物聯網的未來Passive IoT

2023年宏文第二十篇，總結Passive IoT技術的信息。我們在之前文章5G 的應用場景及其性能需求中提到ITU為5G所定義的三大場景：

5G的未來在于垂直行業(yè)的場景，也就是物聯網以及URLLC的場景。而不是作為4G升級版的eMBB。而其中的物聯網更是超大規(guī)模的應用場景。當今全球的終端發(fā)展狀況如下，從中可看到非移動終端的物聯網蜂窩用戶已經被物聯網終端數量超越：

而隨著物聯網的規(guī)模擴大，其中的最大的問題是終端芯片模組的電池問題，其維護及更新成為限制規(guī)模的主要因素。本文所提到的Passive IoT的Passive在這里翻譯成無源，即不需要電池供應電源的IoT技術。早期的IoT物聯網技術的終端芯片組是通過電池供電的。這也是早期IoT技術的運行時長要求15年左右的原因。作為海量用戶的IoT終端進行電池更換，更新，維護等工作是個非常繁重的工作。而且與國家倡導的節(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。當前的IoT技術可分類如下：

現有技術無法滿足不具備電池供電場景的要求，電池供電的有源節(jié)點在很多部署場景中受限很多。這就催生多項創(chuàng)新的技術來探討使用無源的IoT技術。無源的IoT技術能夠擁有遠高于有源低功耗IoT網絡技術的節(jié)點規(guī)模，長遠看來必然會成為IoT部署的主力軍。

Passive IoT所采用的的技術分為三個方面：

我們說，passive IoT作為無源IoT技術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)境自動吸收采集能量并轉化成能夠用于IoT節(jié)點工作的能量。這些能量轉換模塊從周圍環(huán)境吸取能量并進行轉換，這些轉換的能量可以直接使用也可以存起來以備未來使用。此外還需要慣例系統(tǒng)對獲取能量部分進行管理和優(yōu)化。這些能量可包括太陽能、震動動能、熱能、射頻等。Passive IoT的另一個核心關鍵的技術是反向散射通信技術，基本思路是利用射頻信號反向散射的技術原理，使用極低功耗調制傳輸技術。反向散射技術已經廣泛用于射頻識別RFID中。對于低功耗計算，也就是極低功耗的計算。通過低功耗計算芯片完成。5G-A在研究并定義新的Passive IoT技術，此類passive IoT終端可分為純無電池類設備和有限儲能能力設備兩大類。其中純無電池設備沒有任何儲能能力，需要完全依靠所吸收的外部能量。而有限儲能能力設備具有一定的儲能能力，但不需要手動更換或充電。無源終端設備可根據能源來源、儲能能力、主動/被動傳輸、功耗等特性劃分設備種類，根據功耗、復雜性、覆蓋范圍、數據速率、定位精度等劃分設備等級，以滿足不同的行業(yè)場景需求。
3GPP在R18中關于Passive IoT的總結提案是RP-212688 。

本文將該提案中的重要部分截取出來供大家參考：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part1.1-1.4的總結

Part2.2??Device Types

-

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！