█ 无源物联网的技术挑战大家都知道,RFID 是非常成熟的技术。RFID 之所以能够正常工作,最关键一点在于,标签和阅读器的距离很近。
距离越远,电磁能量的密度越低,获取能量的难度越大。
RFID 属于感应耦合,天线的形状是线圈,电磁能量的传送,是在感应场区域内完成的,距离很短。
线圈
Wi-Fi、蓝牙工作距离远大于 RFID,3G/4G/5G 更远。这就不是感应场,而是辐射场。
辐射场采用的天线技术,主要是偶极子天线或微带天线。想要在辐射场中,借助这些天线完成电磁能量的传送,难度极大。
微带阵列天线
在以前,这都是不可想象的事情。现在,随着半导体技术的进步,终端芯片的功耗降低到 mW 级甚至更低,再加上能量转换技术的不断升级,才让远距离通信技术的能量捕获和使用成为一种可能性。
无源物联网,还有几个典型的特性:
能量震荡性
无源物联网节点的能量不再是单一的由高至低的静态变化趋势,由于能量来自于环境,其呈现出的将是时高时低的动态状态。
节点失衡性
无源物联网节点中能源获取存在随机性和不稳定性,整个网络中能量分布可能并不均衡,也会导致每个节点的差异。
能源受限性
无源物联网获取能量的方式不同,且所采集的环境能量非常微弱,一般在纳瓦(nW)到微瓦(μW)级,且受到节点蓄电能力的影响。
连接脆弱性
无源物联网的网络连通性直接受各节点能量的影响。当某些节点的能量低于一定程度时,这些节点则成为孤立节点,导致网络不连通。由于能量的震荡性,网络的连通性是脆弱的,时断时续,难以保持一直连通。
大家都看出来了,这些都不是什么好特性,都是缺点。这些缺点,制约了无源物联网的应用。
█ 无源物联网的研究进展人们基于 RFID 的成功,产生了对无源物联网的美好憧憬。
但是,我们仍需注意到,目前我们在媒体上可以看到的无源物联网应用,还是处于初级阶段。
今年新冒出来的几个无源物联网明星企业及其研究成果,基本上以 NFC 和蓝牙为主。
关于 Wi-Fi 的,目前看到一篇关于“美国华盛顿大学电子工程学院”的报道。
他们的研究人员提出,通过对射频信号的反射调制技术,可以实现无源设备供电和传输数据。他们正在研发除了 Passive WiFi 的无源技术,并进一步将该技术用于 LoRa 中,实现数百米长距离无源节点传输。
至于 4G/5G 的无源物联网,好像是没有看到任何应用。
上个月,华为常务董事、ICT 产品与解决方案总裁汪涛在 5G-Advanced 创新产业峰会上,提出了面向 5.5G 的无源物联网设想,希望 5G 网络能够实现无源物联网。
但是,3GPP 是否会在 R18 中加入无源物联网的内容,目前好像还没有明确的消息。