對于物聯網世界內更大一部分終端和傳感器來說，由于節點數量巨大、分布廣泛，導致許多應用電池更換困難，或者無法直接靠電池供電，這使得供電受限成為其落地的“攔路虎”，因而必須要采用“無源物聯網”的形式來實現。
未來，物聯(lian)網將是(shi)無(wu)處不在的，每一(yi)件衣服、每一(yi)個包裹(guo)、每一(yi)把鑰匙……幾乎(hu)所有的離線(xian)物品都(dou)將在物聯(lian)網技術(shu)的賦能下實(shi)(shi)現(xian)在線(xian)。但與此同(tong)時，實(shi)(shi)現(xian)萬物互聯(lian)的過程也給產業界(jie)帶來了不小的挑戰，首當其沖的便是(shi)供電問題(ti)。
對于每一(yi)(yi)個處于物(wu)聯網世界(jie)中的物(wu)品而言，電源就像“生命”之于人(ren)一(yi)(yi)樣重要，失去電源也就意(yi)味著它的“死亡”。
從這(zhe)個(ge)角度來(lai)看(kan)，不少物聯網終端和(he)(he)傳感器都(dou)需要通過有線(xian)連(lian)接或(huo)者時而(er)更(geng)換的電(dian)(dian)池(chi)來(lai)維持(chi)其“生命”，但對于物聯網世界內更(geng)大(da)一(yi)部分終端和(he)(he)傳感器來(lai)說，由于節點數量(liang)巨大(da)、分布(bu)廣泛，導(dao)致(zhi)許多應用(yong)(yong)電(dian)(dian)池(chi)更(geng)換困(kun)難，或(huo)者無(wu)法直接靠電(dian)(dian)池(chi)供(gong)電(dian)(dian)，這(zhe)使(shi)得供(gong)電(dian)(dian)受(shou)限成為其落地的“攔(lan)路(lu)虎”，因(yin)而(er)必須要采用(yong)(yong)“無(wu)源物聯網”的形式來(lai)實現(xian)。
什么是無源物聯網
無(wu)源(yuan)物聯網顧名思義，就是在網絡(luo)節點中(zhong)可以是無(wu)源(yuan)（Batter Free）的，即(ji)節點自身不(bu)配備(bei)或不(bu)主要(yao)依賴(lai)于電(dian)池/有(you)線等電(dian)源(yuan)供電(dian)。當然(ran)，無(wu)源(yuan)物聯網不(bu)采用電(dian)源(yuan)形式并不(bu)意味著(zhu)它就不(bu)需要(yao)用電(dian)，它是從環境中(zhong)獲取能(neng)量，從而支撐(cheng)起物聯網數據的感知、無(wu)線的傳(chuan)輸和分布式的計算。
無源物聯網(wang)技(ji)術是真正能夠覆蓋千億物聯網(wang)節點的關(guan)鍵技(ji)術之一，因而(er)產業(ye)界也一直對無源物聯網(wang)的相(xiang)關(guan)發展保持著高度關(guan)注。
從(cong)技術角(jiao)度來看，能(neng)量收(shou)集并不算(suan)一種(zhong)新(xin)事物(wu)，業界早在多年前(qian)就開始了(le)對(dui)該類(lei)技術的(de)(de)(de)研發(fa)和應用(yong)。對(dui)于物(wu)聯網(wang)，隨著無線傳感網(wang)絡大規模的(de)(de)(de)應用(yong)，能(neng)量收(shou)集技術作為(wei)(wei)一種(zhong)可(ke)持(chi)續、綠(lv)色環保的(de)(de)(de)供電方式，也為(wei)(wei)其發(fa)展提供了(le)可(ke)行的(de)(de)(de)解決方案。
雖然能(neng)(neng)量(liang)(liang)收集轉化成的(de)電能(neng)(neng)并不多，但對于(yu)超低功耗的(de)物聯網(wang)節點卻也完(wan)全足夠。目(mu)前(qian)，能(neng)(neng)量(liang)(liang)收集的(de)來源主要有幾種，包括環(huan)境光、震動、熱量(liang)(liang)或者射頻等。
不過(guo)，由于(yu)無(wu)源物聯(lian)網節點(dian)能(neng)(neng)量不是其(qi)固有(you)的(de)(de)，節點(dian)之間通過(guo)無(wu)線的(de)(de)方式(shi)從(cong)環境中收集能(neng)(neng)量進行能(neng)(neng)電轉換，因而也就存在一(yi)定的(de)(de)局限(xian)性(xing)，其(qi)要實(shi)現數據的(de)(de)感(gan)知、無(wu)線的(de)(de)傳輸(shu)以及分布(bu)式(shi)的(de)(de)計算，都要受到(dao)能(neng)(neng)量的(de)(de)限(xian)制。
