10月19日，在智次方·物聯(lián)網(wǎng)智庫(kù)舉辦的第四期無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)主題直播中，數(shù)位產(chǎn)業(yè)專家分享了自身的精彩見解和企業(yè)的落地實(shí)踐，智次方·摯物研究院也同步重磅發(fā)布了業(yè)內(nèi)首份《無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》，掃描文中二維碼即可下載。
物聯(lián)網(wǎng)作為一種通用性很強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)，多年來(lái)已經(jīng)為千行百業(yè)賦能，支持各個(gè)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展，各類物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備還將進(jìn)一步擴(kuò)大連接數(shù)量。未來(lái)，阻礙物聯(lián)網(wǎng)連接規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大有兩大重要因素：一是應(yīng)用場(chǎng)景的碎片化問題;二是在碎片化的場(chǎng)景中，數(shù)量龐大的小體積連接設(shè)備的供電問題。當(dāng)前，大部分物聯(lián)節(jié)點(diǎn)難以具備持續(xù)供電的條件，因此各類節(jié)能技術(shù)便成為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)，過(guò)去幾年備受業(yè)界關(guān)注的低功耗廣域網(wǎng)正是為解決物聯(lián)網(wǎng)終端和傳感器的供電問題而生。在低功耗廣域網(wǎng)以外，無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是探索低功耗甚至是零電源發(fā)展的又一個(gè)重要技術(shù)方向，也是未來(lái)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)目標(biāo)的重要技術(shù)。
無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)主要的技術(shù)特點(diǎn)是終端節(jié)點(diǎn)無(wú)需配置電池和電源線等人工電源，針對(duì)體積小、功耗低的碎片化場(chǎng)景中的設(shè)備提供連接與支持，其具有低成本、小體積、易部署、免維護(hù)等特點(diǎn)。無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)不但降低了連接的成本，而且延伸和拓展了物聯(lián)設(shè)備連接的場(chǎng)景和數(shù)量，使物聯(lián)網(wǎng)可連接的設(shè)備數(shù)量向萬(wàn)物縱深擴(kuò)展，進(jìn)一步推進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)在感知層實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的目標(biāo)。
作為業(yè)界權(quán)威的行業(yè)媒體和智庫(kù)，智次方·物聯(lián)網(wǎng)智庫(kù)一直在關(guān)注這一技術(shù)方向，并在年初啟動(dòng)了“‘無(wú)源’勝‘有源’”系列直播活動(dòng)，旨在向業(yè)界傳遞市場(chǎng)信息，共謀產(chǎn)業(yè)發(fā)展。同時(shí)，通過(guò)智次方·摯物研究院團(tuán)隊(duì)成員的長(zhǎng)期思考，以及走訪調(diào)研飛英思特、OPPO、中國(guó)移動(dòng)研究院、每開創(chuàng)新、北京交通大學(xué)等行業(yè)領(lǐng)先單位與企業(yè)，最終匯總成為《無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》。
作為業(yè)內(nèi)首份無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書，《無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》系統(tǒng)梳理了無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)的三大底層技術(shù)，以及主要采能技術(shù)路線。對(duì)無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行了深入分析。首創(chuàng)無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展成熟度曲線，以及無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)成熟度評(píng)估模型，并對(duì)未來(lái)數(shù)年無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)不同采能技術(shù)路線的發(fā)展節(jié)奏和整體市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
10月19日，在智次方·物聯(lián)網(wǎng)智庫(kù)舉辦的【求索·“無(wú)源”勝“有源”——開拓千億智聯(lián)新紀(jì)元】主題直播活動(dòng)上，《無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》重磅發(fā)布。同時(shí)，中國(guó)信息通信研究院金融科技研究中心副主任趙小飛、北京交通大學(xué)信息通信網(wǎng)絡(luò)研究所教授王公仆、OPPO高級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究員徐偉杰、北京理工大學(xué)教授于季弘四位嘉賓，也就無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況，以及無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展和展望進(jìn)行了精彩分享。
以下是四位嘉賓的分享內(nèi)容整理：
中國(guó)信息通信研究院金融科技研究中心副主任 趙小飛
演講主題：《無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)綜述與產(chǎn)業(yè)觀察》
工信部數(shù)據(jù)顯示，截至8月底，我國(guó)三家基礎(chǔ)電信企業(yè)發(fā)展移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端用戶16.98億戶，超過(guò)移動(dòng)電話用戶16.78億戶，我國(guó)正式進(jìn)入“物超人”時(shí)代。這其中，無(wú)需電池/有線電源供電僅從環(huán)境中獲取能量便可支撐物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)感知、無(wú)線傳輸、分布式計(jì)算的無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)備受關(guān)注。
