可充電(dian)(dian)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)包用在耗能多(duo)的(de)地方(fang)。因此電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)需求一下(xia)子空前地高漲起來。
根據中(zhong)國(guo)輕工業(ye)信息中(zhong)心整(zheng)理的(de)數(shu)據了解(jie)到：
2021年1-8月(yue)，全國電(dian)池制(zhi)造業主要(yao)產品中(zhong)，鋰(li)離子電(dian)池產量(liang)146.0億只，同(tong)比增長38.7%;鉛(qian)蓄電池(chi)產(chan)(chan)量15518.7萬千伏安(an)時，同(tong)比增長18.7%；原電池(chi)及原電池(chi)組（非扣(kou)式）產(chan)(chan)量275.7億(yi)只，同比(bi)增長7.2%。
2021年8月(yue)，全國(guo)鋰離(li)子電(dian)池完成產量19.0億(yi)只(zhi)，同比增長5.4%；鉛(qian)蓄電(dian)池(chi)產量2134.4萬千伏安時，同比增長8.8%；原電(dian)池(chi)及原電(dian)池(chi)組（非扣式）產量36.9億只(zhi)，同比下降2.0%。
然而，電池在解決問題的同時，隨(sui)之而來的是(shi)環保方面的巨大挑戰(zhan)。而我們知道，無源(yuan)物聯網的最大優勢(shi)，就是(shi)完全不需要(yao)電池。
1、減少電池(chi)更換的人力成本和電池(chi)組件成本。我(wo)們常(chang)說，NB-IoT技術(shu)能讓一些終端的(de)電池(chi)使(shi)用周期(qi)長達10年，而無源物(wu)聯(lian)網終身不需要。
2、不(bu)用電(dian)池，有利于環保。單(dan)個電池雖然(ran)很小(xiao)(xiao)，但(dan)千(qian)億級的數量規模(mo)，環保影(ying)響不容小(xiao)(xiao)覷。
3、沒有(you)電池，終端的(de)體積可(ke)以進一步縮(suo)小(xiao)。例(li)如RFID標(biao)簽，做成(cheng)一個(ge)小(xiao)貼片將大(da)大(da)有利于終端設計。
WiFi以外，無源物聯網還可(ke)以基(ji)于哪些通信？
幾年來，無(wu)源物(wu)聯網一直默(mo)默(mo)發展，而最近又一次得到(dao)業界的關注(zhu)，這與各(ge)類通信技(ji)術的快速發展不(bu)無(wu)關系。如今，除了前文所提的WiFi以(yi)外，無(wu)源物(wu)聯網已擴(kuo)展到(dao)基于藍(lan)牙、LoRa、NB-IoT、5G通信技(ji)術的無(wu)源互聯。
日常(chang)生活中，我們(men)被各種無線(xian)電信號(hao)(hao)包圍著，通過這(zhe)些信號(hao)(hao)所能(neng)收(shou)集的(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)雖然非常(chang)微量(liang)(liang)，但對于大量(liang)(liang)無源物聯(lian)網節點的(de)(de)工作來(lai)說已經足夠，而(er)且可(ke)借助信號(hao)(hao)實現(xian)數(shu)據的(de)(de)回傳。
基(ji)于(yu)RFID的無源物聯網
目前(qian)， RFID技(ji)術是我們最為熟悉、應用最廣泛的(de)無源(yuan)物聯(lian)網(wang)技(ji)術。目前(qian)，這種(zhong)方案的(de)無源(yuan)物聯(lian)網(wang)產(chan)品(pin)出貨量已達(da)到每年數百億的(de)級(ji)別(bie)。NFC作為高(gao)頻(pin)RFID的(de)一種(zhong)，通過NFC充(chong)電的(de)方式可以減少(shao)單獨的(de)無線充(chong)電組件的(de)需(xu)求，降低天線在設(she)備內部(bu)的(de)占(zhan)用面積，對于可穿(chuan)戴設(she)備來說(shuo)是個不(bu)錯的(de)無線充(chong)電解(jie)決方案。
