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无源物联网为啥火了

 

  无源物联网为啥火了

  对于物联网世界内更大一部分终端和传感器来说,由于节点数量巨大、分布广泛,导致许多应用电池更换困难,或者无法直接靠电池供电,这使得供电受限成为其落地的拦路虎,因而必须要采用无源物联网的形式来实现。

 

 
 

 

  未来,物联网将是无处不在的,每一件衣服、每一个包裹、每一把钥匙……几乎所有的离线物品都将在物联网技术的赋能下实现在线。但与此同时,实现万物互联的过程也给产业界带来了不小的挑战,首当其冲的便是供电问题。

  对于每一个处于物联网世界中的物品而言,电源就像生命之于人一样重要,失去电源也就意味着它的死亡

从这个角度来看,不少物联网终端和传感器都需要通过有线连接或者时而更换的电池来维持其生命,但对于物联网世界内更大一部分终端和传感器来说,由于节点数量巨大、分布广泛,导致许多应用电池更换困难,或者无法直接靠电池供电,这使得供电受限成为其落地的拦路虎,因而必须要采用无源物联网的形式来实现。 

  什么是无源物联网

  无源物联网顾名思义,就是 在网络节点中可以是无源(Batter Free)的,即节点自身不配备或不主要依赖于电池/有线等电源供电。当然,无源物联网不采用电源形式并不意味着它就不需要用电,它是从环境中获取能量,从而支撑起物联网数据的感知、无线的传输和分布式的计算。 

  无源物联网技术是真正能够覆盖千亿物联网节点的关键技术之一,因而产业界也一直对无源物联网的相关发展保持着高度关注。

  从技术角度来看,能量收集并不算一种新事物,业界早在多年前就开始了对该类技术的研发和应用。对于物联网,随着无线传感网络大规模的应用,能量收集技术作为一种可持续、绿色环保的供电方式,也为其发展提供了可行的解决方案。

  虽然能量收集转化成的电能并不多,但对于超低功耗的物联网节点却也完全足够。目前,能量收集的来源主要有几种,包括环境光、震动、热量或者射频等。

  不过,由于无源物联网节点能量不是其固有的,节点之间通过无线的方式从环境中收集能量进行能电转换,因而也就存在一定的局限性,其要实现数据的感知、无线的传输以及分布式的计算,都要受到能量的限制。

具体来看,无源物联网包含以下几个特性:

· 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。

· 连接不确定性。无源物联网节点连接性受到各节点能量的影响。

  因而,在物联网节点进行核心任务的过程中,如何节省能量,提高任务效率就不再是第一要务,如何利用节点当前的能量来尽可能完成多的数据感知、传输、计算任务才是其首要目标。

可以简单理解,无源物联网是一张以能量为中心,以数据为核心的无线网络。 

  为什么需要无源物联网

  日前,一家名为Wiliot的初创公司获得了软银愿景基金领投的2亿美元C轮融资,让无源物联网的概念再次火了起来。

细扒其背景,我们会发现这家成立仅4年的公司的投资机构不仅有软银,还有高通、三星、AWSNTT DocomoVerizon等一众科技巨头的影子。 

为什么他们如此看重这样一家微不足道的小企业

答案很简单,Wiliot的产品代表了物联网领域未来规模化发展的一个重要方向,而这些公司早就盯准了这块蛋糕。

 

 

 

 

  众所周知,物联网主要分为高速物联、中速物联和窄带物联三个不同的速率档位,其中大概占比为“10%-30%-60%”的金字塔分布已经成为业界共识。

其中,高速物联主要通过5G eMBBLTE Cat.4+来承载,中速率档位主要以LTE Cat.1来承载,最大盘的窄带物联网则是以NB-IoTLora来承载。但这些都是基于有源物联网技术而实现的。

 

 
 

 

  这些技术加起来仅仅能够支撑起一个百亿级的物联网连接,而接下来要面临的却是千亿级的物联网连接市场的痛点。

  一方面,大量物品并不具备配备电池供电的条件。

  以往NB-IoTLPWAN技术针对的是大量仅仅发送低频、小数据包但供电不方便的场景,比如水、气表、烟感报警器等,但即便如此,通常LPWAN模组中还是会植入一个小型电池来供电,基本可以做到数年,甚至10年不用更换电池。

  但是,还有海量的物品受限于廉价的成本限制,或者本身就不具备电池供电的条件,比如一些快销品、物流包裹、产品外包装、仓库货物盘点等等。

  另一方面,还有很多行业对其海量廉价物品有管理需求,但受限于产品体积、成本等多重因素限制,采用有源物联网的方式也不适合。

以物流行业为例,数据显示,2020年我国快递业务量为830亿件,若实现每个快件的上线用NB-IoTLora等技术显然是不可行的,必须要更廉价、无源的物联网技术实现。

因而,从物联网连接发展的趋势来看,特别当面对海量物品上线的需求,无源物联网技术都将是一个主要推动力量。