中國(guó)信息通信研究院金融科技研究中心副主任趙小飛表示，目前物聯(lián)網(wǎng)部署仍舊以“有源”的方式進(jìn)行，但這種方式面臨著四大痛點(diǎn)：第一是遺留在環(huán)境中的廢棄電池會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，與低碳經(jīng)濟(jì)的要求不符;第二是終端在極端環(huán)境部署受限;第三是傳統(tǒng)通信技術(shù)無(wú)法覆蓋到低價(jià)值物品的連接需求;第四是一些植入式芯片對(duì)尺寸要求非常嚴(yán)苛。而這些場(chǎng)景的連接可以通過(guò)無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)的方式承載。
趙小飛提到，業(yè)界對(duì)無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)開展的前期探索已經(jīng)將一些場(chǎng)景逐漸探索明晰，包括快消品、物流包裹、產(chǎn)品外包裹、倉(cāng)庫(kù)貨物盤點(diǎn)等需要聯(lián)網(wǎng)的場(chǎng)景已經(jīng)構(gòu)成了千億級(jí)無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)。此外，工業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)、智能交通、智慧農(nóng)業(yè)、能源等領(lǐng)域也對(duì)無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)有所需求。其原因是無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)可以解決隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景快速擴(kuò)展帶來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)規(guī)模持續(xù)倍增過(guò)程中面臨的供電受限問題。
目前，無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境能量采集、反向散射通信和低功耗計(jì)算等方面均取得了研究成果。在需求不斷提升的情景下，無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用形式必然會(huì)迎來(lái)創(chuàng)新，相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定也會(huì)在產(chǎn)學(xué)研多方努力之下達(dá)成，其發(fā)展?jié)摿?huì)被深入挖掘。
北京交通大學(xué)信息通信網(wǎng)絡(luò)研究所教授 王公仆
演講主題：《與蜂窩網(wǎng)絡(luò)融合的無(wú)源反向散射通信技術(shù)》
我國(guó)的“十四五”發(fā)展規(guī)劃中明確提到“要推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的全面發(fā)展，打造支持固移融合，寬窄結(jié)合物連接能力”，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)在基礎(chǔ)建設(shè)、接入能力、應(yīng)用場(chǎng)景等方面做出了部署，物聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)通信將對(duì)推進(jìn)數(shù)字中國(guó)建設(shè)提供有力支撐。
北京交通大學(xué)信息通信網(wǎng)絡(luò)研究所教授王公仆指出，物聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展之下仍存在著技術(shù)和制度挑戰(zhàn)，面臨著能源、成本、互聯(lián)互通三方面有待突破的瓶頸。在能源方面，有源物聯(lián)網(wǎng)供能不便捷，缺乏可靠性;在成本方面，射頻部件成本高，導(dǎo)致利潤(rùn)驅(qū)動(dòng)不足;在連接方面，目前缺乏互聯(lián)架構(gòu)，信息孤島依然存在。
無(wú)源反向散射通信的興起是物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵性代表技術(shù)，能夠助力物聯(lián)網(wǎng)突破在能源和成本方面的瓶頸。無(wú)源反向散射通信能夠通過(guò)泛在無(wú)線信號(hào)獲得能量，其傳感器無(wú)需電池和貴重射頻部件的支持，具備無(wú)電池、低成本、易部署、易維護(hù)的優(yōu)勢(shì)，但也存在著通信距離短、互聯(lián)難的缺點(diǎn)。對(duì)此，與蜂窩網(wǎng)絡(luò)融合的無(wú)源反向散射通信技術(shù)能夠解決上述痛點(diǎn)，擴(kuò)大通信距離，增強(qiáng)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)低功耗、低成本、易維護(hù)、廣接入的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)，在智能家居、物流跟蹤、環(huán)境監(jiān)測(cè)、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
盡管如此，與蜂窩網(wǎng)絡(luò)融合的無(wú)源反向散射通信提出了全新的技術(shù)挑戰(zhàn)。王公仆將其概括為五方面，分別是信號(hào)微弱、信道復(fù)雜、干擾多樣、異構(gòu)組網(wǎng)、設(shè)備接入難。業(yè)界在著手攻堅(jiān)之時(shí)必然會(huì)讓無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生全新活力。
OPPO高級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究員 徐偉杰
演講主題：《AmbientpowerenabledloT標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展與展望》
隨著國(guó)內(nèi)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)首次迎來(lái)“物超人”這一歷史性時(shí)刻，千億級(jí)蜂窩物聯(lián)的未來(lái)已經(jīng)不再遙遠(yuǎn)。OPPO高級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究員徐偉杰表示，很多物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如NB-IoT、MTC、5G Redcap等，在功耗、體積、成本、時(shí)延、連接數(shù)、吞吐量等方面都各具特色，滿足了不同場(chǎng)景下從無(wú)到有的需求，具有各自的細(xì)分市場(chǎng)。而隨著零功耗物聯(lián)網(wǎng)(Ambient IoT)技術(shù)的逐漸成熟，受限于環(huán)境和成本的這部分市場(chǎng)將由其來(lái)滿足，零功耗物聯(lián)網(wǎng)也將與現(xiàn)有的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)、RFID等技術(shù)形成良好互補(bǔ)。
