當(dāng)無源物聯(lián)網(wǎng)闖入日常生活……

正值CES 2022舉辦之際，三星在此之前接二連三地發(fā)布的包括手機(jī)、電視、顯示器等在內(nèi)的一系列新品現(xiàn)場(chǎng)亮相，這讓原本稍顯冷清的 CES 2022 熱鬧了些許。

在琳瑯滿目的新產(chǎn)品中，有關(guān)其中一個(gè)新產(chǎn)品的描述是這樣的：

在三星為其2021 年的電視推出太陽能供電的環(huán)保遙控器之后，三星又推出了一個(gè)新版遙控器，名為 Eco Remote，該遙控器采用了一個(gè)非常特別的技術(shù)。

除了與之前的環(huán)保遙控器一樣，可以用太陽能充電以外，三星還在這個(gè)遙控器中增加了射頻采集功能，讓遙控器通過“收集路由器的無線電波并將其轉(zhuǎn)換為能量”來充電。除了新的射頻采集功能外，Eco Remote 可以通過室外和室內(nèi)光線或通過 USB-C 充電。

從上面的內(nèi)容中，我們可以捕捉到了一個(gè)重點(diǎn)：遙控器可通過收集路由器的無線電波并將其轉(zhuǎn)換為能量來充電。

經(jīng)了解，這個(gè)為環(huán)保而生的遙控器是三星在環(huán)保路上邁出的又一大步。早在去年，三星就推出一款環(huán)保型遙控器，舊版本用太陽能發(fā)電取代了傳統(tǒng)的干電池能源。這次所謂的非常特別的技術(shù)事實(shí)上也并沒有那么神秘，換句話說，就是新版本除了利用太陽能以外，還能將WiFi 的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化成能量，實(shí)現(xiàn)WiFi充電。

而這不就是我們平常所說的無源物聯(lián)網(wǎng)嗎？

無源物聯(lián)網(wǎng)，從三星遙控器到家電應(yīng)用暢想

射頻能量采集聽起來有點(diǎn)像低調(diào)的魔術(shù)，但它實(shí)際上是一項(xiàng)相當(dāng)成熟的技術(shù)。它依賴于將電磁能（如WiFi路由器或其他設(shè)備產(chǎn)生的電磁能）轉(zhuǎn)化為直流電能，一些小型電子產(chǎn)品就可以使用。

因?yàn)閃iFi 發(fā)電產(chǎn)生的能量非常小，確實(shí)也僅適用于諸如遙控器、可穿戴等這類的低功耗終端設(shè)備，暫時(shí)無法在各類電器中大范圍鋪開。在報(bào)道中，三星雖然沒有說2022年的這款遙控器在單獨(dú)使用射頻能源的情況下可以持續(xù)的時(shí)長(zhǎng)，但太陽能和射頻采集的結(jié)合應(yīng)該意味著這款遙控器出現(xiàn)沒電的情況基本不會(huì)發(fā)生。

在我們?nèi)粘＿m應(yīng)的其他家電中，由于本身就需要用到電能，因此互聯(lián)需要的耗能在家電這里根本就不是問題。但是，未來或許會(huì)產(chǎn)生較大的改變。

首先，越來越多的家電走向無線化，家里的吸塵器、洗地機(jī)都不再拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的電源線，咖啡機(jī)、電熱水杯、果汁杯這些家電也都有變成便攜產(chǎn)品的需求。

其次，未來會(huì)有越來越多的原本不接入市電的設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)，那么這些離線物品如何供電？

那么，未來無源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到更長(zhǎng)足的發(fā)展之后，在小型家電應(yīng)用這塊市場(chǎng)或許會(huì)有一定的發(fā)展空間。

無源物聯(lián)網(wǎng)改寫環(huán)保新篇章

當(dāng)我們談到設(shè)備無線化、原本離線物品在線化后供電這兩個(gè)問題時(shí)，或許最容易想到的解決方案是電池供電，干電池、紐扣電池用在耗能少的地方，可充電電池包用在耗能多的地方。因此電池的需求一下子空前地高漲起來。

根據(jù)中國輕工業(yè)信息中心整理的數(shù)據(jù)了解到：

2021年1-8月，全國電池制造業(yè)主要產(chǎn)品中，鋰離子電池產(chǎn)量146.0億只，同比增長(zhǎng)38.7%;鉛蓄電池產(chǎn)量15518.7萬千伏安時(shí)，同比增長(zhǎng)18.7%；原電池及原電池組（非扣式）產(chǎn)量275.7億只，同比增長(zhǎng)7.2%。

2021年8月，全國鋰離子電池完成產(chǎn)量19.0億只，同比增長(zhǎng)5.4%；鉛蓄電池產(chǎn)量2134.4萬千伏安時(shí)，同比增長(zhǎng)8.8%；原電池及原電池組（非扣式）產(chǎn)量36.9億只，同比下降2.0%。

