隨著物聯(lián)網技術在各類消費終端和行業(yè)領域的規(guī)?；瘧茫蛭锫?lián)網連接數(shù)已經突破144億，我國也于去年成為全球主要經濟體中率先實現(xiàn)“物超人”的國家。在數(shù)字經濟和綠色低碳經濟的浪潮之下，未來物聯(lián)網應用的廣度和深度還將進一步拓展，向萬物互聯(lián)加速邁進。在此背景下，具有功耗、成本、尺寸等方面優(yōu)勢的無源物聯(lián)網技術再次走進公眾視野，被認為是實現(xiàn)千億級物聯(lián)網連接的關鍵技術?！爱a學研”各界正圍繞技術、標準、產業(yè)、應用積極布局，推動新型無源物聯(lián)網快速發(fā)展。

無源物聯(lián)網由來已久，正在迸發(fā)全新生機

無源物聯(lián)網是利用環(huán)境能量采集技術，將周圍可用的信號和能量轉化為驅動自身電路的電能，同時利用以反向散射為核心的通信模式，實現(xiàn)向目標節(jié)點傳遞信息的技術。相較于其他物聯(lián)網技術，無源物聯(lián)網主要具備4方面優(yōu)勢。

一是節(jié)能環(huán)保，無源物聯(lián)網通過采集環(huán)境能量維持正常工作，不依賴電源供電，有效降低了碳排放，避免了廢棄電池對環(huán)境的污染。

二是價格低廉，無源物聯(lián)網省去了電源和高功耗元器件的成本，目前無源物聯(lián)網標簽的價格已經能夠控制在0.2~0.3元的水平，遠低于NB-IoT、LoRa、BLE等低功耗物聯(lián)網技術的模組價格，有利于物聯(lián)網連接數(shù)的進一步大規(guī)模提升。

三是尺寸精簡，無源物聯(lián)網終端無需為電源等硬件預留空間，形態(tài)更為輕薄美觀，整體更加便攜且易于部署。

四是廣泛適用，無源物聯(lián)網無需考慮常規(guī)電源對工作環(huán)境的要求，可在高溫、高輻射、高濕度等極端環(huán)境中正常工作，大大拓寬了應用場景。

無源物聯(lián)網并不是一個新興概念。早在20世紀40年代，雷達技術的發(fā)展和進步就催生了最具代表性的無源物聯(lián)網技術——RFID，其主要用于軍事領域。1980年后，RFID開始商用，并于2010年進入規(guī)模化推廣階段，產品種類不斷豐富，生產成本進一步下降，至今已發(fā)展成應用最為廣泛的無源物聯(lián)網技術。然而，隨著應用需求的升級，RFID逐漸暴露出通信距離短、讀寫能力弱等“短板”。借此契機，業(yè)界于近期提出了新型無源物聯(lián)網概念——基于蜂窩的無源物聯(lián)網。

與RFID相比，在終端側，新型無源物聯(lián)網技術對RFID協(xié)議進行了優(yōu)化，且將工作頻率更改至蜂窩移動通信頻段，因此需要基于全新的芯片和天線打造新型無源標簽;在讀寫器側，新型無源物聯(lián)網技術利用5G基站替代傳統(tǒng)一體式讀寫器，基于5G基站更高的發(fā)射功率激勵新型無源標簽，使其能夠在更遠的距離將感知信息直接回傳至5G網絡，便于實現(xiàn)大規(guī)模組網和集中調度，極大地降低了無源物聯(lián)網系統(tǒng)的部署成本。與此同時，無源物聯(lián)網與5G蜂窩網絡相結合，還將進一步拓展移動物聯(lián)網的范疇和邊界，助力移動物聯(lián)網加速發(fā)展。

無源物聯(lián)網應用范圍正進一步擴大

憑借在能耗、成本、尺寸等方面的優(yōu)勢，無源物聯(lián)網已經得到了較大規(guī)模的應用。當前，RFID主要應用于商超、零售、鞋服行業(yè)，應用場景局限于小型室內空間，依賴標簽與讀寫器的一對一通信。得益于新型無源物聯(lián)網技術在通信距離、組網規(guī)模、部署成本等方面的優(yōu)化，無源物聯(lián)網正在倉儲物流、電力、交通、畜牧等更廣泛的領域內得到應用。

倉儲物流場景具有移動范圍廣、包裹數(shù)量多、數(shù)據(jù)讀取頻繁等特點，RFID不能很好滿足倉儲物流的聯(lián)網需求?；谛滦蜔o源物聯(lián)網技術構建倉儲物流系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)室外超100米、室內超30米的網絡通信距離，支持大批量貨物的自動化讀取。同時，新型無源物聯(lián)網技術具備規(guī)?；M網與精準定位能力，有利于實現(xiàn)大型倉庫中貨物精準查找與快速流轉，顯著提升倉儲物流各環(huán)節(jié)的效率，助力實現(xiàn)智慧倉儲和智慧物流。根據(jù)國家郵政局發(fā)布的數(shù)據(jù)，2022年中國快遞業(yè)務量達到1105.8億件，同比增長2.1%，如此龐大的業(yè)務量使倉儲物流成為最具潛力的新型無源物聯(lián)網應用領域。

電力場景具有占地面積廣、站點數(shù)量多等特點，一般要求終端網絡通信距離超過50 米，且具備抗電磁干擾能力以及溫濕度、振動傳感能力。為此，可將新型無源標簽部署于輸電線路、室外電纜等廣域沿線覆蓋區(qū)域，實現(xiàn)相應場景傳感能力從無到有的突破。同時，新型無源標簽易與多傳感器結合，實現(xiàn)對溫度、濕度、振動等多維度感知能力的集成，為智能電力管理降本增效。

