物聯網本著(zhu)萬物(wu)皆可入網(wang)的(de)(de)(de)思想(xiang)，以實(shi)現萬物(wu)互聯作(zuo)為(wei)最終目標(biao)，已幫助數以億計的(de)(de)(de)設備實(shi)現互聯互通。然而(er)，隨(sui)著(zhu)市場(chang)規模的(de)(de)(de)蓬勃增長，設備的(de)(de)(de)供(gong)能、續航(hang)等問題正在成(cheng)為(wei)物(wu)聯網(wang)發展(zhan)的(de)(de)(de)新挑(tiao)戰。可以說，如何實(shi)現低功耗、低成(cheng)本、長生命(ming)周期(qi)的(de)(de)(de)網(wang)絡已成(cheng)為(wei)物(wu)聯網(wang)下一階段亟待(dai)突(tu)破的(de)(de)(de)關鍵。
在此背景下,低功耗物(wu)聯雙從2010年(nian)左右開始(shi)萌芽,經(jing)(jing)過十多(duo)年(nian)的(de)(de)發展，形成(cheng)工以(yi)BLE、LoRa、NB-IoT、RedCap等為代(dai)表(biao)(biao)的(de)(de)一系列(lie)成(cheng)熟(shu)的(de)(de)低功耗物(wu)聯網(wang)技(ji)(ji)(ji)術。其中，BLE是(shi)低功耗藍(lan)牙技(ji)(ji)(ji)術，與經(jing)(jing)典(dian)藍(lan)牙保持連接的(de)(de)工作模(mo)式不同，BLE 采(cai)用(yong)“睡眠-喚(huan)醒(xing)”模(mo)式節能(neng)(neng)，具(ju)有易用(yong)性、集成(cheng)性等特點(dian)(dian)，廣(guang)泛應用(yong)于各類智(zhi)能(neng)(neng)終(zhong)端中。LoRa是(shi)遠距離無(wu)線(xian)電技(ji)(ji)(ji)術，定(ding)義了三種不同的(de)(de)終(zhong)端工作模(mo)式以(yi)降低功耗，具(ju)有多(duo)節點(dian)(dian)，廣(guang)域連接等特點(dian)(dian)，適用(yong)于物(wu)聯網(wang)報(bao)警(jing)，燃氣無(wu)線(xian)抄表(biao)(biao)等場景。NB-IoT是(shi)低功耗窄帶物(wu)聯網(wang)技(ji)(ji)(ji)術，相比 LoRa，其使用(yong)授權頻(pin)段，干擾(rao)相對較(jiao)少，具(ju)有高(gao)可(ke)靠性、高(gao)安全性特點(dian)(dian)。RedCap是(shi)輕(qing)量級的(de)(de)5G物(wu)聯網(wang)技(ji)(ji)(ji)術，能(neng)(neng)夠滿足可(ke)穿戴設備、工業無(wu)線(xian)傳感(gan)器(qi)等對網(wang)絡能(neng)(neng)力的(de)(de)需求介于eMBB、uRLLC和mMTC之間的(de)(de)場景需求。
上述低功耗物聯網(wang)技術(shu)雖然以實現(xian)物聯網(wang)終(zhong)(zhong)端低功耗、大連接為愿景，但隨著(zhu)技術(shu)的不斷(duan)迭代(dai)，一(yi)方面，低功耗終(zhong)(zhong)端在(zai)成(cheng)本(ben)、尺(chi)寸等方面逐漸(jian)出(chu)現(xian)瓶頸(jing)，在(zai)面對(dui)食品(pin)溯源(yuan)、商品(pin)流通等對(dui)單(dan)品(pin)跟蹤管理需求(qiu)高(gao)的應用場(chang)(chang)景時不具備明顯(xian)優(you)勢。另一(yi)方面，受(shou)制于常規電源(yuan)的工作環境，此類(lei)低功耗終(zhong)(zhong)端無(wu)法在(zai)高(gao)溫、超低溫、高(gao)濕、高(gao)輻射等嚴苛的通信環境中正常工作，應用場(chang)(chang)景受(shou)限。
為解決上述問題，無源物聯網開始走上(shang)產(chan)業舞臺，并于(yu)近兩年逐漸成為關注熱點(dian)。無源物(wu)(wu)聯(lian)網是(shi)利用(yong)環境能量采集技(ji)(ji)術，將(jiang)周圍可利用(yong)的(de)信號與能量轉化為可驅動自身電(dian)(dian)(dian)路的(de)電(dian)(dian)(dian)能，同時利用(yong)以反向(xiang)散射為核心的(de)通偏模式，實(shi)現向(xiang)目標(biao)節點(dian)傳遞(di)信息的(de)技(ji)(ji)術。其最顯著的(de)特征是(shi)完(wan)全不依(yi)賴傳統電(dian)(dian)(dian)池(chi)供(gong)電(dian)(dian)(dian)，能夠很(hen)好地解決低功耗(hao)物(wu)(wu)聯(lian)網發展(zhan)過程中的(de)瓶頸問題，是(shi)下一代物(wu)(wu)聯(lian)網發展(zhan)的(de)關鍵技(ji)(ji)術。
圖1 物聯網連接(jie)規模分布金字塔
物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)(wang)連接規模(mo)分布金(jin)(jin)字(zi)(zi)塔(ta)如圖 1 所示(shi)。其中(zhong)，金(jin)(jin)字(zi)(zi)塔(ta)頂端(duan)是(shi)以(yi) 5G NR、LTE 為(wei)代(dai)表(biao)的(de)高速物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)(wang)，目前主(zhu)要應(ying)(ying)用(yong)于高清視(shi)頻(pin)傳(chuan)輸(shu)、AGV 集群控制等(deng)(deng)對時延(yan)及(ji)帶(dai)寬要求高的(de)場景(jing)(jing);第二部分是(shi)以(yi) RedCap 為(wei)代(dai)表(biao)的(de)中(zhong)速物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)(wang)，可(ke)支(zhi)持工(gong)業傳(chuan)感(gan)器、可(ke)穿戴設備、監控攝像頭等(deng)(deng)用(yong)例，實現十億級連接;第三部分是(shi)以(yi) BLE、LoRa、NB-IoT 為(wei)代(dai)表(biao)的(de)低速物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)(wang)，面向視(shi)頻(pin)監控、工(gong)業無線傳(chuan)感(gan)器網(wang)(wang)(wang)絡等(deng)(deng)場景(jing)(jing)，可(ke)以(yi)實現更(geng)低終端(duan)復(fu)雜度的(de)信息采集，支(zhi)持百億級連接規模(mo);金(jin)(jin)字(zi)(zi)塔(ta)基(ji)石(shi)是(shi)以(yi) RFID、蜂(feng)窩反向散(san)射通信等(deng)(deng)為(wei)代(dai)表(biao)的(de)無源物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)(wang)，因其在終端(duan)功耗(hao)、尺寸以(yi)及(ji)成(cheng)本等(deng)(deng)方(fang)面具有顯著優勢，可(ke)廣泛應(ying)(ying)用(yong)于資產管理領(ling)域(yu)，創造(zao)物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)(wang)千(qian)億級市場的(de)突破(po)。