基(ji)于藍(lan)牙的無源物聯網
無源(yuan)藍(lan)牙低功耗(hao)(hao)傳感器標簽無需供(gong)電，也可完成(cheng)感知(zhi)、存儲和通信，該標簽通過收集周圍的無線射頻能(neng)量(liang)來為其供(gong)電，并(bing)借助這(zhe)些能(neng)量(liang)發送標簽唯一(yi)(yi)標識碼的數(shu)(shu)據以及傳感器讀數(shu)(shu)。一(yi)(yi)家名為Wiliot的初(chu)創公司，其產品正是(shi)一(yi)(yi)款無源(yuan)藍(lan)牙低功耗(hao)(hao)傳感器標簽，因為不需要外加電池，因此該產品的尺寸僅(jin)是(shi)郵票大小，能(neng)便捷地粘貼在各種物品之上。
基于LoRa的無(wu)源物聯網
2017年，美(mei)國華盛頓大學電子工程學院的研(yan)究人(ren)員(yuan)采用線性擴頻技(ji)術，提升無(wu)(wu)源(yuan)標簽回傳(chuan)(chuan)能力，并與商(shang)用的LoRa設備兼容，形(xing)成(cheng)(cheng)基于(yu)(yu)LoRa的反射(she)調制(zhi)(zhi)系(xi)統。在測試(shi)中，研(yan)究人(ren)員(yuan)成(cheng)(cheng)功地從射(she)頻源(yuan)和接(jie)收(shou)器(qi)之間相(xiang)隔475米的任何位(wei)置可以實現無(wu)(wu)源(yuan)節點反射(she)調制(zhi)(zhi)，成(cheng)(cheng)功回傳(chuan)(chuan)傳(chuan)(chuan)感器(qi)信(xin)息；將無(wu)(wu)源(yuan)節點與射(she)頻源(yuan)位(wei)于(yu)(yu)同一位(wei)置時，接(jie)收(shou)器(qi)最遠可達2.8公里。
基于(yu)5G的(de)無源物聯網
通過(guo)(guo)5G蜂窩網絡支持(chi)無(wu)源(yuan)物聯，一(yi)個(ge)難(nan)點(dian)是無(wu)源(yuan)終端節(jie)點(dian)如(ru)(ru)何獲(huo)取能(neng)量(liang)，另(ling)一(yi)個(ge)難(nan)點(dian)在于如(ru)(ru)何實現長距離回傳，尤其是后者的(de)(de)難(nan)度(du)更大(da)。因為無(wu)源(yuan)終端通過(guo)(guo)各種方式獲(huo)得的(de)(de)能(neng)量(liang)是非常微弱(ruo)的(de)(de)，回傳路徑過(guo)(guo)長，信號會快(kuai)速衰減。目前(qian)在實驗室階(jie)段最先進的(de)(de)技術，已(yi)經可以(yi)做到在180米的(de)(de)范圍內，收(shou)集特定頻段的(de)(de)5G射頻能(neng)量(liang)，采集到約6μW的(de)(de)電(dian)力。
寫(xie)在最后
隨著全球思維從制造更多能源轉變為使用更少能源并利用周圍環境的能源，希望將無源的觀點帶入到更多的物聯網應用中(zhong)(zhong)，相信未來還將(jiang)會(hui)有更多的(de)通信技術加(jia)入(ru)到無源物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)應(ying)用中(zhong)(zhong)。例如(ru)，此(ci)前了解到的(de)Next G聯(lian)盟也(ye)正致(zhi)力于無源的(de)特點加(jia)入(ru)到6G規劃路線中(zhong)(zhong)，或許我們也(ye)可(ke)以期(qi)待下(xia)無電池6G的(de)到來。
可以預見，未來，無(wu)源物聯網(wang)將(jiang)會入侵我們日(ri)常生活中。
