10月19日，在智次方·物聯網智庫舉辦的第四期無源物聯網主題直播中，數位(wei)產業(ye)專家分享了自身的精彩見解和企業(ye)的落地實(shi)踐，智次方·摯物研究院也同步重磅發(fa)布(bu)了業(ye)內首份《無源物聯網(wang)產業(ye)發(fa)展白皮書(shu)》，掃描(miao)文中二維碼即可下載。
物(wu)(wu)聯網(wang)作為(wei)一(yi)種通用(yong)性很強(qiang)的(de)(de)應用(yong)技(ji)(ji)術，多年來已(yi)經(jing)為(wei)千行百業(ye)(ye)賦(fu)能，支持各個(ge)行業(ye)(ye)的(de)(de)轉型升級。隨著(zhu)數字經(jing)濟加速發(fa)(fa)展，各類物(wu)(wu)聯網(wang)設備(bei)(bei)還(huan)將進(jin)一(yi)步(bu)擴大連(lian)接數量。未來，阻礙物(wu)(wu)聯網(wang)連(lian)接規模(mo)的(de)(de)進(jin)一(yi)步(bu)擴大有兩大重(zhong)(zhong)要(yao)因素：一(yi)是(shi)(shi)應用(yong)場(chang)景的(de)(de)碎(sui)(sui)片化問(wen)(wen)題;二(er)是(shi)(shi)在碎(sui)(sui)片化的(de)(de)場(chang)景中，數量龐大的(de)(de)小(xiao)體積連(lian)接設備(bei)(bei)的(de)(de)供電(dian)問(wen)(wen)題。當前(qian)，大部(bu)分(fen)物(wu)(wu)聯節(jie)點(dian)難以具備(bei)(bei)持續供電(dian)的(de)(de)條件，因此各類節(jie)能技(ji)(ji)術便成為(wei)物(wu)(wu)聯網(wang)產業(ye)(ye)的(de)(de)發(fa)(fa)展重(zhong)(zhong)點(dian)，過(guo)去幾年備(bei)(bei)受(shou)業(ye)(ye)界關(guan)注的(de)(de)低(di)功(gong)(gong)耗(hao)廣域網(wang)正是(shi)(shi)為(wei)解決物(wu)(wu)聯網(wang)終端和傳感器的(de)(de)供電(dian)問(wen)(wen)題而生(sheng)。在低(di)功(gong)(gong)耗(hao)廣域網(wang)以外，無源(yuan)(yuan)物(wu)(wu)聯網(wang)技(ji)(ji)術是(shi)(shi)探索低(di)功(gong)(gong)耗(hao)甚至是(shi)(shi)零電(dian)源(yuan)(yuan)發(fa)(fa)展的(de)(de)又一(yi)個(ge)重(zhong)(zhong)要(yao)技(ji)(ji)術方向，也是(shi)(shi)未來實現萬物(wu)(wu)互聯目標的(de)(de)重(zhong)(zhong)要(yao)技(ji)(ji)術。
無(wu)(wu)源(yuan)(yuan)物(wu)(wu)聯(lian)(lian)網(wang)主要的技(ji)術特點是終端節點無(wu)(wu)需配置電(dian)池和電(dian)源(yuan)(yuan)線等人工電(dian)源(yuan)(yuan)，針對體積小、功耗低(di)的碎片化(hua)場景中的設備(bei)(bei)提供連接(jie)(jie)與支(zhi)持，其具有低(di)成(cheng)本、小體積、易(yi)部署、免維護等特點。無(wu)(wu)源(yuan)(yuan)物(wu)(wu)聯(lian)(lian)網(wang)不但降(jiang)低(di)了(le)連接(jie)(jie)的成(cheng)本，而且延伸(shen)和拓展了(le)物(wu)(wu)聯(lian)(lian)設備(bei)(bei)連接(jie)(jie)的場景和數(shu)量(liang)，使物(wu)(wu)聯(lian)(lian)網(wang)可連接(jie)(jie)的設備(bei)(bei)數(shu)量(liang)向萬(wan)物(wu)(wu)縱(zong)深擴展，進一步(bu)推進了(le)物(wu)(wu)聯(lian)(lian)網(wang)在感(gan)知層實現萬(wan)物(wu)(wu)互聯(lian)(lian)的目標(biao)。
