2023年元旦已過，這將是我們終于走出疫情的第一年。

當重要的不確定因素被剔除，此時正是展望未來的好時候：已經(jīng)拉開帷幕的2023，有哪些值得把握的產(chǎn)業(yè)新機會？

如果我們只把目光限制在未來的12個月，也就是2023這一年，那么我們看到的將不僅有5G、Matter、衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、邊緣智能等持續(xù)性大趨勢，也會看到一些在2022年落地的新機會和小趨勢，即將在2023年開花結果。

“無源物聯(lián)網(wǎng)”結合“泛在式供電”

如何降低物聯(lián)網(wǎng)終端節(jié)點的功耗一直是AIoT核心研究方向之一，業(yè)界普遍認為集成了感知、通信和計算能力的無源物聯(lián)網(wǎng)器件，有望解鎖千億級的IoT鏈接，實現(xiàn)萬物真正的海量式在線，泛在式互聯(lián)。

無源物聯(lián)網(wǎng)并非完全不需要供電，而是通過采集環(huán)境中寥勝于無的太陽能、振動能、射頻能和熱能，獲取能量并轉化為電能。

以往我們普遍關注能量的采集和使用端，也就是一些“給點兒能量就燦爛”的物聯(lián)網(wǎng)標簽類器件。

然而，環(huán)境能量采集存在著很多技術挑戰(zhàn)，集中體現(xiàn)在能量微弱和隨機性明顯，尤其是大部分情況下僅有微瓦級的能量供應，在這樣的條件下驅(qū)動傳感器數(shù)據(jù)采集、通信和計算的穩(wěn)定工作是一項巨大的挑戰(zhàn)。

好在如今，無源物聯(lián)網(wǎng)的能量供應端取得了突破。2022年泛在式供電與無源物聯(lián)網(wǎng)標簽相結合的應用，率先在澳大利亞某超市中實現(xiàn)。

這種泛在式供電并不同于我們熟知的Qi無線充電，它無需與物體表面接觸，而是隔空實現(xiàn)數(shù)百乃至數(shù)千個物聯(lián)網(wǎng)標簽的供電。

這項技術的解鎖意味著我們將在家庭、工業(yè)和零售場景中，看到更多支持隔空無線供電的設備。

在澳大利亞的試點超市中，兩家公司緊密配合，實現(xiàn)了方案的落地。Wiliot提供的無源物聯(lián)網(wǎng)標簽貼在商品上，實時追蹤庫存和銷售狀態(tài)。Energous提供的泛在式供電設備安裝在天花板上，為數(shù)百個標簽供電。

通過與電子墨水屏制造商的合作，這家超市嘗試每天將標簽遠程更新多達10次，以便能夠靈活調(diào)整商品價格。


零功耗無源物聯(lián)網(wǎng)

助力千億終端互聯(lián)互通

無源物聯(lián)網(wǎng)最早是在軍事領域應用，后逐步滲透到工業(yè)、交通等民用商用領域，隨著新興數(shù)字標簽技術的出現(xiàn)，在RFID的基礎上，無源物聯(lián)網(wǎng)進一步延伸拓展至 Wi-Fi、藍牙、UWB、LoRa、5G等蜂窩/非蜂窩技術的無源互聯(lián)。無需電池供電即可聯(lián)網(wǎng)通信，是無源物聯(lián)網(wǎng)最大的優(yōu)勢，憑借極低的部署和維護成本、靈活多變的應用場景，無源物聯(lián)網(wǎng)成為解決更廣范圍內(nèi)終端供能需求的希望。

無源物聯(lián)網(wǎng)的研究主要依托這三類底層技術：

首先是環(huán)境能量采集。無源物聯(lián)網(wǎng)標簽側設備不依賴電池或電源線供電，而是通過捕捉環(huán)境中的能量，轉化為電能使用，能量的來源可包括光能、熱能、動能、射頻等。太陽能是目前轉換效率最高的方案，電磁波在單一頻段下能量轉化效率可達到50%，在多頻段的復雜場景下只有1~2%，溫度差熱能采集對使用環(huán)境有要求，轉化效率低于10%。以下是幾種成熟的能量采集技術優(yōu)缺點：

其次是低功耗計算。無源物聯(lián)網(wǎng)終端運行時可利用的能量有限，這決定了驅(qū)動電路或芯片用于計算的功耗需求不能太高，目前成熟應用低功耗計算的MCU芯片一般功耗在 μW 級別。

最后是依靠低功耗通信——“反向散射”實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。無源物聯(lián)網(wǎng)終端往往以低耗能的近距離低速率通信技術為主，更多依靠反向散射的方式反射接收到的射頻信號以傳輸數(shù)據(jù)。

