只需一點小能量就能“撬動”互聯大市場，RFID“捧走”無源物聯網獎杯
2023年元旦已過，這將是我們終于走出疫情的第一年。
當重要的不確定因素被剔除，此時正是展望未來的好時候：已經拉開帷幕的2023，有哪些值得把握的產業新機會？
如果我們只把目光限制在未來的12個月，也就是2023這一年，那么我們看到的將不僅有5G、Matter、衛星物聯網、工業互聯網、邊緣智能等持續性大趨勢，也會看到一些在2022年落地的新機會和小趨勢，即將在2023年開花結果。
“無源物聯網”結合“泛在式供電”
如何降低物聯網終端節點的功耗一直是AIoT核心研究方向之一，業界普遍認為集成了感知、通信和計算能力的無源物聯網器件，有望解鎖千億級的IoT鏈接，實現萬物真正的海量式在線，泛在式互聯。
無源物聯網并非完全不需要供電，而是通過采集環境中寥勝于無的太陽能、振動能、射頻能和熱能，獲取能量并轉化為電能。
以往我們普遍關注能量的采集和使用端，也就是一些“給點兒能量就燦爛”的物聯網標簽類器件。
然而，環境能量采集存在著很多技術挑戰，集中體現在能量微弱和隨機性明顯，尤其是大部分情況下僅有微瓦級的能量供應，在這樣的條件下驅動傳感器數據采集、通信和計算的穩定工作是一項巨大的挑戰。
好在如今，無源物聯網的能量供應端取得了突破。2022年泛在式供電與無源物聯網標簽相結合的應用，率先在澳大利亞某超市中實現。
這種泛在式供電并不同于我們熟知的Qi無線充電，它無需與物體表面接觸，而是隔空實現數百乃至數千個物聯網標簽的供電。
這項技術的解鎖意味著我們將在家庭、工業和零售場景中，看到更多支持隔空無線供電的設備。
在澳大利亞的試點超市中，兩家公司緊密配合，實現了方案的落地。Wiliot提供的無源物聯網標簽貼在商品上，實時追蹤庫存和銷售狀態。Energous提供的泛在式供電設備安裝在天花板上，為數百個標簽供電。
通過與電子墨水屏制造商的合作，這家超市嘗試每天將標簽遠程更新多達10次，以便能夠靈活調整商品價格。
零功耗無源物聯網
助力千億終端互聯互通
無源物聯網最早是在軍事領域應用，后逐步滲透到工業、交通等民用商用領域，隨著新興數字標簽技術的出現，在RFID的基礎上，無源物聯網進一步延伸拓展至 Wi-Fi、藍牙、UWB、LoRa、5G等蜂窩/非蜂窩技術的無源互聯。無需電池供電即可聯網通信，是無源物聯網最大的優勢，憑借極低的部署和維護成本、靈活多變的應用場景，無源物聯網成為解決更廣范圍內終端供能需求的希望。
無源物聯網的研究主要依托這三類底層技術：
首先是環境能量采集。無源物聯網標簽側設備不依賴電池或電源線供電，而是通過捕捉環境中的能量，轉化為電能使用，能量的來源可包括光能、熱能、動能、射頻等。太陽能是目前轉換效率最高的方案，電磁波在單一頻段下能量轉化效率可達到50%，在多頻段的復雜場景下只有1~2%，溫度差熱能采集對使用環境有要求，轉化效率低于10%。以下是幾種成熟的能量采集技術優缺點：
其次是低功耗計算。無源物聯網終端運行時可利用的能量有限，這決定了驅動電路或芯片用于計算的功耗需求不能太高，目前成熟應用低功耗計算的MCU芯片一般功耗在 μW 級別。
最后是依靠低功耗通信——“反向散射”實現數據通信。無源物聯網終端往往以低耗能的近距離低速率通信技術為主，更多依靠反向散射的方式反射接收到的射頻信號以傳輸數據。
當前正處于無源技術革新的關鍵期，中國移動研究院IoT研究所認為無源物聯技術演進路徑可分為單點式無源1.0、組網式無源2.0、蜂窩式無源3.0三個階段，傳統RFID應用采取點對點近距離讀寫一體的架構，存在較強的自干擾和互干擾問題，主要應用在快銷品、倉儲領域。新型組網式無源2.0技術采取收發分離式系統，支持組網部署，解決干擾問題提升了接受距離，在一定程度上拓展RFID應用場景。
