物聯網本(ben)(ben)著萬物皆可(ke)(ke)入(ru)網(wang)的(de)(de)思想，以實現萬物互聯(lian)(lian)作為(wei)最(zui)終目(mu)標，已幫(bang)助數以億計(ji)的(de)(de)設備實現互聯(lian)(lian)互通。然而，隨(sui)著市(shi)場規(gui)模的(de)(de)蓬勃增長(chang)，設備的(de)(de)供(gong)能、續航等問題正(zheng)在成為(wei)物聯(lian)(lian)網(wang)發(fa)展的(de)(de)新挑(tiao)戰(zhan)。可(ke)(ke)以說，如(ru)何實現低功(gong)耗、低成本(ben)(ben)、長(chang)生命(ming)周期(qi)的(de)(de)網(wang)絡(luo)已成為(wei)物聯(lian)(lian)網(wang)下(xia)一(yi)階段亟待(dai)突破的(de)(de)關鍵。
在此(ci)背(bei)景(jing)下(xia),低功(gong)耗(hao)物(wu)聯雙從2010年左右開始萌(meng)芽,經過(guo)十多(duo)年的(de)(de)發展，形成工以BLE、LoRa、NB-IoT、RedCap等(deng)為(wei)代表的(de)(de)一系列(lie)成熟的(de)(de)低功(gong)耗(hao)物(wu)聯網(wang)技術(shu)。其中(zhong)，BLE是低功(gong)耗(hao)藍牙技術(shu)，與(yu)經典藍牙保持連接(jie)的(de)(de)工作模式不(bu)同，BLE 采用(yong)(yong)“睡眠-喚醒(xing)”模式節(jie)能，具(ju)有易用(yong)(yong)性、集成性等(deng)特點，廣泛應(ying)用(yong)(yong)于(yu)各類(lei)智能終(zhong)端中(zhong)。LoRa是遠距離無(wu)(wu)線(xian)電技術(shu)，定義(yi)了三種不(bu)同的(de)(de)終(zhong)端工作模式以降低功(gong)耗(hao)，具(ju)有多(duo)節(jie)點，廣域(yu)連接(jie)等(deng)特點，適用(yong)(yong)于(yu)物(wu)聯網(wang)報(bao)警，燃氣無(wu)(wu)線(xian)抄表等(deng)場景(jing)。NB-IoT是低功(gong)耗(hao)窄帶物(wu)聯網(wang)技術(shu)，相比 LoRa，其使用(yong)(yong)授權頻段，干擾相對較(jiao)少，具(ju)有高可(ke)靠性、高安全性特點。RedCap是輕(qing)量級的(de)(de)5G物(wu)聯網(wang)技術(shu)，能夠滿(man)足可(ke)穿戴設(she)備(bei)、工業無(wu)(wu)線(xian)傳感器等(deng)對網(wang)絡能力(li)的(de)(de)需(xu)(xu)求介于(yu)eMBB、uRLLC和mMTC之間的(de)(de)場景(jing)需(xu)(xu)求。
上述低(di)(di)功(gong)耗(hao)(hao)物聯(lian)網(wang)技(ji)術雖然(ran)以(yi)實現(xian)物聯(lian)網(wang)終端(duan)(duan)低(di)(di)功(gong)耗(hao)(hao)、大(da)連(lian)接(jie)為愿景，但隨著(zhu)技(ji)術的不斷迭代，一方(fang)面，低(di)(di)功(gong)耗(hao)(hao)終端(duan)(duan)在(zai)(zai)成本、尺(chi)寸等方(fang)面逐漸出(chu)現(xian)瓶頸，在(zai)(zai)面對食品(pin)溯源、商品(pin)流通(tong)等對單品(pin)跟蹤管理需(xu)求高的應(ying)用場景時(shi)不具備明顯優勢。另一方(fang)面，受制于常規電源的工作(zuo)環(huan)(huan)境(jing)，此類低(di)(di)功(gong)耗(hao)(hao)終端(duan)(duan)無法在(zai)(zai)高溫、超低(di)(di)溫、高濕、高輻射等嚴苛的通(tong)信環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)正常工作(zuo)，應(ying)用場景受限。
為解決上述問題，無源物聯網開始走(zou)上產業舞臺，并于近兩年逐漸成為(wei)關注熱點。無源物(wu)聯網(wang)是利用環境能量(liang)采集技(ji)(ji)術，將周圍可(ke)利用的(de)(de)信號與能量(liang)轉化為(wei)可(ke)驅動自身電路的(de)(de)電能，同時利用以反向散射為(wei)核心的(de)(de)通偏模式，實現(xian)向目(mu)標(biao)節(jie)點傳遞信息的(de)(de)技(ji)(ji)術。其最顯著的(de)(de)特征是完(wan)全不依(yi)賴傳統電池(chi)供電，能夠(gou)很好地解(jie)決低(di)功耗物(wu)聯網(wang)發展過(guo)程中的(de)(de)瓶頸(jing)問題，是下一代物(wu)聯網(wang)發展的(de)(de)關鍵技(ji)(ji)術。
圖(tu)1 物聯(lian)網連接規模分布金字塔
物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)連接(jie)(jie)規模分布(bu)金(jin)(jin)字塔(ta)如圖 1 所示。其(qi)中，金(jin)(jin)字塔(ta)頂端是(shi)(shi)以(yi) 5G NR、LTE 為(wei)代(dai)表的(de)(de)高速物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)，目前(qian)主要應用(yong)于高清視頻(pin)(pin)傳輸(shu)、AGV 集群(qun)控制等(deng)(deng)對時延及(ji)帶寬要求高的(de)(de)場景;第(di)二部分是(shi)(shi)以(yi) RedCap 為(wei)代(dai)表的(de)(de)中速物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)，可支持(chi)工業傳感器(qi)(qi)、可穿戴設備、監控攝像頭等(deng)(deng)用(yong)例(li)，實現(xian)十億(yi)級連接(jie)(jie);第(di)三部分是(shi)(shi)以(yi) BLE、LoRa、NB-IoT 為(wei)代(dai)表的(de)(de)低(di)速物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)，面(mian)向(xiang)視頻(pin)(pin)監控、工業無線傳感器(qi)(qi)網(wang)絡等(deng)(deng)場景，可以(yi)實現(xian)更低(di)終(zhong)端復雜度的(de)(de)信息(xi)采集，支持(chi)百億(yi)級連接(jie)(jie)規模;金(jin)(jin)字塔(ta)基石是(shi)(shi)以(yi) RFID、蜂窩反向(xiang)散(san)射通信等(deng)(deng)為(wei)代(dai)表的(de)(de)無源物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)，因(yin)其(qi)在終(zhong)端功耗、尺寸(cun)以(yi)及(ji)成本(ben)等(deng)(deng)方面(mian)具有顯(xian)著(zhu)優勢，可廣泛應用(yong)于資產管理領(ling)域，創造物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)千(qian)億(yi)級市場的(de)(de)突破。
