无源物联网,场子逐渐变大......
对于大多数人来说,对于OPPO的认知或许停留在智能手机终端这个“刻板“的印象中。殊不知,在IoT赛道上,OPPO已经跑出了一段距离,从应用领域来看,布局智能穿戴、智能家居等;从技术角度来看,5g、uwb等技术的应用也走在前沿......
就在近日,OPPO研究院正式发布《零功耗通信》白皮书, 基于当前尚未满足的物联网通信需求,首次对零功耗通信技术的技术定位与发展前景进行了详细阐释。
所谓零功耗,即指零功耗通信技术使用射频能量采集、反向散射和低功耗计算等关键技术。零功耗通信通过采集空间中的无线电波获得能量以驱动终端工作,因此零功耗通信终端可不使用常规电池。进一步地,可采用反向散射和低功耗计算技术使得零功耗终端实现极其简单的射频和基带电路结构,从而极大降低了终端的终端成本尺寸和电路能量功耗。
因此,零功耗通信有望实现免电池终端,满足超低功耗、极小尺寸和极低成本的物联网通信需求。正是基于终端免电池的优良特性,这些终端被称为零功耗终端,对应的通信过程称之为零功耗通信。
基于这样的概念,可以看出,这正是我们所认识的无源物联网。
初始乐观的物联网终端规模预测
及不断下调的数据背后
一个很有意思的现象,前几年全球多家知名研究机构对物联网连接数的预测都非常乐观,下图根据各大机构对于设备数量的调研及预测数据整理而成:
如果达到这一预测的体量,那也意味着为物联网革命提供动力可能需要相应的416亿块电池来保持这些物联网设备收集、分析和发送数据。而这也将同步触发出一个巨大的后勤挑战。
虽然在巨大的市场刺激下,近几年也确实实现了增长和爆发,但实际上物联网设备整体部署规模还远远低于预期和规划,研究机构对于全球物联网连接数的预期也在逐年下调,增长速度也在逐年放缓。
而物联网终端规模发展不如预期在一定程度上离不开其背后供电方案表现出的问题,使得无法完全满足实际场景应用,主要表现为:供电问题导致的系统风险、维护成本与人力成本在持续走高、使用场所有限、不利于双碳政策落地、布线复杂等。
因此,很大一部分的物联网终端需要一种新的、可持续供电解决方案,而无源物联网也就是解题的根本,因为无源物联网可实现能量的自给自足、极低的维护成本以及极低的持有成本。
无源物联网市场格局逐渐变大
关于无源物联网的研究尚属早期,来自于环境的能量的微弱及不稳定、节点中能源获取存的随机性等原因,导致无源物联网节点连接相对脆弱,难以保持持续连通,这些都制约了无源物联网的应用。
尽管如此,国内外仍有一大批的企业正在努力。RFID作为目前应用最为广泛且成熟的无源物联网应用,而当前以RFID为代表的无源通信技术存在通信距离短、成本高、需要额外射频源等问题,在严苛环境下的工业互联网、低成本高容量的物流仓储场景、低成本低功耗的智能家居和极小尺寸的可穿戴等特殊应用中,仍面临较大挑战。
不远的将来,IoT设备将可以直接通过蓝牙、WiFi、手机信号获取能量,从而达到体积更小、寿命更长、成本更低的使用效果。
而在RFID以外,无源物联网中的应用相对小众,此前我们根据目前可查询到资料的部分企业的情况进行了汇总,OPPO的加入使得该表格迎来了新的一栏:
公司 | 技术 | 产品介绍 |
华为 | 提出了面向5.5G的无源物联网设想,希望5G网络能将无源物联网纳入其中,5G无源物联网的探索开始。 | 暂无相关信息 |
每开科技 | 通过自行构建“ANIOT”云平台,在现有蓝牙、WiFi有源无线通信技术联接下,率先推出了世界上首款无源NFC通信模组。 | 公司模组产品已应用到各类智能锁具,智能包装、智能标签、智能测量和智能充电等各个loT领域。 |
飞英思特 | 核心技术无源+超低功耗边缘智能 | 无线开关、无源无线智能烟感、无源室内环境监测节点、无源室外微纳节点(温湿度、气体监测、光照度)、TEG工业监测节点、自供能AI摄像头等。这些产品目前已在成都及周边地区的园区、酒店、工厂等多个场景下展开试点,并且还针对在线上电商平台布局了针对C端消费电子产品的业务线。 |
铖月科技 | 基于自主研发的依托 ALLN 协议,通过采集环境及人体活动中的声、光、热、力等各种形式的能量,将其转化为电能,为低功耗电子产品或系统供电 ( 如传感器、控制器等 ) ,从而能让产品及系统" 永久 " 使用。 | 主要生产智能照明、智能电工等智能家居产品,并提供智能全屋方案。目前拥有智能家庭、智能照明、智能电工以及智能安防这四大产品线,已经完成涵盖20个品类、40款智能家居产品的量产,包括无电池无线开关、通断器、门铃搭配门铃接收器,SOS按键搭配安防网关、弱光版的门窗磁、温湿度传感器等品类。 |
Wiliot | 通过微型天线,收集环境中蓝牙信号的能量,为传感器供能 | 无源蓝牙传感器标签,标签的成本在10美分左右,并且用打印机就能生产。 |
Atmosic | Atmosic宣称在超低功耗射频、射频唤醒和受控能量收集三大技术方面发力。其中,前者是在蓝牙5平台上实现超低功耗射频功能;第二项技术是为射频提供轻度休眠模式和深度休眠模式两套感知系统;后者目的是保证功能稳定可用,同时最大限度减少设备和系统对电池电源的依赖。 | 目前有两款蓝牙芯片产品,其中其M3系列产品综合应用这三大技术,支持无电池状态下的运行。目前,该公司产品已用于医疗、穿戴设备等领域。 |
OPPO | 目前OPPO已经成功搭建零功耗通信系统,完成零功耗通信技术原理验证。在技术自研外,OPPO还作为主要标准推动者,牵头在国际标准组织3GPP提出零功耗通信的研究立项建议,并相继在FuTURE论坛、ICCC等学术会议阐述零功耗通信技术设想,为通信行业生态贡献力量。 | 暂无相关信息 |
浩博高科 | 专注蓝牙BLE与微能量采集技术的专研,专门组建唯能联科技提供各种免电池解决方案无电池、免维护产品方案。 | 产品已广泛应用于物联网、室内定位导航、安防、智慧农业、智慧园区、工厂物流、智能家居、遥控器、可穿戴、医疗监控等领域。 |
全球思维转变:
从制造更多能源到使用更少、
利用周围环境能源
5G服务尚且远远超出了移动电话甚至个人电子产品的总体需求,6G的情况将更为如此。物与物的通信可能比人类的通信更为重要。
如今全球思维也发生了本质上到变化,从以往热衷于制造更多能源,转变为使用更少能源并利用周围环境的能源,希望将无电池的观点带入到未来的物联网应用中。
以北美制定6G的组织Next G Alliance为例,其聚焦于研发、制造、标准化和市场等多个面向,并积极制定6G国家路线图,确立6G技术核心优先事项。从公开信息得知,该组织也正在将无源的特点加入其6G规划路线中。
此前,IDTechEx发布的 “2021-2041 6G通信市场、设备和材料”报告预测了6G路线图以及一些挑战和机遇。
(2021-2041 6G路线图)
目前多种6G候选通信技术已经得到产业界的广泛关注,无源物联网作为一种新型的通信技术,有望与其他6G候选技术深入融合。或许我们也可以期待下,未来随着6G的应用也将看到一些无电池6G的物联网终端。