作者:智次方·挚物产业研究院

物联网智库 原创


导读

无源物联网的发展可以说已经成为未来物联网发展的一条主路径。智次方·挚物产业研究院是最早一批关注无源物联网这一技术方向的专业研究机构,基于对技术发展的长期追踪以及行业应用的深度调研,挚物产业研究院发布了业内首份《无源物联网产业发展白皮书》,对其发展态势进行了深入分析。

工信部发布的数据显示,截至今年8月末,三家基础电信运营企业发展蜂窝物联网终端用户的数量已超过了移动电话用户总数,达到了16.98亿户,国内蜂窝物联网产业迎来了“物超人”这一历史性时刻,千亿级蜂窝物联的未来已经不再遥远。 


然而,物联网产业目前仍有很多场景无法支持安装电池,同时某些物联网终端还面临着苛刻的成本、体积的压力。但随着终端连接数的攀升,供电问题亟待解决,而这也为无源物联网的发展提供了优渥的成长环境。某种意义上,无源物联网的发展已经成为未来物联网发展的一条主路径。


智次方·挚物产业研究院是最早一批关注无源物联网这一技术方向的专业研究机构,基于对技术发展的长期追踪以及行业应用的深度调研,挚物产业研究院发布了业内首份《无源物联网产业发展白皮书》,对其发展态势进行了深入分析。


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无源物联网兴起的背景和愿景

海量物品受限于成本刚性、分布广泛、灵活移动、极端场景等制约,难以基于传统“有源”技术路线实现连接。在千亿级万物智联发展驱动和“双碳”目标引导下,无源物联网逐渐兴起,并致力于成为千亿级万物智联的主要技术方案,其技术及应用发展的进程,或将决定万物智联目标的实现程度和速度。


无源物联网的定义、特点和优势

“无源物联网”是指接入网络的终端节点设备,在不带电源线和无内置电池的情况下,实现数据的采集、传输和分布式计算等功能。不带电源线、无内置电池,并非终端节点设备无需能量,而是换了一种获取能量的方式,变为主要从环境中获取微能量支持自身正常运转。


通过技术创新,减少对人工能源的依赖,转为从自然中获取能量,无源物联网开创出一种在自供能、低功耗工作基础上的能源自给自足的物联网新运转模式。微能自供、极致能效、绿色环保和广泛适用是无源物联网的四大特点和优势。

无源物联网的三大底层技术

无源物联网的工作主要依赖于环境能量采集、低功耗计算和低功耗通信三大底层技术。


  • 环境中采集能量的方式主要包括光能采集、振动能量采集、温差转换能量采集以及无线电射频能量采集四种。目前,无线射频能量采集最为业界关注,终端节点通过采集、管理及应用RFID、NFC、蓝牙、Wi-Fi、5G、LoRa等射频能量的方式来驱动自身工作。其中,核心是将射频能量转换为直流能量。

  • 低功耗计算技术通过选择低功耗芯片,同时配合简单编码和调制、完成简化的低压驱动电路设计以及低功耗接收机等,实现低功耗运行。

  • 低功耗通信技术目前主要依靠反向散射方式,对接收到的射频信号进行反射以传输数据。展望未来,环境反向散射通信有望成为使能低功耗通信的一项更有前途的技术,有效解决传统反向散射技术存在的传输距离短、对专用读写器依赖度高、存在较强的系统自干扰和互干扰、被动性操作导致自动化管理难等问题。

无源物联网产业发展现状

无源物联网产业目前处于发展初期,产业规模小,多个技术路线仍处于探索阶段。无源物联网产业链上游的硬件产品由于可以与传统物联网复用,因此目前无源物联网产业链上游的企业数量较多。在中下游,由于服务和产品的成熟度较低,应用场景还处于探索拓展阶段,因此,相应环节的解决方案供应商/集成商和终端客户数量较少。总体上看,无源物联网产业链从上游、中游到下游各环节的企业数量呈现倒金字塔结构,这也是一个产业处于探索发展初期的典型特征。


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图表1 无源物联网产业链结构
来源:挚物产业研究院

无源物联网产业发展前景展望

从应用场景上,目前以光能采集、震动能采集、温差能采集以及射频能采集为主的四种无源物联网采能方式中,除了基于RFID和NFC的射频能采集技术相对成熟,已进行较大规模应用外,其余几种采能方式尚处于研究阶段,或者正在若干场景下进行小规模应用探索。展望未来,无源技术有望迎来环境能量采集的研究突破,叠加低功耗计算和通信技术优化,将不断满足更多应用场景的连接需求。智次方·挚物产业研究院对未来近十年不同的无源技术路线在各典型应用场景中的发展成熟度进行了预判,详情如下:


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图表2 无源物联网技术及应用场景发展成熟度曲线
来源:挚物产业研究院

从技术路线上,为更好地展望无源物联网未来的发展趋势,预判其发展节奏,智次方·挚物产业研究院还首创了无源物联网产业成熟度评估模型,由评估指标体系和评估张力图两部分构成。其中,评估指标体系主要涵盖技术成熟度、应用广度以及市场规模量级三个指标。

根据三项指标进行综合评估,至2025年,光能采集、振动能量采集以及温差能量采集三种技术路线的市场规模均为千万元级。在无线射频能量采集技术路线下,RFID基于其成熟的技术和广泛的应用,市场规模将稳定在百亿元级;基于NFC的无源物联网市场规模将在亿元级;基于蓝牙、Wi-Fi的无源物联网技术开始从理论研究阶段迈向市场,形成十万元级市场规模;而以5G为代表的蜂窝无源物联网技术预计在2030年前后有望形成亿元级市场规模。

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图表3 无源物联网产业成熟度评估指标表
来源:挚物产业研究院

从产业发展上,展望未来,无源物联网依托低功耗、低成本、小体积、易部署、免维护等优势,将逐步在远距离、高速率和通用性等方面发力,广泛拓展和丰富物联网应用场景,持续扩大物联网市场规模。智次方·挚物产业研究院根据无源物联网产业发展成熟度评估模型对各技术路线的评估预判,汇总后形成对无源物联网总体市场规模的预测。预计2025年前后,无源物联网的市场规模将在310-510亿元间,预测值中位数为410亿元;在2030年前后,市场规模预测值在435-615亿元间,中位数为525亿元。

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图表4 无源物联网市场规模预测
来源:挚物产业研究院


一图读懂《无源物联网产业发展白皮书(2022)》

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