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(wu)聯網將是無處不在的，每(mei)一(yi)件衣服、每(mei)一(yi)個包裹、每(mei)一(yi)把鑰匙……幾乎所有的離線(xian)物(wu)品都將在物(wu)聯網技(ji)術的賦(fu)能下實(shi)現在線(xian)。但與(yu)此同時，實(shi)現萬物(wu)互聯的過程也給產(chan)業(ye)界帶來了不小的挑戰(zhan)，首當其沖的便(bian)是供電問題。
對于(yu)(yu)每一個處(chu)于(yu)(yu)物(wu)聯(lian)網世界中的物(wu)品而言(yan)，電(dian)源就(jiu)像“生命(ming)”之于(yu)(yu)人一樣重要，失去電(dian)源也就(jiu)意味著它的“死亡”。
從這個(ge)角度來(lai)看，不少物聯(lian)網(wang)終端(duan)和傳感器都需要通過有(you)線連接(jie)或者(zhe)時而更換的(de)電池(chi)來(lai)維持其“生命”，但對于物聯(lian)網(wang)世界(jie)內更大一部分終端(duan)和傳感器來(lai)說，由于節點數(shu)量(liang)巨大、分布廣泛，導致(zhi)許多應用(yong)電池(chi)更換困難，或者(zhe)無(wu)法直接(jie)靠(kao)電池(chi)供電，這使得供電受(shou)限成為其落地的(de)“攔路虎”，因而必(bi)須(xu)要采用(yong)“無(wu)源物聯(lian)網(wang)”的(de)形式(shi)來(lai)實(shi)現。
什么是無源物聯網
無(wu)源(yuan)物(wu)(wu)聯(lian)網顧名思義，就是在(zai)網絡(luo)節點中可以是無(wu)源(yuan)（Batter Free）的，即節點自身不(bu)配備或不(bu)主要(yao)依賴(lai)于電池(chi)/有線等電源(yuan)供電。當然，無(wu)源(yuan)物(wu)(wu)聯(lian)網不(bu)采用(yong)電源(yuan)形式并(bing)不(bu)意味著它就不(bu)需要(yao)用(yong)電，它是從環(huan)境(jing)中獲取(qu)能量，從而支撐起物(wu)(wu)聯(lian)網數據的感知(zhi)、無(wu)線的傳輸和(he)分布式的計(ji)算(suan)。
無源(yuan)物(wu)聯網技(ji)(ji)術(shu)是真正能夠(gou)覆蓋千(qian)億物(wu)聯網節點的(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)(ji)術(shu)之一，因而(er)產業界也一直(zhi)對(dui)無源(yuan)物(wu)聯網的(de)相(xiang)關(guan)發(fa)展(zhan)保(bao)持著(zhu)高(gao)度關(guan)注。
從技(ji)術角度來看(kan)，能量(liang)收(shou)集并不算一(yi)種新(xin)事物，業界早(zao)在多年前就開始了對該類技(ji)術的研發和應用。對于物聯網(wang)，隨著無線(xian)傳(chuan)感網(wang)絡大規模(mo)的應用，能量(liang)收(shou)集技(ji)術作為一(yi)種可持續、綠色環(huan)保的供(gong)電方(fang)式，也為其發展提供(gong)了可行的解決(jue)方(fang)案(an)。
雖然能(neng)(neng)量(liang)收(shou)集轉化成(cheng)的(de)電能(neng)(neng)并(bing)不多(duo)，但對于超低功耗的(de)物聯網節點卻也完全足夠。目前，能(neng)(neng)量(liang)收(shou)集的(de)來源主要有幾種，包括環境光、震動、熱量(liang)或者射頻等。
不(bu)過(guo)，由(you)于無源物聯(lian)網(wang)節(jie)(jie)點能(neng)(neng)量不(bu)是其(qi)固有的(de)(de)，節(jie)(jie)點之間通過(guo)無線(xian)的(de)(de)方式(shi)從環(huan)境中(zhong)收(shou)集能(neng)(neng)量進行能(neng)(neng)電轉(zhuan)換，因而也就存(cun)在一(yi)定的(de)(de)局限性，其(qi)要實現數(shu)據的(de)(de)感知(zhi)、無線(xian)的(de)(de)傳輸以及分(fen)布式(shi)的(de)(de)計(ji)算，都要受(shou)到能(neng)(neng)量的(de)(de)限制(zhi)。
