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近年来,以NB-IoT、LoRa为代表的低功耗广域网络(LPWAN)技术成为物联网通讯领域的热词,取得了令人惊叹的发展成果。到目前为止,NB-IoT和LoRa的全球结点数量已超过两亿,并在许多产业中得到广泛应用。
这一增长速度之所以能够达到这么高的速度,一个主要原因是LPWAN技术满足了大量分布的物联网终端和传感器对电池供电的严格要求。
人们很容易就会想到,一个城市的垃圾箱、建筑物内的烟雾报警器、地下深处的水表等等,每天都不需要发送大量的数据,传统的3G/4G技术对于这些用例来说简直就是“杀鸡取卵”。但是这些地方想要为设备更换电池就很麻烦,所以其终端功耗一定要很低。
不过,即使LPWAN已经有能力让一个水表在10年内无需更换电池,但是对于那些更广泛的物联网应用场景来说,还是不够。
举例来说,我们能不能把NB-IoT模块都装上所有快件和服装鞋帽,用NB-IoT模块实现跟踪吗?很明显,回答不可能。基于这一背景,被动式物联网技术应运而生。
顾名思义,无源物联网就是没有外部电源,没有电池。我们所说的“被动电力”,当然,并非没有电力,而是一种换来能源的方法。
回首历史,实际上,无源物联网就是从现在大量使用和成熟的RFID标签中得到灵感。被动式RFID技术的原理是标签进入磁场后,感应电流产生的能量将数据传输出去。经过十余年的发展,RFID技术已广泛应用于零售、医疗、物流、制造业等行业,每年新增百亿级连接。
但是,RFID本身也存在着诸如传输距离短、对专用读写器高度依赖等缺陷,以及物联网应用场景想象的局限性。因此,越来越多的企业开始开发基于蓝牙、Wi-Fi、LoRa甚至5G的无源物联网技术。
创造无源物联网解决方案需要克服很多技术难题,但是不管企业采用什么方法不使用电池,一个最基本的要求就是“从任何来源获取的能源必须超过设备自身运行所需的耗能”。
因此目前做无源物联网解决方案的厂商主要有两个努力的方向,一是最大限度地降低芯片和模块的能源消耗,二是增加能源的获取。