導讀：無源物聯網的發展可以說已經成為未來物聯網發展的一條主路徑。智次方·摯物產業研究院是最早一批關注無源物聯網這一技術方向的專業研究機構，基于對(dui)技術發展的長期(qi)追蹤以及行(xing)業應用的深度(du)調研，摯(zhi)物(wu)產業研究院(yuan)發布了業內(nei)首(shou)份(fen)《無(wu)源物(wu)聯網產業發展白(bai)皮書(shu)》，對(dui)其發展態勢進行(xing)了深入分析。
工信(xin)部發布的(de)數(shu)(shu)據顯示(shi)，截至今(jin)年8月(yue)末，三家基礎電(dian)信(xin)運營企業發展蜂窩物聯網終端用戶(hu)的(de)數(shu)(shu)量已(yi)超過了移動電(dian)話(hua)用戶(hu)總(zong)數(shu)(shu)，達到了16.98億戶(hu)，國內蜂窩物聯網產業迎來了“物超人(ren)”這一歷史性時刻(ke)，千億級蜂窩物聯的(de)未來已(yi)經不再遙(yao)遠(yuan)。
然而，物(wu)聯網(wang)產業目(mu)前(qian)仍有(you)很(hen)多場景無法(fa)支持安裝電池，同時某些物(wu)聯網(wang)終(zhong)端還面臨著(zhu)苛刻的成(cheng)本、體積的壓力(li)。但(dan)隨(sui)著(zhu)終(zhong)端連接數的攀升(sheng)，供電問(wen)題(ti)亟待解決，而這也為無源物(wu)聯網(wang)的發(fa)展(zhan)提供了優渥的成(cheng)長環境(jing)。某種意義上(shang)，無源物(wu)聯網(wang)的發(fa)展(zhan)已(yi)經成(cheng)為未(wei)來物(wu)聯網(wang)發(fa)展(zhan)的一條主路(lu)徑。
智次方·摯物產業研究院是最早一批關注無源物聯網這一技術方向的專業研究機構，基于對技術發展的長期追蹤以及行業應用的深度調研，摯物產業研究院發布了業內首份《無源物聯網產業發展白皮書》，對其發展態勢進行了深入分析。
無源物聯網興起的背景和愿景
海量物品受限于成本剛性(xing)、分(fen)布廣泛、靈活移動、極端場景(jing)等制約，難以基(ji)于傳統“有源(yuan)”技(ji)術(shu)路(lu)線實現連接。在千(qian)億(yi)級萬(wan)物智聯(lian)發展(zhan)驅(qu)動和“雙碳(tan)”目(mu)標引導下，無源(yuan)物聯(lian)網逐(zhu)漸興(xing)起，并致力于成為千(qian)億(yi)級萬(wan)物智聯(lian)的主要技(ji)術(shu)方案，其技(ji)術(shu)及應(ying)用發展(zhan)的進程，或將決定(ding)萬(wan)物智聯(lian)目(mu)標的實現程度(du)(du)和速(su)度(du)(du)。
無源物聯網的定義、特點和優勢
“無(wu)源(yuan)物聯網(wang)”是指接入網(wang)絡的終端節點設(she)備(bei)，在不(bu)帶電源(yuan)線(xian)和無(wu)內置電池的情況下，實現數據(ju)的采集(ji)、傳(chuan)輸和分布式計算等(deng)功能(neng)。不(bu)帶電源(yuan)線(xian)、無(wu)內置電池，并非終端節點設(she)備(bei)無(wu)需能(neng)量，而是換了(le)一種獲取(qu)能(neng)量的方式，變為主(zhu)要從環境中獲取(qu)微能(neng)量支持(chi)自身正常運轉。
通(tong)過技術(shu)創(chuang)(chuang)新，減少對人工(gong)(gong)能(neng)源的(de)依賴，轉為從(cong)自然中(zhong)獲取能(neng)量，無源物(wu)聯(lian)網(wang)開創(chuang)(chuang)出一種(zhong)在自供能(neng)、低功(gong)耗(hao)工(gong)(gong)作(zuo)基礎(chu)上(shang)的(de)能(neng)源自給自足(zu)的(de)物(wu)聯(lian)網(wang)新運(yun)轉模式。微(wei)能(neng)自供、極(ji)致能(neng)效、綠色(se)環保和廣泛適用是無源物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)四大特(te)點(dian)和優(you)勢。
無源物聯網的三大底層技術
無源物聯(lian)網的工作主要依(yi)賴于環境能量采集、低(di)功耗計算和低(di)功耗通信三大底層(ceng)技(ji)術(shu)。
環境中采集能量的方(fang)式(shi)主要包括光(guang)能(neng)采(cai)(cai)集、振動能(neng)量采(cai)(cai)集、溫差轉(zhuan)換能(neng)量采(cai)(cai)集以(yi)及(ji)無(wu)(wu)線(xian)電射頻(pin)(pin)(pin)能(neng)量采(cai)(cai)集四種。目前，無(wu)(wu)線(xian)射頻(pin)(pin)(pin)能(neng)量采(cai)(cai)集最為業界關(guan)注，終端節(jie)點通過采(cai)(cai)集、管(guan)理及(ji)應用RFID、NFC、藍牙、Wi-Fi、5G、LoRa等射頻(pin)(pin)(pin)能(neng)量的方(fang)式(shi)來驅動自(zi)身工作。其中，核心是將射頻(pin)(pin)(pin)能(neng)量轉(zhuan)換為直流能(neng)量。
