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(shu)方向(xiang)的專業研(yan)究機構，基于對技術(shu)發展(zhan)的長期追(zhui)蹤以及行業應用的深(shen)度調研(yan)，摯物產(chan)業研(yan)究院發布了(le)業內(nei)首份(fen)《無(wu)源物聯網產(chan)業發展(zhan)白皮書(shu)》，對其(qi)發展(zhan)態勢進行了(le)深(shen)入(ru)分析。
工信部發布(bu)的數(shu)據(ju)顯示(shi)，截(jie)至(zhi)今年8月末，三家基礎(chu)電信運營企業發展蜂窩物(wu)聯網(wang)終端用(yong)戶(hu)的數(shu)量已超(chao)過了(le)移動(dong)電話用(yong)戶(hu)總數(shu)，達到了(le)16.98億戶(hu)，國內蜂窩物(wu)聯網(wang)產業迎來(lai)了(le)“物(wu)超(chao)人”這一(yi)歷史性時(shi)刻，千億級蜂窩物(wu)聯的未來(lai)已經不再(zai)遙遠。
然而，物(wu)聯網(wang)(wang)產業目前(qian)仍(reng)有(you)很多場景無(wu)法(fa)支持(chi)安(an)裝(zhuang)電池，同時某些物(wu)聯網(wang)(wang)終端還面臨著苛刻的(de)(de)成(cheng)(cheng)本、體(ti)積的(de)(de)壓(ya)力。但隨著終端連接數的(de)(de)攀升(sheng)，供(gong)電問題亟(ji)待解決，而這也為無(wu)源物(wu)聯網(wang)(wang)的(de)(de)發(fa)展(zhan)提供(gong)了優渥的(de)(de)成(cheng)(cheng)長環境。某種意義上，無(wu)源物(wu)聯網(wang)(wang)的(de)(de)發(fa)展(zhan)已經成(cheng)(cheng)為未(wei)來物(wu)聯網(wang)(wang)發(fa)展(zhan)的(de)(de)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(pin)受限于(yu)成本剛性、分布廣(guang)泛(fan)、靈活移動、極(ji)端場景等制約，難以基于(yu)傳統“有源”技(ji)術(shu)(shu)路線實現連接(jie)。在千億級萬(wan)(wan)物智聯發展(zhan)驅(qu)動和“雙碳”目標(biao)引(yin)導下，無源物聯網(wang)逐漸興起，并(bing)致力(li)于(yu)成為千億級萬(wan)(wan)物智聯的(de)主要技(ji)術(shu)(shu)方案，其(qi)技(ji)術(shu)(shu)及應用發展(zhan)的(de)進程(cheng)，或(huo)將(jiang)決定萬(wan)(wan)物智聯目標(biao)的(de)實現程(cheng)度和速度。
無源物聯網的定義、特點和優勢
“無(wu)源(yuan)物聯網”是指接入網絡的(de)終端節點設(she)備，在不帶電源(yuan)線和無(wu)內(nei)置電池的(de)情況下，實現數據的(de)采集、傳輸(shu)和分(fen)布式(shi)計(ji)算等(deng)功能(neng)(neng)。不帶電源(yuan)線、無(wu)內(nei)置電池，并(bing)非終端節點設(she)備無(wu)需能(neng)(neng)量(liang)(liang)，而是換了(le)一(yi)種獲取能(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)方式(shi)，變為主要從環境中獲取微能(neng)(neng)量(liang)(liang)支持自身正常(chang)運轉。
通(tong)過(guo)技術創新，減少對人(ren)工能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的依賴，轉為從自(zi)然(ran)中獲取能(neng)(neng)量(liang)，無(wu)源(yuan)(yuan)(yuan)物聯網(wang)開創出一(yi)種在自(zi)供能(neng)(neng)、低功耗工作基礎上的能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)自(zi)給自(zi)足的物聯網(wang)新運轉模式。微能(neng)(neng)自(zi)供、極(ji)致能(neng)(neng)效、綠色環保(bao)和廣泛適用是無(wu)源(yuan)(yuan)(yuan)物聯網(wang)的四大特點和優勢。
無源物聯網的三大底層技術
無源物聯(lian)網的工作(zuo)主要依(yi)賴于環(huan)境能量(liang)采(cai)集、低(di)功耗計(ji)算和低(di)功耗通(tong)信三大(da)底層技術。