具體來看，無源物聯網包(bao)含以下幾個特性：
能(neng)量震蕩性。無源物聯網節點的(de)(de)能(neng)量不(bu)再是單(dan)一(yi)的(de)(de)由高(gao)至低的(de)(de)靜態變化趨(qu)勢(shi)，由于(yu)能(neng)量來自于(yu)環境，其呈現出的(de)(de)將是時高(gao)時低的(de)(de)動態狀態。
節點失衡(heng)性(xing)。無源物聯網節點中(zhong)能(neng)源獲(huo)取存在隨機性(xing)和(he)不(bu)穩定性(xing)，整個(ge)網絡中(zhong)能(neng)量分布(bu)可能(neng)并不(bu)均衡(heng)，也會導致(zhi)每個(ge)節點的差異。
能源(yuan)受限(xian)性。無源(yuan)物聯網獲(huo)取能量的方式不同，且(qie)所采集的環境能量非常(chang)微(wei)弱，一般(ban)在納瓦（nW）到(dao)微(wei)瓦（μW）級(ji)，且(qie)受到(dao)節(jie)點蓄電能力的影響(xiang)。
連(lian)接不確(que)定性(xing)。無源物聯網節點連(lian)接性(xing)受(shou)到各節點能(neng)量的影響。
因而，在物(wu)聯網節點(dian)進(jin)行(xing)核心任(ren)(ren)務的過程中，如(ru)何節省能量(liang)，提高任(ren)(ren)務效率就不再是第一要務，如(ru)何利(li)用節點(dian)當(dang)前(qian)的能量(liang)來盡可能完(wan)成多的數(shu)據感知(zhi)、傳輸、計算任(ren)(ren)務才是其首要目(mu)標。
可(ke)以(yi)簡單(dan)理解，無源(yuan)物聯網(wang)(wang)是一張“以(yi)能(neng)量(liang)為(wei)中心，以(yi)數據(ju)為(wei)核心”的無線(xian)網(wang)(wang)絡(luo)。
為什么需要無源物聯網
日前，一家(jia)(jia)名為Wiliot的(de)(de)(de)初創公司獲得了軟銀愿景(jing)(jing)基金領(ling)投(tou)的(de)(de)(de)2億(yi)美元C輪融資，讓無(wu)源物聯網的(de)(de)(de)概念再(zai)次火(huo)了起(qi)來。細扒其背(bei)景(jing)(jing)，我們(men)會發現(xian)這家(jia)(jia)成立僅(jin)(jin)4年的(de)(de)(de)公司的(de)(de)(de)投(tou)資機構不僅(jin)(jin)有(you)軟銀，還有(you)高(gao)通、三星、AWS、NTT Docomo、Verizon等(deng)一眾科技巨頭的(de)(de)(de)影子。
那么，為什(shen)么他們(men)如此(ci)看重(zhong)這樣一家微不足道(dao)的“小企業(ye)”呢(ni)？
答案(an)其實很簡單，Wiliot的產(chan)品(pin)代表(biao)了物(wu)聯網領域未來規模化發(fa)展(zhan)的一個(ge)重(zhong)要方向，而這(zhe)些(xie)公司(si)早(zao)就盯準了這(zhe)塊(kuai)蛋糕。
眾所周知(zhi)，物(wu)(wu)聯(lian)網(wang)主(zhu)要分為(wei)高速(su)物(wu)(wu)聯(lian)、中速(su)物(wu)(wu)聯(lian)和窄(zhai)帶物(wu)(wu)聯(lian)三個不同的速(su)率(lv)檔位(wei)，其中大概占比為(wei)“10%-30%-60%”的金字塔分布已(yi)經成為(wei)業界共識。其中高速(su)物(wu)(wu)聯(lian)主(zhu)要通過5G eMBB、LTE Cat.4+來承(cheng)載，中速(su)率(lv)檔位(wei)主(zhu)要以LTE Cat.1來承(cheng)載，最(zui)大盤的窄(zhai)帶物(wu)(wu)聯(lian)網(wang)則是以NB-IoT、Lora來承(cheng)載。但這(zhe)些都是基于有(you)源物(wu)(wu)聯(lian)網(wang)技術(shu)而實現的。