低功耗計算技術通過選擇低功耗芯片，同(tong)時(shi)配合簡(jian)(jian)單編碼(ma)和調制、完成簡(jian)(jian)化的(de)低壓(ya)驅動電(dian)路設計以(yi)及低功(gong)(gong)耗(hao)接收(shou)機等，實現低功(gong)(gong)耗(hao)運行。
低功耗通信技術目前主要依(yi)靠反(fan)(fan)向(xiang)散(san)射(she)(she)方式，對接(jie)收到的射(she)(she)頻信號進行反(fan)(fan)射(she)(she)以傳輸數據(ju)。展望(wang)未來，環(huan)境反(fan)(fan)向(xiang)散(san)射(she)(she)通信有望(wang)成為(wei)使能低(di)功耗通信的一項(xiang)更有前途的技(ji)術，有效(xiao)解決傳統反(fan)(fan)向(xiang)散(san)射(she)(she)技(ji)術存在的傳輸距離短、對專用讀寫器依(yi)賴(lai)度高、存在較強的系統自(zi)干擾和互干擾、被(bei)動(dong)(dong)性操作(zuo)導(dao)致自(zi)動(dong)(dong)化管理難等問題。
無源物聯網產業發展現狀
無(wu)源(yuan)(yuan)物(wu)(wu)聯網產(chan)(chan)業(ye)(ye)目(mu)前處(chu)于發展(zhan)初期，產(chan)(chan)業(ye)(ye)規模小，多(duo)個技術路線仍處(chu)于探(tan)(tan)索(suo)階段(duan)。無(wu)源(yuan)(yuan)物(wu)(wu)聯網產(chan)(chan)業(ye)(ye)鏈上(shang)游(you)(you)的(de)硬件產(chan)(chan)品由于可以與傳統物(wu)(wu)聯網復用，因(yin)此目(mu)前無(wu)源(yuan)(yuan)物(wu)(wu)聯網產(chan)(chan)業(ye)(ye)鏈上(shang)游(you)(you)的(de)企(qi)業(ye)(ye)數(shu)量(liang)較多(duo)。在中(zhong)(zhong)下游(you)(you)，由于服務(wu)和(he)產(chan)(chan)品的(de)成熟(shu)度較低，應用場景還處(chu)于探(tan)(tan)索(suo)拓展(zhan)階段(duan)，因(yin)此，相應環節的(de)解(jie)決方案供(gong)應商(shang)/集成商(shang)和(he)終端客(ke)戶數(shu)量(liang)較少(shao)。總(zong)體上(shang)看，無(wu)源(yuan)(yuan)物(wu)(wu)聯網產(chan)(chan)業(ye)(ye)鏈從上(shang)游(you)(you)、中(zhong)(zhong)游(you)(you)到下游(you)(you)各環節的(de)企(qi)業(ye)(ye)數(shu)量(liang)呈現倒金字塔(ta)結構，這也是(shi)一個產(chan)(chan)業(ye)(ye)處(chu)于探(tan)(tan)索(suo)發展(zhan)初期的(de)典(dian)型特征(zheng)。
圖表1 無源物(wu)聯網產(chan)業鏈結構
來源：摯物產業研究院
無源物聯網產業發展前景展望
從應用場景上，目前以(yi)光能(neng)(neng)(neng)采(cai)(cai)集(ji)(ji)、震動能(neng)(neng)(neng)采(cai)(cai)集(ji)(ji)、溫差能(neng)(neng)(neng)采(cai)(cai)集(ji)(ji)以(yi)及射頻(pin)能(neng)(neng)(neng)采(cai)(cai)集(ji)(ji)為(wei)主的四(si)種無(wu)(wu)源(yuan)物聯網采(cai)(cai)能(neng)(neng)(neng)方(fang)式中，除了基(ji)于RFID和NFC的射頻(pin)能(neng)(neng)(neng)采(cai)(cai)集(ji)(ji)技術相對成(cheng)熟，已進行(xing)較大(da)規(gui)模應(ying)用(yong)外，其余(yu)幾種采(cai)(cai)能(neng)(neng)(neng)方(fang)式尚處(chu)于研(yan)究(jiu)階段，或(huo)者正在若干場景(jing)(jing)下(xia)進行(xing)小規(gui)模應(ying)用(yong)探索。展望未來(lai)，無(wu)(wu)源(yuan)技術有望迎來(lai)環境能(neng)(neng)(neng)量(liang)采(cai)(cai)集(ji)(ji)的研(yan)究(jiu)突破，疊加低(di)功(gong)耗計算和通(tong)信(xin)技術優化，將不(bu)斷滿足(zu)更多應(ying)用(yong)場景(jing)(jing)的連(lian)接需求。智次方(fang)·摯物產業(ye)研(yan)究(jiu)院對未來(lai)近十年不(bu)同的無(wu)(wu)源(yuan)技術路線(xian)在各典(dian)型應(ying)用(yong)場景(jing)(jing)中的發展成(cheng)熟度進行(xing)了預(yu)判，詳情如下(xia)：