作為業界權威的行業媒體和智庫，智次方·物聯網智庫一(yi)直在關注這一(yi)技術方向，并在年初啟動了(le)“‘無源’勝‘有(you)源’”系列直播活動，旨在向業界傳(chuan)遞市場信息，共謀產業發展。同時，通過智次方·摯物研(yan)(yan)究院(yuan)(yuan)團隊成(cheng)員的(de)長(chang)期思考，以(yi)及走訪調研(yan)(yan)飛英思特、OPPO、中國移動研(yan)(yan)究院(yuan)(yuan)、每(mei)開(kai)創新、北京(jing)交(jiao)通大學等行業領先(xian)單位與企(qi)業，最(zui)終匯總成(cheng)為《無源物聯(lian)網產業發展白皮書》。
作為業內首份無源物聯網產業發展白皮書，《無源物聯網產業發展白皮書》系統梳理了無源物聯網的三大底層技術，以及主要采能技術路線。對無源物聯網產業的發展態勢進行了深入分析。首創無源物聯網應用發(fa)(fa)展成(cheng)熟度曲線，以(yi)及無源物聯網產業成(cheng)熟度評估模(mo)型(xing)，并對(dui)未來數年無源物聯網不(bu)同采能技術(shu)路線的發(fa)(fa)展節奏和整體市場規模(mo)進行了預測。
10月(yue)19日，在智(zhi)(zhi)次方·物聯(lian)網智(zhi)(zhi)庫舉(ju)辦的【求索(suo)·“無源(yuan)”勝“有源(yuan)”——開拓千(qian)億智(zhi)(zhi)聯(lian)新紀元】主題直播活動(dong)上，《無源(yuan)物聯(lian)網產業(ye)發(fa)展(zhan)(zhan)白(bai)皮(pi)書》重磅發(fa)布。同(tong)時，中國信息(xi)通(tong)信研究院金融科技研究中心副主任趙小(xiao)飛、北京(jing)交通(tong)大學信息(xi)通(tong)信網絡研究所(suo)教(jiao)授(shou)王公仆、OPPO高級標準(zhun)研究員徐偉(wei)杰、北京(jing)理工大學教(jiao)授(shou)于(yu)季(ji)弘(hong)四位嘉賓，也就無源(yuan)物聯(lian)網技術(shu)和產業(ye)的發(fa)展(zhan)(zhan)情(qing)況，以及無源(yuan)物聯(lian)網相關標準(zhun)的進展(zhan)(zhan)和展(zhan)(zhan)望進行(xing)了精彩分享。
以下是四(si)位(wei)嘉賓的分享內容整理：
中(zhong)國信(xin)息通信(xin)研究院(yuan)金(jin)融科技研究中(zhong)心副主任 趙小飛(fei)
演講主題(ti)：《無源物(wu)聯網技術(shu)綜(zong)述與(yu)產業觀察》
工信部數據顯示，截至8月底，我國三家基礎電信企業發展移動物聯網終端(duan)用(yong)戶16.98億(yi)戶，超過移動電話用(yong)戶16.78億(yi)戶，我(wo)國正式(shi)進入“物超人(ren)”時(shi)代。這(zhe)其中(zhong)，無(wu)需(xu)電池(chi)/有線電源供(gong)電僅從環境(jing)中(zhong)獲取能量便可(ke)支(zhi)撐(cheng)物聯網數據(ju)感知、無(wu)線傳輸、分布式(shi)計算的無(wu)源物聯網備(bei)受關注。
中國信息通信研究院金融科技研究中心副主任趙小飛表示，目前物聯網部署仍舊以“有源”的方式進行，但這種方式面臨著四大痛點：第一是遺留在環境中的廢棄電池會對環境造成污染，與低碳經濟的要求不符;第二是終端在極端環境部署受限;第三是傳統通信技術無法覆蓋到低價值物品的連接需求;第四是一些植入式芯片對尺寸要求非常嚴(yan)苛。而(er)這(zhe)些場景的(de)連(lian)接可以通(tong)過無源物聯網(wang)的(de)方式承載。
趙小飛提到，業界對無源物聯網開展的前期探索已經將一些場景逐漸探索明晰，包括快消品、物流包裹、產品外包裹、倉庫貨物盤點等需要聯網的場景已經構成了千億級無源物聯網節點的基礎。此外，工業傳感器網絡、智能交通、智慧農業、能源等領域(yu)也對無(wu)源物聯(lian)網有(you)所需求(qiu)。其原因是無(wu)源物聯(lian)網可以解決隨(sui)著物聯(lian)網應用場景(jing)快速擴展帶來(lai)的物聯(lian)網節點規模持(chi)續倍(bei)增過(guo)程中(zhong)面臨(lin)的供(gong)電受限(xian)問題。