然而，電池在解決問題的同時(shí)，隨之而來的是環(huán)保方面的巨大挑戰(zhàn)。而我們知道，無源物聯(lián)網(wǎng)的最大優(yōu)勢(shì)，就是完全不需要電池。

1、減少電池更換的人力成本和電池組件成本。我們常說，NB-IoT技術(shù)能讓一些終端的電池使用周期長(zhǎng)達(dá)10年，而無源物聯(lián)網(wǎng)終身不需要。

2、不用電池，有利于環(huán)保。單個(gè)電池雖然很小，但千億級(jí)的數(shù)量規(guī)模，環(huán)保影響不容小覷。

3、沒有電池，終端的體積可以進(jìn)一步縮小。例如RFID標(biāo)簽，做成一個(gè)小貼片將大大有利于終端設(shè)計(jì)。

WiFi以外，無源物聯(lián)網(wǎng)還可以基于哪些通信？

幾年來，無源物聯(lián)網(wǎng)一直默默發(fā)展，而最近又一次得到業(yè)界的關(guān)注，這與各類通信技術(shù)的快速發(fā)展不無關(guān)系。如今，除了前文所提的WiFi以外，無源物聯(lián)網(wǎng)已擴(kuò)展到基于藍(lán)牙、LoRa、NB-IoT、5G通信技術(shù)的無源互聯(lián)。

日常生活中，我們被各種無線電信號(hào)包圍著，通過這些信號(hào)所能收集的能量雖然非常微量，但對(duì)于大量無源物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的工作來說已經(jīng)足夠，而且可借助信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的回傳。

基于RFID的無源物聯(lián)網(wǎng)

目前， RFID技術(shù)是我們最為熟悉、應(yīng)用最廣泛的無源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。目前，這種方案的無源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品出貨量已達(dá)到每年數(shù)百億的級(jí)別。NFC作為高頻RFID的一種，通過NFC充電的方式可以減少單獨(dú)的無線充電組件的需求，降低天線在設(shè)備內(nèi)部的占用面積，對(duì)于可穿戴設(shè)備來說是個(gè)不錯(cuò)的無線充電解決方案。

基于藍(lán)牙的無源物聯(lián)網(wǎng)

無源藍(lán)牙低功耗傳感器標(biāo)簽無需供電，也可完成感知、存儲(chǔ)和通信，該標(biāo)簽通過收集周圍的無線射頻能量來為其供電，并借助這些能量發(fā)送標(biāo)簽唯一標(biāo)識(shí)碼的數(shù)據(jù)以及傳感器讀數(shù)。一家名為Wiliot的初創(chuàng)公司，其產(chǎn)品正是一款無源藍(lán)牙低功耗傳感器標(biāo)簽，因?yàn)椴恍枰饧与姵兀虼嗽摦a(chǎn)品的尺寸僅是郵票大小，能便捷地粘貼在各種物品之上。

基于LoRa的無源物聯(lián)網(wǎng)

2017年，美國華盛頓大學(xué)電子工程學(xué)院的研究人員采用線性擴(kuò)頻技術(shù)，提升無源標(biāo)簽回傳能力，并與商用的LoRa設(shè)備兼容，形成基于LoRa的反射調(diào)制系統(tǒng)。在測(cè)試中，研究人員成功地從射頻源和接收器之間相隔475米的任何位置可以實(shí)現(xiàn)無源節(jié)點(diǎn)反射調(diào)制，成功回傳傳感器信息；將無源節(jié)點(diǎn)與射頻源位于同一位置時(shí)，接收器最遠(yuǎn)可達(dá)2.8公里。

基于5G的無源物聯(lián)網(wǎng)

通過5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)支持無源物聯(lián)，一個(gè)難點(diǎn)是無源終端節(jié)點(diǎn)如何獲取能量，另一個(gè)難點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離回傳，尤其是后者的難度更大。因?yàn)闊o源終端通過各種方式獲得的能量是非常微弱的，回傳路徑過長(zhǎng)，信號(hào)會(huì)快速衰減。目前在實(shí)驗(yàn)室階段最先進(jìn)的技術(shù)，已經(jīng)可以做到在180米的范圍內(nèi)，收集特定頻段的5G射頻能量，采集到約6μW的電力。

寫在最后

隨著全球思維從制造更多能源轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂酶倌茉床⒗弥車h(huán)境的能源，希望將無源的觀點(diǎn)帶入到更多的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，相信未來還將會(huì)有更多的通信技術(shù)加入到無源物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中。例如，此前了解到的Next G聯(lián)盟也正致力于無源的特點(diǎn)加入到6G規(guī)劃路線中，或許我們也可以期待下無電池6G的到來。

可以預(yù)見，未來，無源物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)入侵我們?nèi)粘Ｉ钪小?/p>