助推双碳计划，无源技术或成为下一个万亿蓝海

近期，深圳市科技创新委员会披露了《深圳市科技创新"十四五"规划》相关内容。规划中明确了“20+8”技术主攻方向，即围绕深圳七大战略性新兴产业以及20个产业集群和八大未来产业开展技术攻关。其中，七大战略性新兴产业就提到要在新型传感器领域开展技术攻关。

作为智能制造关键的感知技术，传感器已经逐渐进入小型化、智能化和满足低碳需求的研发阶段。尤其是在近几年双碳政策的驱动下，越来越多的下游厂商也开始重视相关技术的应用。伴随着物联网的兴起，各大厂商也开始后关注无源技术。

虽然无源技术目前更多还是应用于智慧城市、智慧农业、智慧交通等物联网场景，但是在工业领域发展无源技术的应用场景也是趋势所向。

何为无源？

无源技术顾名思义也就是没有电源、能量源，与承载网的无源光网络和无源波分的无源概念类似。因为包括工业物联网在内的物联网领域的部分场景对于低功耗的需求较为旺盛，加上双碳计划的逐步推行，目前无源技术应用较为热门领域主要是集中在物联网领域，可以称为“无源物联网”。

需要指出的是，无源物联网并不是网络无源，而是终端节点无源，也就是说接入网络终端节点设备不带电源线和电池。但是芯片、传感器、模组等节点设备始终都是要用电来收发信号的，所以准确来说这种无源技术实际上是需要获取外部能量，例如太阳能、动能、热能等，而且在智慧路灯、共享单车等领域已经开始应用上述能源形式。

但是，今天所被热议的无源物联网更多的是指基于无线电磁能量捕捉技术，这项技术是通过互联互通的终端利用采集网络侧发射过来的无线电波，捕捉和收集能量。

以这种技术实现无源应用其实早已成熟，在工业和物流场景中已经大量应用，那就是RFID(射频识别)技术。简单来说，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。

不仅是RFID，在蓝牙、WiFi等重要通信技术领域上，很多学术机构都已经做出相关技术模型。美国华盛顿大学电子工程学院层表示，通过对射频信号的反射调制技术，可以实现无源设备供电和传输数据。他们正在研发除了Passive WiFi的无源技术，并进一步将该技术用于LoRa中，实现数百米长距离无源节点传输。

2021年8月，华为常务董事、ICT产品与解决方案总裁汪涛也曾在会议上提出了面向5.5G的无源物联网设想，希望5G网络能够实现无源物联网。

概念先行，挑战仍存

其实关于无源物联网的研究尚属早期，相关技术仍有很多缺点和痛点尚未解决。

1.能量震荡性，能量不再是单一的由高至低的静态变化趋势，因为环境能量不断变化，所以呈现出的将是时高时低的动态状态。

2.节点失衡性，无源物联网节点中能源获取存在随机性和不稳定性，整个网络中能量分布可能并不均衡，也会导致每个节点的差异。

3.能源受限性，无源物联网获取能量的方式不同，采集的环境能量其实非常微弱，一般在纳瓦(nW)到微瓦(μW)级。

4.连接脆弱性，当某些节点的能量低于一定程度时，这些节点会成为孤立节点，导致网络不连通。

另外，在严苛环境下的工业物联网、低成本高容量的物流仓储场景等特殊应用中，仍会面临较大挑战。

根据IDC、Gatner等机构的预测，在物联网发展成熟之际，将会需要416亿块电池来提供所有在线物联网设备收集、分析和发送数据所需的能量，这也引起了一场能源挑战。

但是，目前来看，各应用场景互联互通设备的连接数并不及预期，而且机构对于全球物联网连接数的预期也在不断下调。笔者认为，这种情况的发生有一部分原因要归结于背后供电方案表现出的问题，无法完全满足实际场景应用，主要表现为：供电问题导致的系统风险、维护成本与人力成本在持续走高、使用场所有限、不利于双碳政策落地、布线复杂等。

因此，很大一部分的物联网终端需要一种新的、可持续供电解决方案，而无源物联网也就是解题的根本，因为无源物联网可实现能量的自给自足、极低的维护成本以及极低的持有成本。

另一方面，无源物联网和无源技术的兴起，实际上是全球思维转变的正向反馈，即从制造更多能源到使用更少、利用周围环境能源。从北美制定6G的组织Next G Alliance为例，其聚焦于研发、制造、标准化和市场等多个面向，并积极制定6G国家路线图，确立6G技术核心优先事项。从公开信息得知，该组织也正在将无源的特点加入其6G规划路线中。

从应用场景来看，无源技术行业应用的想象空间是巨大的，几乎涉及到物联网的所有行业皆可应用。例如能源行业的智能水表、智能气表、智能电表等产品通过搭载无源模组，可实现无源化监测及实时预警，具备成本低、部署快、免维护的特点。物流行业的集装箱、快递包裹等产品通过搭载无源微型传感器，可以感知一系列物理和环境数据,并将信息传输至网关、手机或支持低功耗蓝牙(BLE)的设备上,供管理平台参考使用。

无论是双碳推行还是各大物联网场景需求，无源技术都将会成为下一个蓝海市场。不过，无源技术仍然处于早期阶段，与物联网发展类似，将会根据具体场景进行技术和项目落地。