具體來看，無源物聯網包含以下幾個特性：
能(neng)量震蕩性。無源物聯網(wang)節點(dian)的(de)能(neng)量不再是(shi)單一的(de)由(you)高(gao)至低(di)的(de)靜(jing)態(tai)變化趨勢，由(you)于能(neng)量來自于環境，其(qi)呈現出的(de)將是(shi)時高(gao)時低(di)的(de)動(dong)態(tai)狀(zhuang)態(tai)。
節點失衡性。無源物聯網節點中能源獲(huo)取存在隨(sui)機性和不穩定性，整個(ge)網絡中能量分布可能并(bing)不均(jun)衡，也(ye)會導致每個(ge)節點的差(cha)異。
能(neng)(neng)源受限性。無源物聯網獲取(qu)能(neng)(neng)量(liang)的(de)方式不同(tong)，且所采(cai)集(ji)的(de)環境能(neng)(neng)量(liang)非(fei)常微弱(ruo)，一般在納(na)瓦(wa)（nW）到微瓦(wa)（μW）級，且受到節點蓄電能(neng)(neng)力的(de)影響(xiang)。
連(lian)(lian)接(jie)(jie)不確定(ding)性。無源物聯網節點(dian)連(lian)(lian)接(jie)(jie)性受到各節點(dian)能量的(de)影響(xiang)。
因(yin)而，在物(wu)聯網節點進行核心任務(wu)(wu)的(de)過程中(zhong)，如(ru)何節省能量，提高(gao)任務(wu)(wu)效率就不(bu)再是第一(yi)要務(wu)(wu)，如(ru)何利用(yong)節點當(dang)前的(de)能量來(lai)盡可能完成(cheng)多的(de)數據(ju)感知、傳輸、計(ji)算任務(wu)(wu)才是其首要目標。
可以簡單理解，無(wu)源物(wu)聯網是一張“以能量(liang)為中心，以數據為核心”的無(wu)線網絡。
為什么需要無源物聯網
日(ri)前，一(yi)(yi)家名為Wiliot的(de)初創公司獲得了(le)軟銀愿景基金領(ling)投(tou)的(de)2億美元C輪融資，讓無源(yuan)物(wu)聯網的(de)概念再(zai)次(ci)火了(le)起(qi)來。細扒其背景，我們會(hui)發現這(zhe)家成立僅(jin)(jin)4年的(de)公司的(de)投(tou)資機(ji)構不僅(jin)(jin)有軟銀，還(huan)有高通、三(san)星(xing)、AWS、NTT Docomo、Verizon等一(yi)(yi)眾科(ke)技巨頭的(de)影子。
那(nei)么，為什么他們如此看重這樣一(yi)家微不足道(dao)的“小(xiao)企業(ye)”呢(ni)？
答案其實很簡單，Wiliot的產品代(dai)表(biao)了物聯網領(ling)域未(wei)來(lai)規模化發(fa)展的一個重要方向，而(er)這些公司早(zao)就盯(ding)準了這塊蛋(dan)糕。
眾(zhong)所(suo)周(zhou)知，物聯(lian)網主要分(fen)為高速(su)(su)(su)物聯(lian)、中(zhong)速(su)(su)(su)物聯(lian)和窄帶物聯(lian)三個(ge)不同的(de)(de)速(su)(su)(su)率檔位，其中(zhong)大概占比(bi)為“10%-30%-60%”的(de)(de)金字塔分(fen)布已經(jing)成為業界共識。其中(zhong)高速(su)(su)(su)物聯(lian)主要通過5G eMBB、LTE Cat.4+來承(cheng)載，中(zhong)速(su)(su)(su)率檔位主要以(yi)LTE Cat.1來承(cheng)載，最大盤(pan)的(de)(de)窄帶物聯(lian)網則(ze)是(shi)以(yi)NB-IoT、Lora來承(cheng)載。但這些都是(shi)基于(yu)有源物聯(lian)網技術而(er)實現的(de)(de)。
這些技術加起來(lai)僅僅能(neng)夠支撐起一個百億(yi)級的物(wu)聯網(wang)連(lian)接，而接下來(lai)要(yao)面臨的卻(que)是千億(yi)級的物(wu)聯網(wang)連(lian)接市場的痛點。
一方面，大量物品并不具備配備電池供電的條件。
