導 讀
對於物聯網世界內更大一部分終端和感測器來說，由於節點數量巨大、分佈廣泛，導致許多應用電池更換困難，或者無法直接靠電池供電，這使得供電受限成為其落地的“攔路虎”，因而必須要採用“無源物聯網”的形式來實現。
未來，物聯網將是無處不在的，每一件衣服、每一個包裹、每一把鑰匙……幾乎所有的離線物品都將在物聯網技術的賦能下實現線上。但與此同時，實現萬物互聯的過程也給產業界帶來了不小的挑戰，首當其衝的便是供電問題。
對於每一個處於物聯網世界中的物品而言，電源就像“生命”之於人一樣重要，失去電源也就意味著它的“死亡”。
從這個角度來看，不少物聯網終端和感測器都需要透過有線連線或者時而更換的電池來維持其“生命”，但對於物聯網世界內更大一部分終端和感測器來說，由於節點數量巨大、分佈廣泛，導致許多應用電池更換困難，或者無法直接靠電池供電，這使得供電受限成為其落地的“攔路虎”，因而必須要採用“無源物聯網”的形式來實現。
什麼是無源物聯網
無源物聯網顧名思義，就是在網路節點中可以是無源（Batter Free）的，即節點自身不配備或不主要依賴於電池/有線等電源供電。當然，無源物聯網不採用電源形式並不意味著它就不需要用電，它是從環境中獲取能量，從而支撐起物聯網資料的感知、無線的傳輸和分散式的計算。
無源物聯網技術是真正能夠覆蓋千億物聯網節點的關鍵技術之一，因而產業界也一直對無源物聯網的相關發展保持著高度關注。
從技術角度來看，能量收集並不算一種新事物，業界早在多年前就開始了對該類技術的研發和應用。對於物聯網，隨著無線感測網路大規模的應用，能量收集技術作為一種可持續、綠色環保的供電方式，也為其發展提供了可行的解決方案。
雖然能量收集轉化成的電能並不多，但對於超低功耗的物聯網節點卻也完全足夠。目前，能量收集的來源主要有幾種，包括環境光、震動、熱量或者射頻等。
不過，由於無源物聯網節點能量不是其固有的，節點之間透過無線的方式從環境中收集能量進行能電轉換，因而也就存在一定的侷限性，其要實現資料的感知、無線的傳輸以及分散式的計算，都要受到能量的限制。
具體來看，無源物聯網包含以下幾個特性：
- 能量震盪性。無源物聯網節點的能量不再是單一的由高至低的靜態變化趨勢，由於能量來自於環境，其呈現出的將是時高時低的動態狀態。
- 節點失衡性。無源物聯網節點中能源獲取存在隨機性和不穩定性，整個網路中能量分佈可能並不均衡，也會導致每個節點的差異。
- 能源受限性。無源物聯網獲取能量的方式不同，且所採集的環境能量非常微弱，一般在納瓦（nW）到微瓦（μW）級，且受到節點蓄電能力的影響。
- 連線不確定性。無源物聯網節點連線性受到各節點能量的影響。
因而，在物聯網節點進行核心任務的過程中，如何節省能量，提高任務效率就不再是第一要務，如何利用節點當前的能量來儘可能完成多的資料感知、傳輸、計算任務才是其首要目標。
可以簡單理解，無源物聯網是一張“以能量為中心，以資料為核心”的無線網路。
為什麼需要無源物聯網
日前，一家名為Wiliot的初創公司獲得了軟銀願景基金領投的2億美元C輪融資，讓無源物聯網的概念再次火了起來。細扒其背景，我們會發現這家成立僅4年的公司的投資機構不僅有軟銀，還有高通、三星、AWS、NTT Docomo、Verizon等一眾科技巨頭的影子。
那麼，為什麼他們如此看重這樣一家微不足道的“小企業”呢？
答案其實很簡單，Wiliot的產品代表了物聯網領域未來規模化發展的一個重要方向，而這些公司早就盯準了這塊蛋糕。
眾所周知，物聯網主要分為高速物聯、中速物聯和窄帶物聯三個不同的速率檔位，其中大概佔比為“10%-30%-60%”的金字塔分佈已經成為業界共識。其中高速物聯主要透過5G eMBB、LTE Cat.4+來承載，中速率檔位主要以LTE Cat.1來承載，最大盤的窄帶物聯網則是以NB-IoT、Lora來承載。但這些都是基於有源物聯網技術而實現的。
這些技術加起來僅僅能夠支撐起一個百億級的物聯網連線，而接下來要面臨的卻是千億級的物聯網連線市場的痛點。
一方面，大量物品並不具備配備電池供電的條件。
以往NB-IoT等LPWAN技術針對的是大量僅僅傳送低頻、小資料包但供電不方便的場景，比如水錶、氣表、煙感報警器等，但即便如此，通常LPWAN模組中還是會植入一個小型電池來供電，基本可以做到數年，甚至10年不用更換電池。
但是，還有海量的物品受限於廉價的成本限制，或者本身就不具備電池供電的條件，比如一些快銷品、物流包裹、產品外包裝、倉庫貨物盤點等等。
