物联网的未来Passive IoT

2023年宏文第二十篇，总结Passive IoT技术的信息。我们在之前文章5G 的应用场景及其性能需求中提到ITU为5G所定义的三大场景：

5G的未来在于垂直行业的场景，也就是物联网以及URLLC的场景。而不是作为4G升级版的eMBB。而其中的物联网更是超大规模的应用场景。当今全球的终端发展状况如下，从中可看到非移动终端的物联网蜂窝用户已经被物联网终端数量超越：

而随着物联网的规模扩大，其中的最大的问题是终端芯片模组的电池问题，其维护及更新成为限制规模的主要因素。本文所提到的Passive IoT的Passive在这里翻译成无源，即不需要电池供应电源的IoT技术。早期的IoT物联网技术的终端芯片组是通过电池供电的。这也是早期IoT技术的运行时长要求15年左右的原因。作为海量用户的IoT终端进行电池更换，更新，维护等工作是个非常繁重的工作。而且与国家倡导的节能减排的低碳要求不合拍。因此业界逐渐在探索不需使用电池供电且降低功耗的IoT技术。当前的IoT技术可分类如下：

现有技术无法满足不具备电池供电场景的要求，电池供电的有源节点在很多部署场景中受限很多。这就催生多项创新的技术来探讨使用无源的IoT技术。无源的IoT技术能够拥有远高于有源低功耗IoT网络技术的节点规模，长远看来必然会成为IoT部署的主力军。

Passive IoT所采用的的技术分为三个方面：

我们说，passive IoT作为无源IoT技术并不是其工作不需要能源就能工作，而是其能够从周围环境自动吸收采集能量并转化成能够用于IoT节点工作的能量。这些能量转换模块从周围环境吸取能量并进行转换，这些转换的能量可以直接使用也可以存起来以备未来使用。此外还需要惯例系统对获取能量部分进行管理和优化。这些能量可包括太阳能、震动动能、热能、射频等。Passive IoT的另一个核心关键的技术是反向散射通信技术，基本思路是利用射频信号反向散射的技术原理，使用极低功耗调制传输技术。反向散射技术已经广泛用于射频识别RFID中。对于低功耗计算，也就是极低功耗的计算。通过低功耗计算芯片完成。5G-A在研究并定义新的Passive IoT技术，此类passive IoT终端可分为纯无电池类设备和有限储能能力设备两大类。其中纯无电池设备没有任何储能能力，需要完全依靠所吸收的外部能量。而有限储能能力设备具有一定的储能能力，但不需要手动更换或充电。无源终端设备可根据能源来源、储能能力、主动/被动传输、功耗等特性划分设备种类，根据功耗、复杂性、覆盖范围、数据速率、定位精度等划分设备等级，以满足不同的行业场景需求。
3GPP在R18中关于Passive IoT的总结提案是RP-212688 。

本文将该提案中的重要部分截取出来供大家参考：Part1.1：Use cases and Scenarios

3GPP讨论组各厂家的输入：

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:根据part1.1-1.4的总结

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)

好好读书！