這些技術(shu)加起來僅僅能夠支撐(cheng)起一(yi)個百(bai)億(yi)級(ji)的(de)物聯(lian)(lian)網連接(jie)，而接(jie)下來要面臨的(de)卻是千億(yi)級(ji)的(de)物聯(lian)(lian)網連接(jie)市場的(de)痛點。
一方面，大量物品并不具備配備電池供電的條件。
以(yi)往(wang)NB-IoT等(deng)LPWAN技術(shu)針對的是大量僅僅發(fa)送低(di)頻、小(xiao)數據包但(dan)供電(dian)不方(fang)便的場(chang)景(jing)，比(bi)如水表(biao)、氣表(biao)、煙(yan)感報警(jing)器等(deng)，但(dan)即便如此，通常LPWAN模組(zu)中還是會植(zhi)入一(yi)個小(xiao)型電(dian)池來供電(dian)，基本可以(yi)做到(dao)數年，甚至10年不用更(geng)換電(dian)池。
但是，還(huan)有海(hai)量的物品(pin)受(shou)限于廉(lian)價的成本(ben)限制(zhi)，或者本(ben)身就(jiu)不具備電池供電的條件，比如一(yi)些快銷(xiao)品(pin)、物流包(bao)裹、產品(pin)外包(bao)裝、倉庫(ku)貨物盤點等等。
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(wu)流行(xing)業(ye)(ye)為例，數據顯示，2020年我(wo)國快遞業(ye)(ye)務量為830億件(jian)，若(ruo)實現每個快件(jian)的上線(xian)用NB-IoT、Lora等技(ji)術顯然(ran)是(shi)不可(ke)行(xing)的，必須要更廉價、無源的物(wu)聯網技(ji)術實現。
因而，從物(wu)聯(lian)網(wang)連(lian)接發(fa)展的(de)趨勢來看(kan)，特(te)別當面(mian)對海量物(wu)品“上線”的(de)需求，無源物(wu)聯(lian)網(wang)技術(shu)都將是一個主(zhu)要推動力量。
無源物聯網進入商用還遠嗎？
無處(chu)不在的(de)物(wu)(wu)聯網讓一切實現“信息化”，使得人們越來(lai)越能體會到萬物(wu)(wu)互聯帶來(lai)的(de)奇妙和高效(xiao)，而無源物(wu)(wu)聯網技術無疑將是把這一體驗帶入(ru)深水區的(de)關(guan)鍵，并且已經在某些領(ling)域得到了應用。
上(shang)述提到的Wiliot公司，其核心產品(pin)為一款(kuan)小(xiao)型低成本、自供電的藍牙傳感器標(biao)簽。標(biao)簽僅郵票大小(xiao)，可以貼(tie)在任(ren)何(he)產品(pin)或包(bao)裝上(shang)，感知一系列物理和環境數據，并將信息傳輸(shu)至(zhi)網關、手機(ji)或支持低功耗藍牙（BLE）的設備上(shang)，再發送至(zhi)Wiliot云平臺。
在Wiliot的(de)新聞(wen)稿中，其聲稱(cheng)Wiliot IoT Pixels可以集成到(dao)疫苗小瓶、食品(pin)包(bao)裝(zhuang)等中，為供應鏈帶來(lai)實(shi)時透明度，并使品(pin)牌商能夠首次了解(jie)(jie)整個零售渠道的(de)庫(ku)存水平(ping)。它們甚至(zhi)可以通(tong)過一個高(gao)度安(an)全、保護隱(yin)私的(de)平(ping)臺了解(jie)(jie)他們的(de)產品(pin)在客(ke)戶那里(li)的(de)使用情況。
從(cong)Wiliot布局(ju)來看，這家公司還(huan)要將其方案廣泛應用于零售、醫療、食品等(deng)供應鏈各(ge)個環(huan)節，讓所有環(huan)節都實現在線和可視化。
而在國(guo)內，也有一(yi)家(jia)企業——啟緯智芯提出了基于射頻能(neng)量(liang)采集技術實現(xian)電子(zi)產品(pin)“無(wu)源化(hua)(hua)”、“無(wu)電池化(hua)(hua)”的方(fang)案。他們面向(xiang)消費類市場推出了一(yi)款無(wu)源小(xiao)吊牌(pai)(pai)產品(pin)，是傳統吊牌(pai)(pai)和掛飾(shi)電子(zi)化(hua)(hua)、信息化(hua)(hua)后(hou)的形態。當(dang)用戶想要將自己創(chuang)作(zuo)的作(zuo)品(pin)或(huo)者任意圖(tu)片(pian)“投射”到這(zhe)款小(xiao)吊牌(pai)(pai)的屏幕上時，用戶通過(guo)NFC就(jiu)能(neng)向(xiang)其供電，然后(hou)利(li)用手(shou)機APP連接操作(zuo)，隨后(hou)將物(wu)件(jian)靠近手(shou)機，小(xiao)屏幕上就(jiu)會(hui)顯示出投影的照片(pian)。
