中国移动：面向万物互联的无源物联网技术（2022）（48页）.pdf

1、15 501 概述1.1 物联网发展现状物联网本着万物皆可入网的思想，以实现万物互联作为最终目标，已帮助数以亿计的设备实现互联互通。然而，随着市场规模的蓬勃增长，设备的供能、续航等问题正在成为物联网发展的新挑战。可以说，如何实现低功耗、低成本、长生命周期的网络已成为物联网下一阶段亟待突破的关键。在此背景下，低功耗物联网从 2010 年左右开始萌芽，经过十多年的发展，形成了以 BLE、LoRa、NB-IoT、RedCap 等为代表的一系列成熟的低功耗物联网技术。其中，BLE 是低功耗蓝牙技术，与经典蓝牙保持连接的工作模式不同，BLE 采用“睡眠-唤醒”模式节能，具有易用性、集成性等特点，广泛应用

2、于各类智能终端中。LoRa 是远距离无线电技术，定义了三种不同的终端工作模式以降低功耗，具有多节点，广域连接等特点，适用于物联网报警，燃气无线抄表等场景。NB-IoT 是低功耗窄带物联网技术，相比 LoRa，其使用授权频段，干扰相对较少，具有高可靠性、高安全性特点。RedCap 是轻量级的 5G 物联网技术，能够满足可穿戴设备、工业无线传感器等对网络能力的需求介于 eMBB、uRLLC 和 mMTC 之间的场景需求。上述低功耗物联网技术虽然以实现物联网终端低功耗、大连接为愿景，但随着技术的不断迭代，一方面，低功耗终端在成本、尺寸等方面逐渐出现瓶颈，在面对食品溯源、商品流通等对单品跟踪管理需求高

3、的应用场景时不具备明显优势。另一方面，受制于常规电源的工作环境，此类低功耗终端无法在高温、超低温、高湿、高辐射等严苛的通信环境中正常工作，应用场景受限。为解决上述问题，无源物联网开始走上产业舞台，并于近两年逐渐成为关注热点。无源物联网是利用环境能量采集技术，将周围可利用的信号与能量转化为可驱动自身电路的电能，同时利用以反向散射为核心的通信模式，实现向目标节点传递信息的技术。其最显著的特征是完全不依赖传统电池供电，能够很好地解决低功耗物联网发展过程中的瓶颈问题，是下一6代物联网发展的关键技术。图 1 物联网连接规模分布金字塔物联网连接规模分布金字塔如图 1 所示。其中，金字塔顶端是以 5G NR

4、、LTE 为代表的高速物联网，目前主要应用于高清视频传输、AGV 集群控制等对时延及带宽要求高的场景；第二部分是以 RedCap 为代表的中速物联网，可支持工业传感器、可穿戴设备、监控摄像头等用例，实现十亿级连接；第三部分是以 BLE、LoRa、NB-IoT 为代表的低速物联网，面向视频监控、工业无线传感器网络等场景，可以实现更低终端复杂度的信息采集，支持百亿级连接规模；金字塔基石是以 RFID、蜂窝反向散射通信等为代表的无源物联网，因其在终端功耗、尺寸以及成本等方面具有显著优势，可广泛应用于资产管理领域，创造物联网千亿级市场的突破。1.2 无源物联网分类20 世纪 40 年代，雷达的改进和应

5、用催生了最具代表性的无源物联网技术RFID。20世纪 60 年代后期，简单的商用 RFID 系统（1bit 标签系统）开始出现。1980 年后出现了无源 RFID 标签，标签中不再需要加载能量，标签价格及维护成本大大降低。2003 年，EPCglobal组织成立，开始管理 RFID EPC 网络和标准，从此，RFID 进入了标准化发展阶段，产品种类更加丰富，应用更加广泛。近年来，以 RFID 为代表的无源物联技术被广泛应用在资产管理等领域。作为标识的重要承载技术之一，无源 RFID 技术是现代工业生产环节信息互通的关键，是产业数智化升级转型的基础。7RFID 系统由标签、读写器和控制平台组成，

6、读写器利用感应耦合或反向散射耦合原理，向标签发送电磁波信号，标签将电磁波信号转换成能量，激活标签芯片并反馈信息，实现目标物体的识别。目前，国际上主流的 RFID 系统可以支持多种频段，低频（125KHz）、高频（13.54MHz）、超高频（850MHz910MFz）和微波（2.45GHz）。其中，超高频 RFID系统基于电磁波反向散射技术，理论传输距离为 110 米，使用范围较广，涉及物流、制造业、航空等众多行业，也是本白皮书关注的重点。近年来，随着无源物联网技术的不断演进，衍生出一批基于蓝牙、Wi-Fi、LoRa 等通信技术的无源物联网技术。目前，无源蓝牙标签的功耗虽已可以做到与无源 RFI