當(dāng)前，零功耗物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)全面展開，3GPP/IEEE均在研發(fā)零功耗物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其中，3GPP SA1項(xiàng)目于今年2月正式立項(xiàng)，討論有關(guān)零功耗物聯(lián)網(wǎng)的場(chǎng)景與需求，目前已經(jīng)通過(guò)了較多的用例(use case)。
在To B領(lǐng)域，用例包括自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)物流、醫(yī)療器械管理與定位、智能電網(wǎng)、智能制造供應(yīng)鏈管理、智慧機(jī)場(chǎng)/港口、通信基站機(jī)房監(jiān)測(cè)、鮮花銷售、智慧養(yǎng)殖等.以智慧養(yǎng)殖場(chǎng)景為例，使用零功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備檢測(cè)動(dòng)物的體溫、活動(dòng)量等，從而判斷身體狀況是否異常，防止疾病傳染造成更大的損失。
在To C領(lǐng)域，用例包括智能家居、遠(yuǎn)程尋物、定位/測(cè)距、智慧洗衣等，以智慧洗衣為例，通過(guò)在衣物上添加無(wú)源標(biāo)簽，使洗衣機(jī)可以自動(dòng)讀取服裝的材質(zhì)等信息，進(jìn)而精確設(shè)置洗衣模式、時(shí)間、水溫等，提升用戶的生活質(zhì)量。
從用例可以看出，零功耗物聯(lián)網(wǎng)的功能需求可以分為三類：識(shí)別、感知、定位。以室內(nèi)定位的場(chǎng)景為例，在逛商場(chǎng)時(shí)尋找目標(biāo)店面或在地下停車場(chǎng)找到空閑車位都是常見的用戶痛點(diǎn)，但借助于零功耗物聯(lián)網(wǎng)，在室內(nèi)各處部署定位參考標(biāo)簽，再通過(guò)這些標(biāo)簽與智能手機(jī)進(jìn)行通信，獲得手機(jī)和標(biāo)簽的相對(duì)位置，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的定位。利用這種方法，僅需低廉的價(jià)格即可實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽的密集部署，標(biāo)簽本身也免電池免維護(hù)，與此同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)較高的定位精度。
此外，徐偉杰還表示，零功耗物聯(lián)網(wǎng)作為下一代的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將成為物聯(lián)網(wǎng)的另一座基石，雖然零功耗物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)存在重要技術(shù)挑戰(zhàn)，但產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界、垂直行業(yè)正在通力合作解決相關(guān)問題。預(yù)計(jì)3-4年內(nèi)，零功耗物聯(lián)網(wǎng)在3GPP/IEEE兩大體系內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)均將成熟并發(fā)布。
北京理工大學(xué)教授 于季弘
演講主題：《OFDM子載波反向散射通信》
北京理工大學(xué)教授于季弘表示，生產(chǎn)和生活的很多場(chǎng)景都對(duì)于萬(wàn)物互聯(lián)有著迫切的需求，高精度傳感、高中低速物聯(lián)等因而在數(shù)量上出現(xiàn)了爆發(fā)性增長(zhǎng)，從而導(dǎo)致能源消耗巨大、維護(hù)成本過(guò)高、工業(yè)上部署傳感器的意愿在逐年降低。
對(duì)于無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，通過(guò)太陽(yáng)能/光能、動(dòng)能、磁能等無(wú)線化能量供給方式，即可實(shí)現(xiàn)物聯(lián)終端的無(wú)源化。此外，疊加我國(guó)“雙碳”的戰(zhàn)略目標(biāo)，無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備無(wú)需更換電池和能耗低、避免廢棄電池等優(yōu)點(diǎn)，都成為提升物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)綠色化的關(guān)鍵。
于季弘教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期研究利用反向散射通信賦能無(wú)源物聯(lián)的相關(guān)課題，可以通過(guò)低復(fù)雜度調(diào)制方法，如進(jìn)行幅度調(diào)制和頻率調(diào)制來(lái)控制反射系數(shù)和方波頻率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)低功耗的反向散射通信。
通常，環(huán)境反向散射傳輸系統(tǒng)可以分為適用于特定激勵(lì)源和適用于多種激勵(lì)源兩大類別，OFDM體制可以支撐更高速率反向反射通信，目前已有的工作大都集中在OFDM相位/幅度反向散射通信，尚無(wú)OFDM調(diào)頻反向散射通信系統(tǒng)。同時(shí)，現(xiàn)有的OFDM反向散射通信也存在一些缺點(diǎn)，以O(shè)FDM調(diào)相反向散射系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)對(duì)同步精度要求高，對(duì)采樣時(shí)間誤差和頻率偏移誤差容忍度較低等。
面對(duì)這一系列問題，于季弘教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)了基于OFDM子載波反向散射的SubScatter系統(tǒng)，使得OFDM符號(hào)可以攜帶log2N比特的信息，進(jìn)一步降低了對(duì)精度的要求，可容忍0.8μs的同步誤差，也可以兼容更大的STO和CFO。SubScatter的總體方案可以分為兩大方面，在調(diào)制時(shí)采用了子載波移位鍵控技術(shù)(SSK)和串聯(lián)移頻率技術(shù)(TFS)，在解調(diào)時(shí)采用了相關(guān)解碼技術(shù)。在性能測(cè)試的結(jié)果上，SubScatter系統(tǒng)的抗噪聲和抗干擾能力都優(yōu)于現(xiàn)有的反向散射通信系統(tǒng)。