除此之外(wai)，啟(qi)緯智(zhi)芯(xin)還與(yu)客(ke)戶合作有無(wu)源(yuan)化(hua)(hua)智(zhi)能鎖，使用無(wu)源(yuan)化(hua)(hua)智(zhi)能鎖不需要(yao)(yao)指紋(wen)或者密碼，只要(yao)(yao)用手機(ji)靠一下(xia)就可以刷開鎖。同樣，無(wu)源(yuan)化(hua)(hua)智(zhi)能鎖也不需要(yao)(yao)電池(chi)，通過NFC能在戶外(wai)苛刻環境中近乎永久地工作。
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、智慧工業的(de)專業解(jie)決(jue)方案(an)。目前(qian)已在成都及周邊地區(qu)的(de)園區(qu)、酒店、工廠等多個場景下展開試點(dian)，并且還針對在線(xian)上電(dian)商平臺布局了針對C端(duan)消費電(dian)子產品的(de)業務線(xian)。
據了(le)解，成都(dou)飛(fei)英(ying)思特(te)科技旗(qi)下的(de)智能(neng)硬(ying)件產(chan)品包括了(le)自(zi)供(gong)能(neng)無(wu)線(xian)開關、無(wu)源無(wu)線(xian)智能(neng)煙感、無(wu)源室內環境監(jian)測節點（溫濕度(du)/CO/CO2）、無(wu)源室外微(wei)納節點（溫濕度(du)、氣體(ti)監(jian)測、光(guang)照度(du)）、TEG工業監(jian)測節點、自(zi)供(gong)能(neng)AI攝像(xiang)頭等。
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(pin)，并提供智能(neng)全屋(wu)方案。目前(qian)擁有智能(neng)家庭、智能(neng)照明、智能(neng)電工以及智能(neng)安(an)防(fang)這四(si)大產品(pin)線(xian)，已經完成涵蓋20個品(pin)類、40款智能(neng)家居產品(pin)的(de)量產，包括無電池(chi)無線(xian)開關、通斷器(qi)、門鈴(ling)搭(da)(da)配門鈴(ling)接收器(qi)，SOS按鍵搭(da)(da)配安(an)防(fang)網關、弱光版(ban)的(de)門窗磁、溫(wen)濕度(du)傳(chuan)感器(qi)等品(pin)類。
據新聞(wen)稿介紹，鋮月(yue)科技的產(chan)(chan)品(pin)主要(yao)是基(ji)于自主研發的依托 ALLN 協(xie)議，通過采集環境及(ji)人體活動中的聲、光、熱、力等(deng)各種形式(shi)的能量，將(jiang)其轉化為(wei)電(dian)能，為(wei)低(di)功耗電(dian)子產(chan)(chan)品(pin)或系(xi)統供電(dian) ( 如傳感器、控制器等(deng) ) ，從(cong)而能讓產(chan)(chan)品(pin)及(ji)系(xi)統 "; 永久(jiu) " 使用。
不僅如此，上個月(yue)，華為常務董事(shi)、ICT產(chan)品與解決方(fang)案總裁(cai)汪濤在一次公開演講中，還提出了(le)面向5.5G的無(wu)源物聯網(wang)(wang)設想，希(xi)望5G網(wang)(wang)絡能將無(wu)源物聯網(wang)(wang)納入其中，自此開啟(qi)對5G無(wu)源物聯網(wang)(wang)的探索。
結尾
總而言之(zhi)(zhi)，在(zai)方興未艾的物聯網推(tui)進過(guo)程(cheng)中(zhong)，“無源化”一定(ding)是重要方向之(zhi)(zhi)一，無論是基于(yu)藍牙、WiFi、Lora，還是基于(yu)蜂窩的NB-IoT，甚至5G，都與之(zhi)(zhi)產生了交集，當然(ran)，在(zai)技術的融合過(guo)程(cheng)中(zhong)還需要經歷一定(ding)的過(guo)程(cheng)，并在(zai)業(ye)界形成認可(ke)。