以往NB-IoT等LPWAN技術針(zhen)對的是大量(liang)僅僅發送低頻、小(xiao)數(shu)(shu)據包但(dan)供電(dian)不(bu)方便(bian)的場景，比如水表(biao)、氣表(biao)、煙感報警器等，但(dan)即便(bian)如此，通常LPWAN模組中還(huan)是會植入(ru)一(yi)個小(xiao)型電(dian)池(chi)來供電(dian)，基本可以做到數(shu)(shu)年，甚至10年不(bu)用(yong)更換電(dian)池(chi)。
但是，還有海量的物(wu)品受限(xian)于廉價(jia)的成(cheng)本限(xian)制，或者(zhe)本身就不具備電池供電的條件，比(bi)如一些快(kuai)銷品、物(wu)流包裹、產品外包裝、倉庫貨物(wu)盤點等等。
另一方面，還有很多行業對其海量廉價物品有管理需求，但受限于產品體積、成本等多重因素限制，采用有源物聯網的方式也不適合。
以物流(liu)行業為(wei)例，數(shu)據顯(xian)示，2020年我(wo)國快遞(di)業務量(liang)為(wei)830億件(jian)，若實(shi)現每個快件(jian)的上線用NB-IoT、Lora等技(ji)術(shu)顯(xian)然是不可(ke)行的，必須要(yao)更廉價(jia)、無源的物聯(lian)網技(ji)術(shu)實(shi)現。
因(yin)而(er)，從物(wu)聯(lian)網(wang)連(lian)接(jie)發展的趨勢來看(kan)，特別當面對海量物(wu)品“上線”的需求(qiu)，無源物(wu)聯(lian)網(wang)技(ji)術都將(jiang)是一個主要推動力量。
無源物聯網進入商用還遠嗎？
無(wu)(wu)處不在的(de)物聯(lian)網讓一切實現“信息化”，使得人(ren)們越來越能體(ti)會(hui)到(dao)萬物互(hu)聯(lian)帶來的(de)奇妙和(he)高效(xiao)，而無(wu)(wu)源物聯(lian)網技術無(wu)(wu)疑(yi)將是把(ba)這一體(ti)驗帶入(ru)深水區(qu)的(de)關鍵，并且已經在某些領域得到(dao)了應用。
上(shang)述提(ti)到的Wiliot公司，其核心(xin)產品為一(yi)款小型低成本、自供電的藍牙傳感器標簽(qian)(qian)。標簽(qian)(qian)僅郵票大小，可以貼(tie)在任何(he)產品或(huo)包裝上(shang)，感知一(yi)系列物(wu)理和(he)環境(jing)數據，并將信息傳輸(shu)至(zhi)網關(guan)、手機或(huo)支(zhi)持低功耗藍牙（BLE）的設備上(shang)，再發送(song)至(zhi)Wiliot云平(ping)臺。
在Wiliot的(de)新聞稿中(zhong)，其聲稱Wiliot IoT Pixels可以集成到疫苗小瓶(ping)、食品(pin)(pin)包裝等中(zhong)，為供(gong)應鏈帶來實時透明(ming)度，并使品(pin)(pin)牌商能(neng)夠(gou)首(shou)次了解(jie)整個零售渠道的(de)庫存(cun)水(shui)平。它們甚至可以通(tong)過一個高(gao)度安全(quan)、保護隱私的(de)平臺了解(jie)他(ta)們的(de)產(chan)品(pin)(pin)在客戶那里的(de)使用情況。
從(cong)Wiliot布局來看，這家公司還要將其方(fang)案廣泛應用于零售(shou)、醫(yi)療、食(shi)品等供應鏈(lian)各個(ge)環(huan)節，讓所(suo)有(you)環(huan)節都(dou)實現在線和可(ke)視(shi)化。
而(er)在國(guo)內(nei)，也有(you)一(yi)家企業——啟緯(wei)智芯提出(chu)了基(ji)于射頻(pin)能量采集技術實現電(dian)(dian)子產(chan)品(pin)(pin)“無(wu)(wu)源化”、“無(wu)(wu)電(dian)(dian)池化”的方(fang)案。他們面向消(xiao)費類市場推(tui)出(chu)了一(yi)款無(wu)(wu)源小吊牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)(pin)，是傳統吊牌(pai)(pai)和(he)掛飾電(dian)(dian)子化、信(xin)息化后的形(xing)態(tai)。當用戶想要將自己創作(zuo)的作(zuo)品(pin)(pin)或者任意(yi)圖片“投(tou)射”到這款小吊牌(pai)(pai)的屏(ping)幕上(shang)時，用戶通過(guo)NFC就能向其供電(dian)(dian)，然后利用手(shou)機APP連(lian)接(jie)操作(zuo)，隨后將物(wu)件靠(kao)近(jin)手(shou)機，小屏(ping)幕上(shang)就會顯(xian)示出(chu)投(tou)影的照片。