目前，無源物(wu)聯網在(zai)(zai)環境能量采集、反向散射通信(xin)和(he)低功耗計(ji)算等方(fang)面均取(qu)得了研究(jiu)成(cheng)果。在(zai)(zai)需求不斷提升的情(qing)景(jing)下，無源物(wu)聯網的應用形式必然會迎來(lai)創新(xin)，相關的行業標準制定也(ye)會在(zai)(zai)產(chan)學研多(duo)方(fang)努力(li)之下達成(cheng)，其發展潛力(li)會被深(shen)入挖掘。
北京(jing)交通(tong)大學信息通(tong)信網絡研究所教授 王公仆
演講主題：《與蜂窩網絡融合的無源反向散射通信技術(shu)》
我國的“十四五”發展(zhan)規劃中明確提(ti)到“要推(tui)動(dong)物(wu)聯網(wang)(wang)的全面(mian)(mian)發展(zhan)，打造支持固移融合，寬窄結合物(wu)連接能(neng)力”，對(dui)(dui)物(wu)聯網(wang)(wang)在(zai)基礎建設(she)、接入能(neng)力、應(ying)用場景等方面(mian)(mian)做出(chu)了部署，物(wu)聯網(wang)(wang)及移動(dong)通信(xin)將對(dui)(dui)推(tui)進數字中國建設(she)提(ti)供有力支撐。
北京交通大學信(xin)息(xi)通信(xin)網(wang)絡研(yan)究所教授王公仆(pu)指出(chu)，物(wu)聯(lian)網(wang)蓬(peng)勃發展之下(xia)仍存(cun)在(zai)著技術和制度挑戰，面(mian)(mian)(mian)臨著能源(yuan)、成本(ben)、互聯(lian)互通三方(fang)面(mian)(mian)(mian)有待突破的(de)瓶頸。在(zai)能源(yuan)方(fang)面(mian)(mian)(mian)，有源(yuan)物(wu)聯(lian)網(wang)供能不便捷，缺乏可(ke)靠性(xing);在(zai)成本(ben)方(fang)面(mian)(mian)(mian)，射頻(pin)部件成本(ben)高，導致(zhi)利潤驅(qu)動不足;在(zai)連接(jie)方(fang)面(mian)(mian)(mian)，目前缺乏互聯(lian)架構，信(xin)息(xi)孤島依然存(cun)在(zai)。
無源反向散射通信的興起是物聯網關鍵性代表技術，能夠助力物聯網突破在能源和成本方面的瓶頸。無源反向散射通信能夠通過泛在無線信號獲得能量，其傳感器無需電池和貴重射頻部件的支持，具備無電池、低成本、易部署、易維護的優勢，但也存在著通信距離短、互聯難的缺點。對此，與蜂窩網絡融合的無源反向散射通信技術能夠解決上述痛點，擴大通信距離，增強互聯互通，實現低功耗、低成本、易維護、廣接入的蜂窩物聯網，在智能家居、物(wu)流跟(gen)蹤、環境(jing)監測、可穿戴設備(bei)等(deng)領域(yu)具有(you)廣泛的(de)應(ying)用(yong)前景。
盡管如此，與蜂窩網絡融合的(de)無(wu)源反向散射通信提出(chu)了全新(xin)(xin)的(de)技(ji)術挑戰。王(wang)公仆將(jiang)其(qi)概括(kuo)為五方面，分別(bie)是信號微弱、信道復(fu)雜、干擾多(duo)樣、異構組網、設備接入難。業界(jie)在著手(shou)攻(gong)堅之時必然會讓無(wu)源物聯網產生全新(xin)(xin)活力。
OPPO高級標準(zhun)研(yan)究(jiu)員 徐偉杰(jie)
演講(jiang)主(zhu)題：《AmbientpowerenabledloT標準進展與展望(wang)》
隨(sui)著國(guo)內蜂(feng)窩物聯(lian)(lian)(lian)(lian)網(wang)(wang)產(chan)業首次迎(ying)來(lai)“物超人”這(zhe)一歷史(shi)性時(shi)刻，千億級(ji)蜂(feng)窩物聯(lian)(lian)(lian)(lian)的(de)未來(lai)已經不再遙遠。OPPO高(gao)級(ji)標準研究員徐偉杰表示，很多物聯(lian)(lian)(lian)(lian)網(wang)(wang)技術如NB-IoT、MTC、5G Redcap等，在功耗(hao)、體積、成本、時(shi)延、連(lian)接數、吞吐量等方面都各(ge)具特色，滿足了不同場(chang)景下從無(wu)到有(you)的(de)需求，具有(you)各(ge)自的(de)細分市場(chang)。而隨(sui)著零(ling)功耗(hao)物聯(lian)(lian)(lian)(lian)網(wang)(wang)(Ambient IoT)技術的(de)逐漸成熟，受限(xian)于(yu)環境和成本的(de)這(zhe)部分市場(chang)將(jiang)(jiang)由其來(lai)滿足，零(ling)功耗(hao)物聯(lian)(lian)(lian)(lian)網(wang)(wang)也(ye)將(jiang)(jiang)與現有(you)的(de)蜂(feng)窩物聯(lian)(lian)(lian)(lian)網(wang)(wang)、RFID等技術形成良好互補。