另一方面，還有很多行業對其海量廉價物品有管理需求，但受限於產品體積、成本等多重因素限制，採用有源物聯網的方式也不適合。
以物流行業為例，資料顯示，2020年我國快遞業務量為830億件，若實現每個快件的上線用NB-IoT、Lora等技術顯然是不可行的，必須要更廉價、無源的物聯網技術實現。
因而，從物聯網連線發展的趨勢來看，特別當面對海量物品“上線”的需求，無源物聯網技術都將是一個主要推動力量。
無源物聯網進入商用還遠嗎
無處不在的物聯網讓一切實現“資訊化”，使得人們越來越能體會到萬物互聯帶來的奇妙和高效，而無源物聯網技術無疑將是把這一體驗帶入深水區的關鍵，並且已經在某些領域得到了應用。
上述提到的Wiliot公司，其核心產品為一款小型低成本、自供電的藍芽感測器標籤。標籤僅郵票大小，可以貼在任何產品或包裝上，感知一系列物理和環境資料，並將資訊傳輸至閘道器、手機或支援低功耗藍芽（BLE）的裝置上，再發送至Wiliot雲平臺。
在Wiliot的新聞稿中，其聲稱Wiliot IoT Pixels可以整合到疫苗小瓶、食品包裝等中，為供應鏈帶來實時透明度，並使品牌商能夠首次瞭解整個零售渠道的庫存水平。它們甚至可以透過一個高度安全、保護隱私的平臺瞭解他們的產品在客戶那裡的使用情況。
從Wiliot佈局來看，這家公司還要將其方案廣泛應用於零售、醫療、食品等供應鏈各個環節，讓所有環節都實現線上和視覺化。
而在國內，也有一家企業——啟緯智芯提出了基於射頻能量採集技術實現電子產品“無源化”、“無電池化”的方案。他們面向消費類市場推出了一款無源小吊牌產品，是傳統吊牌和掛飾電子化、資訊化後的形態。當用戶想要將自己創作的作品或者任意圖片“投射”到這款小吊牌的螢幕上時，使用者透過NFC就能向其供電，然後利用手機APP連線操作，隨後將物件靠近手機，小螢幕上就會顯示出投影的照片。
除此之外，啟緯智芯還與客戶合作有無源化智慧鎖，使用無源化智慧鎖不需要指紋或者密碼，只要用手機靠一下就可以刷開鎖。同樣，無源化智慧鎖也不需要電池，透過NFC能在戶外苛刻環境中近乎永久地工作。
另外，成立於2019年的成都飛英思特科技有限公司在2020年9月完成了初代產品開發，採用其核心技術無源+超低功耗邊緣智慧，推出了用於感知建築、智慧電力、智慧農業、智慧工業的專業解決方案。目前已在成都及周邊地區的園區、酒店、工廠等多個場景下展開試點，並且還針對在線上電商平臺佈局了針對C端消費電子產品的業務線。
據瞭解，成都飛英思特科技旗下的智慧硬體產品包括了自供能無線開關、無源無線智慧煙感、無源室內環境監測節點（溫溼度/CO/CO2）、無源室外微納節點（溫溼度、氣體監測、光照度）、TEG工業監測節點、自供能AI攝像頭等。
另一家成立於2020年7月的鋮月科技，主要生產智慧照明、智慧電工等智慧家居產品，並提供智慧全屋方案。目前擁有智慧家庭、智慧照明、智慧電工以及智慧安防這四大產品線，已經完成涵蓋20個品類、40款智慧家居產品的量產，包括無電池無線開關、通斷器、門鈴搭配門鈴接收器，SOS按鍵搭配安防閘道器、弱光版的門窗磁、溫溼度感測器等品類。
據新聞稿介紹，鋮月科技的產品主要是基於自主研發的依託 ALLN 協議，透過採集環境及人體活動中的聲、光、熱、力等各種形式的能量，將其轉化為電能，為低功耗電子產品或系統供電 ( 如感測器、控制器等 ) ，從而能讓產品及系統 " 永久 " 使用。
不僅如此，上個月，華為常務董事、ICT產品與解決方案總裁汪濤在一次公開演講中，還提出了面向5.5G的無源物聯網設想，希望5G網路能將無源物聯網納入其中，自此開啟對5G無源物聯網的探索。
結尾
總而言之，在方興未艾的物聯網推進過程中，“無源化”一定是重要方向之一，無論是基於藍芽、WiFi、Lora，還是基於蜂窩的NB-IoT，甚至5G，都與之產生了交集，當然，在技術的融合過程中還需要經歷一定的過程，並在業界形成認可。
參考資料：
1.《徹底拋棄電池，5G支援無源物聯網，比NB-IoT影響更廣泛的技術要來了？》，物聯網智庫
2.《遠低於NB-IoT功耗，無源物聯網才是實現千億級IoT連線的“殺器”！》，物聯網智庫
3.《深度解析無源物聯網，它距離千億級的目標還有多遠？》，物聯傳媒
4.《啟緯智芯周若谷：無源化開啟產品“新玩法”，物聯網感測器領域市場前景廣闊 | 鎂客請講》，鎂客網
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