无源物联网,顾名思义,就是没有“源”的物联网。“源”,就是电源、能量源。搞过承载网的朋友,对“无源”肯定非常熟悉。我们常说的无源光网络(PON)、无源波分(WDM),都涉及到“无源”。说白了,无源,就是不接外部电源、不带电池。无源物联网,不是网络无源,而是终端节点无源。也就是说,网络没啥变化,而连入网络的终端节点设备,不带电源线,也没有内置电池。那么,问题来了。终端节点设备,有传感器需要产生数据,有芯片需要计算,有模组需要收发信号。没有电源,谁来提供干活的能量呢?
其实,所谓“无源”,并不是终端节点不用电,而是换了一种获取电(能量)的方式。大家应该很快会想到,太阳能,就是一种获取电(能量)的常用方式。通过光伏面板,将太阳能转化成电能,储备使用。除了太阳能之外,还有动能和热能。例如,有的共享单车,就带有发电模块。你踩踏板的时候,就给智能车锁充了电。还有一些遥控器,采用按压式发电。你按的时候,通过机械力产生材料形变,动能变成电能,驱动设备工作。
注意!上述所说的太阳能、动能、热能,都不是我们今天“无源物联网”的讨论重点。现在大家热议的“无源物联网”,主要是指基于无线电磁能量捕捉技术的物联网。也就是说,是指物联网终端通过采集网络侧发射过来的无线电波,捕捉和收集能量的物联网技术。
说到这里了,大家想到了啥?我想很多人一定想到了RFID射频识别,我们俗称的rfid电子标签,就采用了RFID技术。RFID的原理很简单,当标签靠近阅读器后,接收阅读器发出的射频信号,产生感应电流,获得能量。通过这点能量,标签发送信息,实现与阅读器的通信。除了RFID之外,我还想到了一个技术。那就是小米推出的隔空无线充电技术。 其实,RFID,就是一种无源物联网。现在,在RFID的基础上,无源物联网希望进一步延伸,扩展基于Wi-Fi、蓝牙、3G、4G甚至5G通信技术的无源互联。
大家都知道,RFID是非常成熟的技术。RFID之所以能够正常工作,较关键一点在于,标签和阅读器的距离很近。距离越远,电磁能量的密度越低,获取能量的难度越大。RFID属于感应耦合,天线的形状是线圈,电磁能量的传送,是在感应场区域内完成的,距离很短。Wi-Fi、蓝牙工作距离远大于RFID,3G/4G/5G更远。这就不是感应场,而是辐射场。辐射场采用的天线技术,主要是偶较子天线或微带天线。想要在辐射场中,借助这些天线完成电磁能量的传送,难度较大。在以前,这都是不可想象的事情。现在,随着半导体技术的进步,终端芯片的功耗降低到mW级甚至更低,再加上能量转换技术的不断升级,才让远距离通信技术的能量捕获和使用成为一种可能性。