當前，零(ling)(ling)功耗(hao)(hao)物聯網(wang)的標準化工作已經全面展(zhan)開，3GPP/IEEE均在研發零(ling)(ling)功耗(hao)(hao)物聯網(wang)相關標準。其中(zhong)，3GPP SA1項(xiang)目于(yu)今年2月正式(shi)立項(xiang)，討論有關零(ling)(ling)功耗(hao)(hao)物聯網(wang)的場景與需求(qiu)，目前已經通過了較多的用例(use case)。
在To B領域，用例包括自動化倉儲物(wu)流、醫療器械管(guan)理與定位、智能電網、智能制造(zao)供應鏈管(guan)理、智慧機(ji)場/港口、通信基(ji)站(zhan)機(ji)房(fang)監測、鮮花銷售(shou)、智慧養殖(zhi)(zhi)等.以智慧養殖(zhi)(zhi)場景為例，使用零功耗物(wu)聯網設(she)備檢測動物(wu)的體溫、活動量等，從而判斷身(shen)體狀況是(shi)否異常，防止(zhi)疾病傳染(ran)造(zao)成更大的損失。
在To C領(ling)域，用(yong)例包括(kuo)智(zhi)能家居、遠程尋物、定位/測距、智(zhi)慧洗(xi)(xi)衣(yi)等，以(yi)智(zhi)慧洗(xi)(xi)衣(yi)為例，通過在衣(yi)物上添(tian)加無源標(biao)簽，使洗(xi)(xi)衣(yi)機可以(yi)自動讀取服裝的(de)材質(zhi)等信息(xi)，進而精確設置洗(xi)(xi)衣(yi)模式、時間(jian)、水溫等，提升(sheng)用(yong)戶的(de)生活質(zhi)量。
從用(yong)例可(ke)(ke)以看出，零功(gong)耗(hao)物聯網(wang)的(de)功(gong)能(neng)(neng)需求可(ke)(ke)以分為三(san)類：識別、感知、定(ding)位。以室(shi)內(nei)定(ding)位的(de)場(chang)景為例，在逛商場(chang)時尋找目標店面或(huo)在地下(xia)停車場(chang)找到空閑車位都是常見的(de)用(yong)戶痛點，但借助于零功(gong)耗(hao)物聯網(wang)，在室(shi)內(nei)各(ge)處(chu)部署(shu)定(ding)位參(can)考標簽(qian)(qian)(qian)，再通過這些標簽(qian)(qian)(qian)與智能(neng)(neng)手機進行通信，獲(huo)得(de)手機和(he)標簽(qian)(qian)(qian)的(de)相對位置，即可(ke)(ke)實(shi)現(xian)對目標的(de)定(ding)位。利用(yong)這種方法(fa)，僅需低廉的(de)價格即可(ke)(ke)實(shi)現(xian)標簽(qian)(qian)(qian)的(de)密集部署(shu)，標簽(qian)(qian)(qian)本身也免電池免維護，與此同(tong)時還能(neng)(neng)夠實(shi)現(xian)較高的(de)定(ding)位精度。
此外，徐偉杰還表示，零功耗(hao)物聯(lian)(lian)(lian)(lian)網作為下一代的(de)物聯(lian)(lian)(lian)(lian)網技術(shu)(shu)，將成(cheng)為物聯(lian)(lian)(lian)(lian)網的(de)另(ling)一座基石，雖然零功耗(hao)物聯(lian)(lian)(lian)(lian)網的(de)設計存在(zai)重要技術(shu)(shu)挑戰，但產業界(jie)、學術(shu)(shu)界(jie)、垂直行業正在(zai)通力合(he)作解決(jue)相關問題。預(yu)計3-4年(nian)內，零功耗(hao)物聯(lian)(lian)(lian)(lian)網在(zai)3GPP/IEEE兩(liang)大體(ti)系內的(de)標準均將成(cheng)熟(shu)并(bing)發(fa)布。