圖表2 無源(yuan)物聯網技術及應用場景發展成熟度曲線(xian)
來源(yuan)：摯物(wu)產業研(yan)究院
從技術(shu)路(lu)線上，為更好(hao)地(di)展望(wang)無源物聯網(wang)未來(lai)的(de)發(fa)展趨勢，預(yu)判其(qi)發(fa)展節奏，智次方(fang)·摯物產業研究(jiu)院還(huan)首創了(le)無源物聯網(wang)產業成熟度評(ping)估模型，由評(ping)估指(zhi)標(biao)體系和評(ping)估張力圖兩部分構成。其(qi)中，評(ping)估指(zhi)標(biao)體系主要涵蓋技術(shu)成熟度、應用(yong)廣度以及市場(chang)規模量級三個指(zhi)標(biao)。
根據三(san)項指標進行綜合評(ping)估，至2025年，光能(neng)(neng)(neng)采(cai)(cai)集(ji)(ji)、振動能(neng)(neng)(neng)量采(cai)(cai)集(ji)(ji)以(yi)及溫差(cha)能(neng)(neng)(neng)量采(cai)(cai)集(ji)(ji)三(san)種(zhong)技(ji)術(shu)(shu)路線的(de)(de)市場(chang)(chang)(chang)規(gui)模均為千(qian)萬元(yuan)(yuan)級(ji)。在(zai)無線射頻能(neng)(neng)(neng)量采(cai)(cai)集(ji)(ji)技(ji)術(shu)(shu)路線下，RFID基于其成(cheng)熟的(de)(de)技(ji)術(shu)(shu)和廣泛的(de)(de)應用，市場(chang)(chang)(chang)規(gui)模將穩(wen)定在(zai)百億(yi)元(yuan)(yuan)級(ji)；基于NFC的(de)(de)無源物(wu)聯網(wang)(wang)市場(chang)(chang)(chang)規(gui)模將在(zai)億(yi)元(yuan)(yuan)級(ji)；基于藍牙(ya)、Wi-Fi的(de)(de)無源物(wu)聯網(wang)(wang)技(ji)術(shu)(shu)開始(shi)從理論研究階段(duan)邁向市場(chang)(chang)(chang)，形(xing)成(cheng)十萬元(yuan)(yuan)級(ji)市場(chang)(chang)(chang)規(gui)模；而以(yi)5G為代(dai)表的(de)(de)蜂窩無源物(wu)聯網(wang)(wang)技(ji)術(shu)(shu)預計在(zai)2030年前后有望形(xing)成(cheng)億(yi)元(yuan)(yuan)級(ji)市場(chang)(chang)(chang)規(gui)模。
圖表(biao)3 無源物聯網產業成熟度評估(gu)指標(biao)表(biao)
來源：摯物(wu)產業研(yan)究院
從產業發展上，展望未來，無源物聯網依托低功耗、低成本、小體積、易部署、免維護等優勢，將逐步在遠距離、高速率和通用性等方面發力，廣泛拓展和豐富物聯網應用場(chang)景，持續擴(kuo)大物聯(lian)網(wang)市(shi)場(chang)規(gui)模(mo)(mo)。智次方(fang)·摯物產業研究院根據無(wu)源物聯(lian)網(wang)產業發展成熟度評估模(mo)(mo)型對各(ge)技術路線的(de)評估預判，匯總后形成對無(wu)源物聯(lian)網(wang)總體市(shi)場(chang)規(gui)模(mo)(mo)的(de)預測(ce)。預計(ji)2025年(nian)前(qian)后，無(wu)源物聯(lian)網(wang)的(de)市(shi)場(chang)規(gui)模(mo)(mo)將在310-510億(yi)元間(jian)，預測(ce)值(zhi)中(zhong)位(wei)數為410億(yi)元；在2030年(nian)前(qian)后，市(shi)場(chang)規(gui)模(mo)(mo)預測(ce)值(zhi)在435-615億(yi)元間(jian)，中(zhong)位(wei)數為525億(yi)元。
圖表4 無源物聯(lian)網市場規模預測
來源(yuan)：摯(zhi)物產(chan)業(ye)研究院
一圖讀懂《無(wu)源物(wu)聯網產(chan)業發(fa)展白皮(pi)書(shu)（2022）》