交通場景中非機動車數(shù)量龐大、移動速度快、移動范圍廣，對物聯(lián)網終端通信距離、網絡覆蓋質量和網絡切換能力均提出較高要求。新型無源物聯(lián)網技術支持廣域連續(xù)組網與精準定位，通過在非機動車中嵌入新型無源標簽，交通管理部門可以更加精準地管理超速行駛、違規(guī)變道、亂停亂放等不良行為，降低交通事故發(fā)生頻率，提升非機動車智能化監(jiān)管效率。

畜牧場景中牲畜數(shù)量多、活動范圍廣，且大多位于室外，5G蜂窩網絡覆蓋條件良好。通過將新型無源標簽與生物識別傳感器相結合，可大范圍地遠程監(jiān)測牲畜的數(shù)量、身體狀態(tài)和行為軌跡，極大提高農戶工作效率與便利性。新型無源物聯(lián)網技術還有助于實現(xiàn)養(yǎng)殖、收購、加工、運輸、銷售等全環(huán)節(jié)信息的實時入網、追蹤和查詢，為牲畜疾病防治、有關部門監(jiān)督管理提供有效依據(jù)，保障現(xiàn)代畜牧業(yè)的健康發(fā)展。

無源物聯(lián)網標準與產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

我國積極開展新型無源標準工作

近年來，無源物聯(lián)網與蜂窩網絡相結合的趨勢愈發(fā)受到關注，帶動相關標準研究逐步開展。3GPP已將以蜂窩無源為代表的新型無源物聯(lián)網技術納入5G-A技術體系，預計在R19版本中將形成首個基于蜂窩網絡的無源物聯(lián)網標準。我國新型無源物聯(lián)網技術從2016年開始進入標準化建設階段，當前正在加速搶占新型無源物聯(lián)網技術標準高地。2020年，由中國移動牽頭在CCSA主導成立了國內首個新型蜂窩無源技術研究項目《基于蜂窩通信的無源物聯(lián)網應用需求研究》，相關技術標準立項工作已在TC10開展。

2021年，由OPPO牽頭，中國移動、華為、中興、vivo等公司參與的《基于環(huán)境能量的物聯(lián)網技術》研究項目在3GPP SA1開展。2022年，中國移動和華為在3GPP RAN提出了面向5G-A的蜂窩無源物聯(lián)網研究項目，開啟了蜂窩無源的國際化標準制定進程。同年，全國信息技術標準化技術委員會物聯(lián)網分技術委員會在前期RFID標準技術研究的基礎上，成立新型超低功耗物聯(lián)網聯(lián)合特設組，開始推動新型無源物聯(lián)網技術的標準化工作。

我國加速引領新型無源物聯(lián)網產業(yè)創(chuàng)新

目前，全球新型無源物聯(lián)網產業(yè)整體處于起步階段，我國企業(yè)正積極引領產業(yè)創(chuàng)新。2022年，中國移動推出新型無源物聯(lián)產品“e百靈”，單個設備的識別標簽距離突破100米，同時支持多設備的連續(xù)組網，可用于中大型室內場景的物品、資產、人員綜合管理。今年年初，智匯芯聯(lián)基于自研的Pegasus系列無源物聯(lián)網標簽芯片，成功實現(xiàn)世界首次無源物聯(lián)網芯片與5G基站的通信聯(lián)調，為新型無源物聯(lián)網技術的后續(xù)商用打下堅實基礎。

無源物聯(lián)網的發(fā)展前景及建議

通過分析無源物聯(lián)網的歷史沿革與發(fā)展現(xiàn)狀，不難看出無源物聯(lián)網的未來發(fā)展遵循以下趨勢。一是技術能力持續(xù)演進，無源物聯(lián)網正朝著通信距離提升和讀寫能力增強的方向迭代升級;二是標準體系更加完善，新型無源物聯(lián)網應用需求、網絡架構、空中接口協(xié)議及測試、安全等標準的全面覆蓋正在加速;三是產業(yè)能力持續(xù)提升，企業(yè)不斷推出性能更優(yōu)、價格更低的新型無源物聯(lián)網產品;四是應用需求快速增長，新型無源物聯(lián)網在倉儲物流、電力、交通、畜牧等行業(yè)的應用日漸拓展。

在發(fā)展過程中，上述各方面也不免存在相應挑戰(zhàn)。技術上，能量成為限制性能提升的重要因素，影響無源物聯(lián)網的進一步普及;標準上，各國積極入局新型無源物聯(lián)網標準制定，競爭壓力與日俱增;產業(yè)上，地緣政治、芯片短缺等因素將對無源物聯(lián)網產業(yè)的健康發(fā)展帶來負面影響;應用上，目前距離千億物聯(lián)道阻且長，需持續(xù)轉化存量、挖掘增量。

為充分把握無源物聯(lián)網的新一輪增長機會，建議我國提前做好戰(zhàn)略布局，不斷增強在這一領域的競爭實力。

第一，應強化技術攻關，解決無源物聯(lián)網在能量受限條件下的通信距離增強、覆蓋能力提升、感知能力集成等難題。

第二，應加快標準研制，快速形成端到端的新型無源物聯(lián)網標準架構，向國際標準組織輸出具有國內自主知識產權的技術標準，提升在國際上的引領作用和主導地位。

第三，應推進產業(yè)創(chuàng)新，加大對無源物聯(lián)網芯片、天線等核心元器件的研發(fā)投入，加快推出新型無源物聯(lián)網產品和解決方案。

第四，應促進應用創(chuàng)新，加強無源物聯(lián)網優(yōu)秀案例推廣和企業(yè)宣傳，按需對已部署的有源物聯(lián)網技術方案進行替換，推動產業(yè)數(shù)字化、治理智能化、生活智慧化。