北(bei)京理(li)工大學教(jiao)授 于(yu)季弘(hong)
演講(jiang)主題：《OFDM子載波(bo)反(fan)向散射(she)通信》
北京理工(gong)大學教(jiao)授于季(ji)弘表示(shi)，生產和生活的很多場景(jing)都對于萬物(wu)互(hu)聯有著迫切的需求，高(gao)精(jing)度傳感、高(gao)中低速物(wu)聯等因而在數量上(shang)出現了爆發性增長，從而導致能源消耗巨大、維護成(cheng)本過高(gao)、工(gong)業上(shang)部署傳感器的意愿在逐年降低。
對于無(wu)源(yuan)物(wu)(wu)聯網來說，通(tong)過太(tai)陽能(neng)(neng)/光能(neng)(neng)、動能(neng)(neng)、磁能(neng)(neng)等(deng)無(wu)線(xian)化(hua)能(neng)(neng)量供給方式(shi)，即可實現(xian)物(wu)(wu)聯終端的(de)(de)無(wu)源(yuan)化(hua)。此外，疊加我(wo)國“雙(shuang)碳(tan)”的(de)(de)戰(zhan)略(lve)目標(biao)，無(wu)源(yuan)物(wu)(wu)聯網設備無(wu)需更換電池和能(neng)(neng)耗低、避免廢棄電池等(deng)優(you)點(dian)，都成為(wei)提(ti)升物(wu)(wu)聯網技(ji)術綠色化(hua)的(de)(de)關鍵(jian)。
于季弘教授(shou)帶領的團(tuan)隊(dui)長期研究利用反向(xiang)散射通信賦能無源物(wu)聯的相(xiang)關課題(ti)，可以通過低復(fu)雜度調(diao)制(zhi)(zhi)方法(fa)，如進(jin)(jin)行(xing)幅度調(diao)制(zhi)(zhi)和頻率(lv)調(diao)制(zhi)(zhi)來控制(zhi)(zhi)反射系數和方波(bo)頻率(lv)，進(jin)(jin)而實(shi)現低功耗(hao)的反向(xiang)散射通信。
通常，環境反(fan)向散射傳輸系(xi)統(tong)(tong)可以(yi)分為適用于特(te)定激勵(li)源和適用于多種激勵(li)源兩大類(lei)別，OFDM體(ti)制可以(yi)支撐更高(gao)速率反(fan)向反(fan)射通信，目前已有的工(gong)作大都集中在OFDM相(xiang)位/幅度反(fan)向散射通信，尚(shang)無OFDM調(diao)頻反(fan)向散射通信系(xi)統(tong)(tong)。同時，現有的OFDM反(fan)向散射通信也存(cun)在一(yi)些(xie)缺(que)點，以(yi)OFDM調(diao)相(xiang)反(fan)向散射系(xi)統(tong)(tong)為例，該系(xi)統(tong)(tong)對同步(bu)精度要求高(gao)，對采(cai)樣時間誤差和頻率偏移誤差容忍度較(jiao)低等。
面對(dui)這(zhe)一系(xi)列問題，于季(ji)弘教授團隊研發了(le)基于OFDM子載(zai)波(bo)反向(xiang)散射的(de)(de)(de)SubScatter系(xi)統，使得OFDM符號可(ke)以攜帶log2N比特的(de)(de)(de)信息，進一步(bu)降低了(le)對(dui)精(jing)度的(de)(de)(de)要(yao)求，可(ke)容(rong)(rong)忍0.8μs的(de)(de)(de)同步(bu)誤差，也可(ke)以兼容(rong)(rong)更大的(de)(de)(de)STO和CFO。SubScatter的(de)(de)(de)總體(ti)方(fang)案可(ke)以分為(wei)兩(liang)大方(fang)面，在(zai)調制時采用了(le)子載(zai)波(bo)移位鍵(jian)控技術(SSK)和串(chuan)聯移頻率技術(TFS)，在(zai)解調時采用了(le)相(xiang)關(guan)解碼技術。在(zai)性能(neng)測(ce)試(shi)的(de)(de)(de)結果上，SubScatter系(xi)統的(de)(de)(de)抗(kang)(kang)噪聲和抗(kang)(kang)干擾能(neng)力都優于現(xian)有的(de)(de)(de)反向(xiang)散射通信系(xi)統。