環境中采集能量的(de)方式(shi)主要包括光能(neng)(neng)采(cai)(cai)(cai)集(ji)(ji)、振動能(neng)(neng)量(liang)采(cai)(cai)(cai)集(ji)(ji)、溫差轉(zhuan)換能(neng)(neng)量(liang)采(cai)(cai)(cai)集(ji)(ji)以及無線電射頻(pin)(pin)能(neng)(neng)量(liang)采(cai)(cai)(cai)集(ji)(ji)四種。目前(qian)，無線射頻(pin)(pin)能(neng)(neng)量(liang)采(cai)(cai)(cai)集(ji)(ji)最為業界關注(zhu)，終端節點通(tong)過采(cai)(cai)(cai)集(ji)(ji)、管理及應用RFID、NFC、藍牙、Wi-Fi、5G、LoRa等射頻(pin)(pin)能(neng)(neng)量(liang)的(de)方式(shi)來驅動自身工作(zuo)。其中，核心是將射頻(pin)(pin)能(neng)(neng)量(liang)轉(zhuan)換為直流能(neng)(neng)量(liang)。
低功耗計算技術通過選擇低功耗芯片，同時配合簡(jian)(jian)單編(bian)碼(ma)和調制、完成簡(jian)(jian)化的低(di)壓驅(qu)動電(dian)路(lu)設(she)計以及低(di)功耗接(jie)收機等，實(shi)現低(di)功耗運行。
低功耗通信技術目前主要依(yi)靠反(fan)向(xiang)散(san)射(she)(she)方式，對接(jie)收(shou)到的射(she)(she)頻信號進(jin)行反(fan)射(she)(she)以傳(chuan)輸(shu)數據。展望未來，環境反(fan)向(xiang)散(san)射(she)(she)通信有(you)望成為使能低(di)功耗通信的一項更有(you)前途的技術，有(you)效(xiao)解決傳(chuan)統反(fan)向(xiang)散(san)射(she)(she)技術存在的傳(chuan)輸(shu)距離短、對專(zhuan)用(yong)讀寫器依(yi)賴度高(gao)、存在較(jiao)強(qiang)的系統自干擾(rao)和互干擾(rao)、被動性操作導(dao)致自動化管理難(nan)等(deng)問題。
無源物聯網產業發展現狀
無(wu)源物聯(lian)網(wang)產(chan)(chan)(chan)業(ye)(ye)目前處于發展(zhan)初(chu)期，產(chan)(chan)(chan)業(ye)(ye)規模(mo)小，多(duo)個技術(shu)路(lu)線仍(reng)處于探索階段(duan)(duan)。無(wu)源物聯(lian)網(wang)產(chan)(chan)(chan)業(ye)(ye)鏈(lian)上游(you)(you)(you)的(de)(de)硬件(jian)產(chan)(chan)(chan)品(pin)由(you)于可以(yi)與傳統物聯(lian)網(wang)復用(yong)，因此目前無(wu)源物聯(lian)網(wang)產(chan)(chan)(chan)業(ye)(ye)鏈(lian)上游(you)(you)(you)的(de)(de)企業(ye)(ye)數量(liang)較多(duo)。在中下游(you)(you)(you)，由(you)于服務和產(chan)(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)成熟(shu)度較低，應用(yong)場景(jing)還處于探索拓展(zhan)階段(duan)(duan)，因此，相應環節的(de)(de)解決(jue)方案供(gong)應商/集成商和終端客戶數量(liang)較少。總體上看，無(wu)源物聯(lian)網(wang)產(chan)(chan)(chan)業(ye)(ye)鏈(lian)從上游(you)(you)(you)、中游(you)(you)(you)到(dao)下游(you)(you)(you)各環節的(de)(de)企業(ye)(ye)數量(liang)呈現倒(dao)金(jin)字塔結構(gou)，這也是一(yi)個產(chan)(chan)(chan)業(ye)(ye)處于探索發展(zhan)初(chu)期的(de)(de)典型(xing)特征。
圖表(biao)1 無源物(wu)聯網產業鏈結構(gou)
來源：摯物產(chan)業(ye)研究院
無源物聯網產業發展前景展望
從應用場景上，目前以光(guang)能采(cai)(cai)集(ji)(ji)、震動(dong)能采(cai)(cai)集(ji)(ji)、溫差能采(cai)(cai)集(ji)(ji)以及射(she)頻能采(cai)(cai)集(ji)(ji)為主的四種(zhong)無(wu)源物(wu)聯網(wang)采(cai)(cai)能方(fang)(fang)式中(zhong)，除了(le)基于RFID和NFC的射(she)頻能采(cai)(cai)集(ji)(ji)技術(shu)相(xiang)對(dui)成熟(shu)(shu)，已進行(xing)較(jiao)大規模應用外，其余幾種(zhong)采(cai)(cai)能方(fang)(fang)式尚處于研究階段(duan)，或(huo)者正在(zai)若(ruo)干場景(jing)(jing)下(xia)進行(xing)小規模應用探(tan)索。展(zhan)望(wang)未(wei)來，無(wu)源技術(shu)有望(wang)迎來環境能量(liang)采(cai)(cai)集(ji)(ji)的研究突(tu)破，疊加低功耗(hao)計算和通信技術(shu)優化(hua)，將不(bu)斷滿足更多應用場景(jing)(jing)的連接需(xu)求。智(zhi)次方(fang)(fang)·摯物(wu)產(chan)業(ye)研究院對(dui)未(wei)來近十年不(bu)同(tong)的無(wu)源技術(shu)路線在(zai)各(ge)典(dian)型應用場景(jing)(jing)中(zhong)的發展(zhan)成熟(shu)(shu)度進行(xing)了(le)預(yu)判，詳情如下(xia)：
