深度解析无源物联网,它距离千亿级的目标还有多远?( 二 )


关于无源物联网的技术可行性 , 笔者与行业的资深人士也有过交流 。
从技术角度来说 , 无源物联网也不是啥新鲜概念 , RFID就是一种很成熟的无源物联网技术 , 并且每年的出货量都有数百亿的级别 。
无线电波的无源物联网的方案主要分为吸收无线电供电环节与发射信号被接收机接收这两个环节 。
先说从无线电信号获取能量环节 , 这个环节最关键的器件就是天线 , 天线获取电磁能力按照技术种类的区别主要分为两类 。
一类是感应耦合 , 天线的形状为线圈 , 电磁能量的传送是在感应场区域(似稳场)中完成 , 因此工作的距离就会很近 , 比如NFC(高频RFID的一种)的工作距离就小于10cm , 低频RFID(125kHz-132kHz)与高频RFID(13.56MHz)的天线就采用的这种方式 。
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线圈型RFID天线图
第二类为微波辐射系统 , 电磁能量的传送是在远场区域(辐射场)中完成 , 因此天线的种类主要是偶极子天线和微带天线 , 远场辐射天线通常是谐振式的 。
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(a)标签偶极子天线(b)阅读器平板微带天线
UHFRFID、蓝牙、wif等通信技术的无源物联网方案的天线是采用这种方式才能有更远的工作距离 , (主要是取电的距离) 。
再说信号发射方面 , 当电子元器件获取了正常的工作电流 , 其发射信号的距离与方式就与有源物联网没有区别了 。
所以 , 在无源物联网方案中 , 最大的技术难点就是如何去获取工作电流 , 因为电磁能量的密度随着距离的变远衰减很多 , 因此 , 获取能量的距离就是无源物联网方案的工作距离 。
在实际应用中 , 无源物联网方案都会尽量采用工作电流很低的元器件 , 如果工作频次不是很高 , 但元器件的工作电流又相对较高的话 , 可以通过加电容储存一定的电量 , 再通过电容放电的形式进行工作 。
很明显 , 周围微弱环节的蓝牙或者wifi信号是无法实现能量供给的 , 一般需要单独加一个能量源 , RFID系统中是读写器提供能量源 , 蓝牙或者wifi方案也需要单独的基站或者类似的装置 。
所以 , 典型的无源物联网系统工作流程为:
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4无源物联网的商业可行性
除了技术可行性 , 无源物联网的商业可行性又如何呢?
目前RFID是一种非常成熟的无源物联网技术 , 不论是低频、高频还是超高频都有了大规模的应用 , 其中数量最大的当属超高频RFID , 其标签全球出货量每年已经达到接近200亿的级别 , 而中国市场也是RFID最重要的地区 。
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在无源RFID方案中 , 读写器不仅提供能量 , 还负责接收标签发射的信号 , 因此 , 无源RFID需要额外增加读写器成本 。
不过NFC是其中的一个变数 , 因为目前NFC已经成为了智能手机的标配 , 因此 , 在NFC方案中 , 很多应用场景只需要考虑标签成本 , 而不用考虑读写器成本 。
所以 , NFC在很多偏消费类场景中比较适用 , 比如高端白酒、珠宝等贵重物品的防伪溯源 , 以及一些锁类或者门禁类场景 , NFC都有了广泛的应用 , 不过NFC最致命的弱点就是工作距离短 。