導(dǎo)讀：無源物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展可以說已經(jīng)成為未來物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一條主路徑。智次方·摯物產(chǎn)業(yè)研究院是最早一批關(guān)注無源物聯(lián)網(wǎng)這一技術(shù)方向的專業(yè)研究機構(gòu)，基于對技術(shù)發(fā)展的長期追蹤以及行業(yè)應(yīng)用的深度調(diào)研，摯物產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布了業(yè)內(nèi)首份《無源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》，對其發(fā)展態(tài)勢進(jìn)行了深入分析。
工信部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截至今年8月末，三家基礎(chǔ)電信運營企業(yè)發(fā)展蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端用戶的數(shù)量已超過了移動電話用戶總數(shù)，達(dá)到了16.98億戶，國內(nèi)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迎來了“物超人”這一歷史性時刻，千億級蜂窩物聯(lián)的未來已經(jīng)不再遙遠(yuǎn)。
然而，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)目前仍有很多場景無法支持安裝電池，同時某些物聯(lián)網(wǎng)終端還面臨著苛刻的成本、體積的壓力。但隨著終端連接數(shù)的攀升，供電問題亟待解決，而這也為無源物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了優(yōu)渥的成長環(huán)境。某種意義上，無源物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)成為未來物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一條主路徑。
智次方·摯物產(chǎn)業(yè)研究院是最早一批關(guān)注無源物聯(lián)網(wǎng)這一技術(shù)方向的專業(yè)研究機構(gòu)，基于對技術(shù)發(fā)展的長期追蹤以及行業(yè)應(yīng)用的深度調(diào)研，摯物產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布了業(yè)內(nèi)首份《無源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》，對其發(fā)展態(tài)勢進(jìn)行了深入分析。
無源物聯(lián)網(wǎng)興起的背景和愿景
海量物品受限于成本剛性、分布廣泛、靈活移動、極端場景等制約，難以基于傳統(tǒng)“有源”技術(shù)路線實現(xiàn)連接。在千億級萬物智聯(lián)發(fā)展驅(qū)動和“雙碳”目標(biāo)引導(dǎo)下，無源物聯(lián)網(wǎng)逐漸興起，并致力于成為千億級萬物智聯(lián)的主要技術(shù)方案，其技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展的進(jìn)程，或?qū)Q定萬物智聯(lián)目標(biāo)的實現(xiàn)程度和速度。
無源物聯(lián)網(wǎng)的定義、特點和優(yōu)勢
“無源物聯(lián)網(wǎng)”是指接入網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點設(shè)備，在不帶電源線和無內(nèi)置電池的情況下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸和分布式計算等功能。不帶電源線、無內(nèi)置電池，并非終端節(jié)點設(shè)備無需能量，而是換了一種獲取能量的方式，變?yōu)橹饕獜沫h(huán)境中獲取微能量支持自身正常運轉(zhuǎn)。
通過技術(shù)創(chuàng)新，減少對人工能源的依賴，轉(zhuǎn)為從自然中獲取能量，無源物聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)出一種在自供能、低功耗工作基礎(chǔ)上的能源自給自足的物聯(lián)網(wǎng)新運轉(zhuǎn)模式。微能自供、極致能效、綠色環(huán)保和廣泛適用是無源物聯(lián)網(wǎng)的四大特點和優(yōu)勢。
無源物聯(lián)網(wǎng)的三大底層技術(shù)
無源物聯(lián)網(wǎng)的工作主要依賴于環(huán)境能量采集、低功耗計算和低功耗通信三大底層技術(shù)。
環(huán)境中采集能量的方式主要包括光能采集、振動能量采集、溫差轉(zhuǎn)換能量采集以及無線電射頻能量采集四種。目前，無線射頻能量采集最為業(yè)界關(guān)注，終端節(jié)點通過采集、管理及應(yīng)用RFID、NFC、藍(lán)牙、Wi-Fi、5G、LoRa等射頻能量的方式來驅(qū)動自身工作。其中，核心是將射頻能量轉(zhuǎn)換為直流能量。
低功耗計算技術(shù)通過選擇低功耗芯片，同時配合簡單編碼和調(diào)制、完成簡化的低壓驅(qū)動電路設(shè)計以及低功耗接收機等，實現(xiàn)低功耗運行。
低功耗通信技術(shù)目前主要依靠反向散射方式，對接收到的射頻信號進(jìn)行反射以傳輸數(shù)據(jù)。展望未來，環(huán)境反向散射通信有望成為使能低功耗通信的一項更有前途的技術(shù)，有效解決傳統(tǒng)反向散射技術(shù)存在的傳輸距離短、對專用讀寫器依賴度高、存在較強的系統(tǒng)自干擾和互干擾、被動性操作導(dǎo)致自動化管理難等問題。
