無源物聯網為啥火了

  對于物聯網世界內更大一部分終端和傳感器來說，由于節點數量巨大、分布廣泛，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”，因而必須要采用“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在線。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，首當其沖的便是供電問題。

  對于每一個處于物聯網世界中的物品而言，電源就像“生命”之于人一樣重要，失去電源也就意味著它的“死亡”。

從這個角度來看，不少物聯網終端和傳感器都需要通過有線連接或者時而更換的電池來維持其“生命”，但對于物聯網世界內更大一部分終端和傳感器來說，由于節點數量巨大、分布廣泛，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”，因而必須要采用“無源物聯網”的形式來實現。 

  什么是無源物聯網

  無源物聯網顧名思義，就是 在網絡節點中可以是無源（Batter Free）的，即節點自身不配備或不主要依賴于電池/有線等電源供電。當然，無源物聯網不采用電源形式并不意味著它就不需要用電，它是從環境中獲取能量，從而支撐起物聯網數據的感知、無線的傳輸和分布式的計算。 

  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，能量收集并不算一種新事物，業界早在多年前就開始了對該類技術的研發和應用。對于物聯網，隨著無線傳感網絡大規模的應用，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并不多，但對于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，由于無源物聯網節點能量不是其固有的，節點之間通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局限性，其要實現數據的感知、無線的傳輸以及分布式的計算，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：

· 能量震蕩性。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，由于能量來自于環境，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，整個網絡中能量分布可能并不均衡，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，且所采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。

· 連接不確定性。無源物聯網節點連接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盡可能完成多的數據感知、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，以數據為核心”的無線網絡。 

  為什么需要無源物聯網

  日前，一家名為Wiliot的初創公司獲得了軟銀愿景基金領投的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。 

為什么他們如此看重這樣一家微不足道的“小企業”？

答案很簡單，Wiliot的產品代表了物聯網領域未來規�；�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，其中大概占比為“10%-30%-60%”的金字塔分布已經成為業界共識。

其中，高速物聯主要通過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。但這些都是基于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接，而接下來要面臨的卻是千億級的物聯網連接市場的痛點。

  一方面，大量物品并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發送低頻、小數據包但供電不方便的場景，比如水表、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于廉價的成本限制，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，但受限于產品體積、成本等多重因素限制，采用有源物聯網的方式也不適合。

以物流行業為例，數據顯示，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，從物聯網連接發展的趨勢來看，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。