圖(tu)表2 無(wu)源物(wu)聯(lian)網技術及應用(yong)場景(jing)發展成(cheng)熟度曲(qu)線(xian)
來源：摯物產(chan)業研究院(yuan)
從技術路線上，為更(geng)好地展望(wang)無(wu)源物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)未來(lai)的發展趨勢，預(yu)判其(qi)發展節奏，智次方·摯物(wu)產(chan)業研究院還首(shou)創了無(wu)源物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)產(chan)業成熟度(du)評(ping)估(gu)(gu)模型，由評(ping)估(gu)(gu)指(zhi)(zhi)標體系(xi)(xi)和評(ping)估(gu)(gu)張力圖兩部分構成。其(qi)中(zhong)，評(ping)估(gu)(gu)指(zhi)(zhi)標體系(xi)(xi)主(zhu)要涵(han)蓋(gai)技術成熟度(du)、應用廣(guang)度(du)以及市(shi)場規模量級三個指(zhi)(zhi)標。
根據三項指(zhi)標進(jin)行(xing)綜(zong)合(he)評估，至(zhi)2025年(nian)，光能采(cai)集、振動能量(liang)采(cai)集以及(ji)溫差能量(liang)采(cai)集三種技術(shu)路(lu)線(xian)(xian)的(de)市(shi)場(chang)(chang)規(gui)(gui)模(mo)(mo)均為(wei)千萬元(yuan)級。在(zai)無線(xian)(xian)射頻能量(liang)采(cai)集技術(shu)路(lu)線(xian)(xian)下，RFID基于(yu)(yu)(yu)其成熟的(de)技術(shu)和廣泛的(de)應(ying)用，市(shi)場(chang)(chang)規(gui)(gui)模(mo)(mo)將穩(wen)定在(zai)百億(yi)元(yuan)級；基于(yu)(yu)(yu)NFC的(de)無源物(wu)(wu)聯(lian)網市(shi)場(chang)(chang)規(gui)(gui)模(mo)(mo)將在(zai)億(yi)元(yuan)級；基于(yu)(yu)(yu)藍牙、Wi-Fi的(de)無源物(wu)(wu)聯(lian)網技術(shu)開始從理論研究階段(duan)邁向市(shi)場(chang)(chang)，形(xing)成十萬元(yuan)級市(shi)場(chang)(chang)規(gui)(gui)模(mo)(mo)；而(er)以5G為(wei)代表的(de)蜂窩無源物(wu)(wu)聯(lian)網技術(shu)預計在(zai)2030年(nian)前后有望形(xing)成億(yi)元(yuan)級市(shi)場(chang)(chang)規(gui)(gui)模(mo)(mo)。
圖表3 無源物聯(lian)網產業成(cheng)熟度評(ping)估指(zhi)標表
來源：摯物產(chan)業研究院(yuan)
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)(chang)(chang)景，持續擴(kuo)大物(wu)聯(lian)(lian)(lian)網市(shi)場(chang)(chang)(chang)規(gui)模(mo)(mo)。智次(ci)方·摯(zhi)物(wu)產業研究院根據無(wu)(wu)源物(wu)聯(lian)(lian)(lian)網產業發展成(cheng)熟度評(ping)估(gu)模(mo)(mo)型對(dui)各技(ji)術路線的(de)評(ping)估(gu)預(yu)(yu)(yu)判(pan)，匯總后形成(cheng)對(dui)無(wu)(wu)源物(wu)聯(lian)(lian)(lian)網總體市(shi)場(chang)(chang)(chang)規(gui)模(mo)(mo)的(de)預(yu)(yu)(yu)測(ce)。預(yu)(yu)(yu)計2025年前后，無(wu)(wu)源物(wu)聯(lian)(lian)(lian)網的(de)市(shi)場(chang)(chang)(chang)規(gui)模(mo)(mo)將在310-510億元間(jian)，預(yu)(yu)(yu)測(ce)值(zhi)中位(wei)數為410億元；在2030年前后，市(shi)場(chang)(chang)(chang)規(gui)模(mo)(mo)預(yu)(yu)(yu)測(ce)值(zhi)在435-615億元間(jian)，中位(wei)數為525億元。
圖表4 無源物(wu)聯(lian)網(wang)市場規(gui)模預(yu)測
來(lai)源：摯物產(chan)業研究院
一圖讀懂《無源物聯網(wang)產業發展白皮書（2022）》