當前正處于無源技術革新的關鍵期，中國移動研究院IoT研究所認為無源物聯(lián)技術演進路徑可分為單點式無源1.0、組網(wǎng)式無源2.0、蜂窩式無源3.0三個階段，傳統(tǒng)RFID應用采取點對點近距離讀寫一體的架構，存在較強的自干擾和互干擾問題，主要應用在快銷品、倉儲領域。新型組網(wǎng)式無源2.0技術采取收發(fā)分離式系統(tǒng)，支持組網(wǎng)部署，解決干擾問題提升了接受距離，在一定程度上拓展RFID應用場景。

在3.0階段,可以進一步發(fā)揮蜂窩網(wǎng)絡優(yōu)勢，利用基站拓展通信距離，為更大范圍和更復雜場景的組網(wǎng)應用需求，如資產(chǎn)全生命周期管理提供可能。如2021年華為提出5.5G無源物聯(lián)網(wǎng)Passive IoT的方案構想，通過蜂窩網(wǎng)絡將RFID支持的場景傳輸距離由10米級擴大至百米級別，砍掉專用的讀寫器，使終端向蜂窩網(wǎng)關節(jié)點進行自我回傳。

憑借零功耗、小體積等優(yōu)勢，無源物聯(lián)網(wǎng)可以在工業(yè)傳感器、智能交通、智慧物流、智能倉儲、智慧農(nóng)業(yè)、智慧城市、能源領域等產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領域以及智能穿戴、智能家居、醫(yī)療護理等消費物聯(lián)網(wǎng)領域有廣泛的應用前景。


RFID借勢興起，千億市場待開發(fā)

RFID并不是一項新技術，但RFID無源物聯(lián)網(wǎng)卻是一個新詞。

在最近的1年多的時間里，無源物聯(lián)網(wǎng)這一概念被一批做藍牙、UWB、甚至是5G的企業(yè)給帶火了，因為它相比于有源物聯(lián)網(wǎng)而言，有更大的連接數(shù)量想象空間。

從上面的模型圖中可以看到，業(yè)界對于無源物聯(lián)網(wǎng)的連接預期是千億級的量。

事實上，這并不夸張，因為作為無源物聯(lián)網(wǎng)技術的一種，RFID已經(jīng)被廣泛使用。

根據(jù)AIoT星圖研究院最新的調(diào)研結果，在2021年度，僅UHF RFID的全球出貨量就到達了230億左右，而加上低頻與高頻的量，每年的全球無源RFID的總出貨量接近300億。

隨著RFID標簽成本的進一步降低，目前在物流快遞、商超零售、醫(yī)療耗材、圖書檔案、防偽溯源等量非常大的應用領域在快速普及RFID電子標簽，每年千億級的量并不是一個遙不可及的夢。

為什么是RFID將會成為時代的答案?

無線傳輸技術有很多，為什么RFID會是時代的答案?

要評判一個無源無線電技術的優(yōu)劣，主要有兩個指標，第一個指標是工作的距離，工作距離越遠，適用的場景就越廣;第二個指標就是成本，無源物聯(lián)網(wǎng)適用的場景就是低成本，誰的成本更低，誰就更有優(yōu)勢。

1、相較于其他的無線技術，無源RFID可以傳輸?shù)酶h

無線電波無源物聯(lián)網(wǎng)方案想要獲得較遠的傳輸距離，對相應產(chǎn)品有兩個層面的要求。

第一，是從無線電波中吸取能量的效率要高。

從無線電波中吸取能量有近場與遠場之分。近場能量傳輸主要是通過線圈的電感耦合，傳輸距離很近，比如說NFC就是采用這種方式，一般工作距離只有幾厘米。

而遠場傳輸為微波輻射系統(tǒng)，電磁能量的傳送是在遠場區(qū)域(輻射場)中完成。常見的通信技術比如UHF RFID、藍牙、Wi-Fi等都是在遠場中完成能量傳輸。

第二，就是芯片的工作電流要足夠低

標簽芯片的工作電流越低，相應的工作距離也會越遠。在實際的應用中，會通過加電容的方式儲存電量，在應用的時候通過電容放電以達到芯片的工作要求，也可以擴大芯片的工作距離，但這針對的是低頻次數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍啊?/span>

通過上述兩個維度的篩選，可以很直觀地得出一個結論，那就是RFID是最優(yōu)秀的無源物聯(lián)網(wǎng)技術。

2、RFID的成本優(yōu)勢明顯

目前RFID的標簽使用量每年已有數(shù)百億，龐大的規(guī)模刺激標簽的成本價格在逐漸降低，以UHF RFID標簽為例，目前在鞋服零售這類大批量通用市場上，它的市場售價穩(wěn)定在2-3毛人民幣，并且有繼續(xù)下降的趨勢，而市場上備受關注的快遞物流包裹場景中，對于電子標簽的成本價要求是1毛以內(nèi)，這并不是一個不可達到的目標。

而相比之下，wifi、藍牙、UWB等其他的無源物聯(lián)網(wǎng)技術，一顆芯片的成本都要幾塊到幾十塊，即便是為了適應無源場景而進行功能的簡化與成本低的優(yōu)化，也很難達到RFID的水平。

所以，從成本上來說，RFID是未來千億級低成本IoT連接方案的正確答案。