無源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
無源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)目前處于發(fā)展初期，產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，多個技術(shù)路線仍處于探索階段。無源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈上游的硬件產(chǎn)品由于可以與傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)復(fù)用，因此目前無源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈上游的企業(yè)數(shù)量較多。在中下游，由于服務(wù)和產(chǎn)品的成熟度較低，應(yīng)用場景還處于探索拓展階段，因此，相應(yīng)環(huán)節(jié)的解決方案供應(yīng)商/集成商和終端客戶數(shù)量較少?？傮w上看，無源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈從上游、中游到下游各環(huán)節(jié)的企業(yè)數(shù)量呈現(xiàn)倒金字塔結(jié)構(gòu)，這也是一個產(chǎn)業(yè)處于探索發(fā)展初期的典型特征。
圖表1 無源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)
來源：摯物產(chǎn)業(yè)研究院
無源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景展望
從應(yīng)用場景上，目前以光能采集、震動能采集、溫差能采集以及射頻能采集為主的四種無源物聯(lián)網(wǎng)采能方式中，除了基于RFID和NFC的射頻能采集技術(shù)相對成熟，已進(jìn)行較大規(guī)模應(yīng)用外，其余幾種采能方式尚處于研究階段，或者正在若干場景下進(jìn)行小規(guī)模應(yīng)用探索。展望未來，無源技術(shù)有望迎來環(huán)境能量采集的研究突破，疊加低功耗計算和通信技術(shù)優(yōu)化，將不斷滿足更多應(yīng)用場景的連接需求。智次方·摯物產(chǎn)業(yè)研究院對未來近十年不同的無源技術(shù)路線在各典型應(yīng)用場景中的發(fā)展成熟度進(jìn)行了預(yù)判，詳情如下：
圖表2 無源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用場景發(fā)展成熟度曲線
來源：摯物產(chǎn)業(yè)研究院
從技術(shù)路線上，為更好地展望無源物聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展趨勢，預(yù)判其發(fā)展節(jié)奏，智次方·摯物產(chǎn)業(yè)研究院還首創(chuàng)了無源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)成熟度評估模型，由評估指標(biāo)體系和評估張力圖兩部分構(gòu)成。其中，評估指標(biāo)體系主要涵蓋技術(shù)成熟度、應(yīng)用廣度以及市場規(guī)模量級三個指標(biāo)。
根據(jù)三項指標(biāo)進(jìn)行綜合評估，至2025年，光能采集、振動能量采集以及溫差能量采集三種技術(shù)路線的市場規(guī)模均為千萬元級。在無線射頻能量采集技術(shù)路線下，RFID基于其成熟的技術(shù)和廣泛的應(yīng)用，市場規(guī)模將穩(wěn)定在百億元級；基于NFC的無源物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將在億元級；基于藍(lán)牙、Wi-Fi的無源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開始從理論研究階段邁向市場，形成十萬元級市場規(guī)模；而以5G為代表的蜂窩無源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)預(yù)計在2030年前后有望形成億元級市場規(guī)模。
圖表3 無源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)成熟度評估指標(biāo)表
來源：摯物產(chǎn)業(yè)研究院
從產(chǎn)業(yè)發(fā)展上，展望未來，無源物聯(lián)網(wǎng)依托低功耗、低成本、小體積、易部署、免維護(hù)等優(yōu)勢，將逐步在遠(yuǎn)距離、高速率和通用性等方面發(fā)力，廣泛拓展和豐富物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，持續(xù)擴大物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模。智次方·摯物產(chǎn)業(yè)研究院根據(jù)無源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展成熟度評估模型對各技術(shù)路線的評估預(yù)判，匯總后形成對無源物聯(lián)網(wǎng)總體市場規(guī)模的預(yù)測。預(yù)計2025年前后，無源物聯(lián)網(wǎng)的市場規(guī)模將在310-510億元間，預(yù)測值中位數(shù)為410億元；在2030年前后，市場規(guī)模預(yù)測值在435-615億元間，中位數(shù)為525億元。
圖表4 無源物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模預(yù)測
來源：摯物產(chǎn)業(yè)研究院
一圖讀懂《無源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書（2022）》
