物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)Passive IoT

2023年宏文第二十篇，總結(jié)Passive IoT技術(shù)的信息。我們?cè)谥拔恼?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/5G/">5G 的應(yīng)用場(chǎng)景及其性能需求中提到ITU為5G所定義的三大場(chǎng)景：

5G的未來(lái)在于垂直行業(yè)的場(chǎng)景，也就是物聯(lián)網(wǎng)以及URLLC的場(chǎng)景。而不是作為4G升級(jí)版的eMBB。而其中的物聯(lián)網(wǎng)更是超大規(guī)模的應(yīng)用場(chǎng)景。當(dāng)今全球的終端發(fā)展?fàn)顩r如下，從中可看到非移動(dòng)終端的物聯(lián)網(wǎng)蜂窩用戶已經(jīng)被物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量超越：

而隨著物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模擴(kuò)大，其中的最大的問(wèn)題是終端芯片模組的電池問(wèn)題，其維護(hù)及更新成為限制規(guī)模的主要因素。本文所提到的Passive IoT的Passive在這里翻譯成無(wú)源，即不需要電池供應(yīng)電源的IoT技術(shù)。早期的IoT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的終端芯片組是通過(guò)電池供電的。這也是早期IoT技術(shù)的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)要求15年左右的原因。作為海量用戶的IoT終端進(jìn)行電池更換，更新，維護(hù)等工作是個(gè)非常繁重的工作。而且與國(guó)家倡導(dǎo)的節(jié)能減排的低碳要求不合拍。因此業(yè)界逐漸在探索不需使用電池供電且降低功耗的IoT技術(shù)。當(dāng)前的IoT技術(shù)可分類如下：

現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法滿足不具備電池供電場(chǎng)景的要求，電池供電的有源節(jié)點(diǎn)在很多部署場(chǎng)景中受限很多。這就催生多項(xiàng)創(chuàng)新的技術(shù)來(lái)探討使用無(wú)源的IoT技術(shù)。無(wú)源的IoT技術(shù)能夠擁有遠(yuǎn)高于有源低功耗IoT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的節(jié)點(diǎn)規(guī)模，長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)必然會(huì)成為IoT部署的主力軍。

Passive IoT所采用的的技術(shù)分為三個(gè)方面：

我們說(shuō)，passive IoT作為無(wú)源IoT技術(shù)并不是其工作不需要能源就能工作，而是其能夠從周圍環(huán)境自動(dòng)吸收采集能量并轉(zhuǎn)化成能夠用于IoT節(jié)點(diǎn)工作的能量。這些能量轉(zhuǎn)換模塊從周圍環(huán)境吸取能量并進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這些轉(zhuǎn)換的能量可以直接使用也可以存起來(lái)以備未來(lái)使用。此外還需要慣例系統(tǒng)對(duì)獲取能量部分進(jìn)行管理和優(yōu)化。這些能量可包括太陽(yáng)能、震動(dòng)動(dòng)能、熱能、射頻等。Passive IoT的另一個(gè)核心關(guān)鍵的技術(shù)是反向散射通信技術(shù)，基本思路是利用射頻信號(hào)反向散射的技術(shù)原理，使用極低功耗調(diào)制傳輸技術(shù)。反向散射技術(shù)已經(jīng)廣泛用于射頻識(shí)別RFID中。對(duì)于低功耗計(jì)算，也就是極低功耗的計(jì)算。通過(guò)低功耗計(jì)算芯片完成。5G-A在研究并定義新的Passive IoT技術(shù)，此類passive IoT終端可分為純無(wú)電池類設(shè)備和有限儲(chǔ)能能力設(shè)備兩大類。其中純無(wú)電池設(shè)備沒(méi)有任何儲(chǔ)能能力，需要完全依靠所吸收的外部能量。而有限儲(chǔ)能能力設(shè)備具有一定的儲(chǔ)能能力，但不需要手動(dòng)更換或充電。無(wú)源終端設(shè)備可根據(jù)能源來(lái)源、儲(chǔ)能能力、主動(dòng)/被動(dòng)傳輸、功耗等特性劃分設(shè)備種類，根據(jù)功耗、復(fù)雜性、覆蓋范圍、數(shù)據(jù)速率、定位精度等劃分設(shè)備等級(jí)，以滿足不同的行業(yè)場(chǎng)景需求。
3GPP在R18中關(guān)于Passive IoT的總結(jié)提案是RP-212688 。

本文將該提案中的重要部分截取出來(lái)供大家參考：Part1.1：Use cases and Scenarios

3GPP討論組各廠家的輸入：

Part1.2：Existing Solutions and Motivation for Passive IoT in 3GPP

Part1.3:Design Targets and Areas for Enhancement

Part1.4:?Other?Aspects

Part2.1:根據(jù)part1.1-1.4的總結(jié)

Part2.2??Device Types

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Part2.3?Structure of a Potential Study in 3GPP

Part2.4?Areas/Objectives for a Potential Study in 3GPP

Part4:Final Round

Part5：Summary and Conclustions

References[1] RP-212608, ”RAN Chair’s Summary for RAN Release 18”, RAN Chair[2] RP-212657, ”Additional Guidance on RAN Rel-18 Email Discussion during October 20th to 29th”, RAN?Chair[3] RWS-210659, ”Summary of RAN Rel-18 Workshop”, RAN Chair[4] RP-211665, ”Moderator’s summary for discussion [RAN93e-R18Prep-15] Additional RAN1/2/3 candidate?topics, Set 2”, RAN1 Vice-Chair (Ericsson)

好好讀書！