除此之外(wai)，啟緯智(zhi)芯還(huan)與客戶合作有(you)無(wu)(wu)源(yuan)化智(zhi)能(neng)鎖，使用無(wu)(wu)源(yuan)化智(zhi)能(neng)鎖不(bu)需要(yao)指紋或者密碼，只要(yao)用手機靠一下就可(ke)以刷開鎖。同樣，無(wu)(wu)源(yuan)化智(zhi)能(neng)鎖也不(bu)需要(yao)電池，通(tong)過NFC能(neng)在戶外(wai)苛刻環境(jing)中近乎永久地工作。
另外，成立于2019年的成都飛英思特科技有限公司在2020年9月完成了初代產品開發，采用其核心技術無源+超低功耗邊緣智能，推出了用于感知建筑、智慧電力、智慧農業、智慧(hui)工(gong)業(ye)的專業(ye)解決方案(an)。目(mu)前(qian)已在(zai)成都及周邊地區(qu)的園(yuan)區(qu)、酒(jiu)店、工(gong)廠等多個場景下(xia)展(zhan)開試點(dian)，并且還針(zhen)(zhen)對在(zai)線(xian)上電商平(ping)臺(tai)布(bu)局了針(zhen)(zhen)對C端消費電子產品的業(ye)務線(xian)。
據了解(jie)，成都飛英思特(te)科技旗下的智能(neng)硬件產品包括了自(zi)供能(neng)無(wu)線開關、無(wu)源無(wu)線智能(neng)煙感、無(wu)源室(shi)內環境(jing)監(jian)測(ce)節點(dian)（溫(wen)濕(shi)度/CO/CO2）、無(wu)源室(shi)外微納節點(dian)（溫(wen)濕(shi)度、氣體監(jian)測(ce)、光照度）、TEG工業監(jian)測(ce)節點(dian)、自(zi)供能(neng)AI攝像頭等(deng)。
另一家成立于2020年7月的鋮月科技，主要生產智能照明、智能電工等智能家居產品，并提供智(zhi)(zhi)能(neng)全(quan)屋方案(an)。目前(qian)擁(yong)有(you)智(zhi)(zhi)能(neng)家庭(ting)、智(zhi)(zhi)能(neng)照(zhao)明、智(zhi)(zhi)能(neng)電工以及智(zhi)(zhi)能(neng)安防(fang)這四大產品線，已經完(wan)成涵蓋20個品類(lei)、40款智(zhi)(zhi)能(neng)家居產品的(de)量產，包(bao)括(kuo)無(wu)電池(chi)無(wu)線開關、通斷(duan)器(qi)、門(men)鈴(ling)搭(da)配(pei)門(men)鈴(ling)接(jie)收器(qi)，SOS按鍵搭(da)配(pei)安防(fang)網關、弱(ruo)光版的(de)門(men)窗磁、溫濕度(du)傳(chuan)感器(qi)等品類(lei)。
據新聞稿介紹，鋮月科技的(de)(de)產(chan)品主要是基于(yu)自主研發的(de)(de)依托 ALLN 協議，通過采集(ji)環境及人體活動(dong)中的(de)(de)聲(sheng)、光、熱、力(li)等各種形式的(de)(de)能量，將其轉化(hua)為電能，為低功(gong)耗電子產(chan)品或系統供電 ( 如傳感(gan)器、控制器等 ) ，從而能讓(rang)產(chan)品及系統 " 永久 " 使(shi)用。
不僅如(ru)此，上個月，華為常務董(dong)事、ICT產品與解決方案總裁(cai)汪濤在(zai)一次公開演(yan)講中，還提出了面向5.5G的(de)無(wu)源(yuan)(yuan)物(wu)聯網設(she)想，希望5G網絡能將無(wu)源(yuan)(yuan)物(wu)聯網納入(ru)其中，自此開啟對5G無(wu)源(yuan)(yuan)物(wu)聯網的(de)探索(suo)。
結尾
總而言(yan)之(zhi)，在(zai)(zai)方(fang)(fang)興(xing)未艾的(de)(de)物聯網推進過程中(zhong)，“無(wu)源化”一(yi)(yi)定是重要(yao)方(fang)(fang)向之(zhi)一(yi)(yi)，無(wu)論是基于(yu)藍牙(ya)、WiFi、Lora，還是基于(yu)蜂窩的(de)(de)NB-IoT，甚(shen)至5G，都與之(zhi)產生了交集(ji)，當(dang)然，在(zai)(zai)技術的(de)(de)融合過程中(zhong)還需要(yao)經歷一(yi)(yi)定的(de)(de)過程，并在(zai)(zai)業界(jie)形成認可。