在3.0階段,可以進一步發揮蜂窩網絡優勢，利用基站拓展通信距離，為更大范圍和更復雜場景的組網應用需求，如資產全生命周期管理提供可能。如2021年華為提出5.5G無源物聯網Passive IoT的方案構想，通過蜂窩網絡將RFID支持的場景傳輸距離由10米級擴大至百米級別，砍掉專用的讀寫器，使終端向蜂窩網關節點進行自我回傳。
憑借零功耗、小體積等優勢，無源物聯網可以在工業傳感器、智能交通、智慧物流、智能倉儲、智慧農業、智慧城市、能源領域等產業物聯網領域以及智能穿戴、智能家居、醫療護理等消費物聯網領域有廣泛的應用前景。
RFID借勢興起，千億市場待開發
RFID并不是一項新技術，但RFID無源物聯網卻是一個新詞。
在最近的1年多的時間里，無源物聯網這一概念被一批做藍牙、UWB、甚至是5G的企業給帶火了，因為它相比于有源物聯網而言，有更大的連接數量想象空間。
從上面的模型圖中可以看到，業界對于無源物聯網的連接預期是千億級的量。
事實上，這并不夸張，因為作為無源物聯網技術的一種，RFID已經被廣泛使用。
根據AIoT星圖研究院最新的調研結果，在2021年度，僅UHF RFID的全球出貨量就到達了230億左右，而加上低頻與高頻的量，每年的全球無源RFID的總出貨量接近300億。
隨著RFID標簽成本的進一步降低，目前在物流快遞、商超零售、醫療耗材、圖書檔案、防偽溯源等量非常大的應用領域在快速普及RFID電子標簽，每年千億級的量并不是一個遙不可及的夢。
為什么是RFID將會成為時代的答案?
無線傳輸技術有很多，為什么RFID會是時代的答案?
要評判一個無源無線電技術的優劣，主要有兩個指標，第一個指標是工作的距離，工作距離越遠，適用的場景就越廣;第二個指標就是成本，無源物聯網適用的場景就是低成本，誰的成本更低，誰就更有優勢。
1、相較于其他的無線技術，無源RFID可以傳輸得更遠
無線電波無源物聯網方案想要獲得較遠的傳輸距離，對相應產品有兩個層面的要求。
第一，是從無線電波中吸取能量的效率要高。
從無線電波中吸取能量有近場與遠場之分。近場能量傳輸主要是通過線圈的電感耦合，傳輸距離很近，比如說NFC就是采用這種方式，一般工作距離只有幾厘米。
而遠場傳輸為微波輻射系統，電磁能量的傳送是在遠場區域(輻射場)中完成。常見的通信技術比如UHF RFID、藍牙、Wi-Fi等都是在遠場中完成能量傳輸。
第二，就是芯片的工作電流要足夠低
標簽芯片的工作電流越低，相應的工作距離也會越遠。在實際的應用中，會通過加電容的方式儲存電量，在應用的時候通過電容放電以達到芯片的工作要求，也可以擴大芯片的工作距離，但這針對的是低頻次數據傳輸的場景。
通過上述兩個維度的篩選，可以很直觀地得出一個結論，那就是RFID是最優秀的無源物聯網技術。
2、RFID的成本優勢明顯
目前RFID的標簽使用量每年已有數百億，龐大的規模刺激標簽的成本價格在逐漸降低，以UHF RFID標簽為例，目前在鞋服零售這類大批量通用市場上，它的市場售價穩定在2-3毛人民幣，并且有繼續下降的趨勢，而市場上備受關注的快遞物流包裹場景中，對于電子標簽的成本價要求是1毛以內，這并不是一個不可達到的目標。
而相比之下，wifi、藍牙、UWB等其他的無源物聯網技術，一顆芯片的成本都要幾塊到幾十塊，即便是為了適應無源場景而進行功能的簡化與成本低的優化，也很難達到RFID的水平。
所以，從成本上來說，RFID是未來千億級低成本IoT連接方案的正確答案。
