Es wird gesagt, dass dies eine Ära des IOT . ist(Internet von allem), und viele Produkte sind mit dem Internet der Dinge verbunden, aber kann wirklich alles auf der Welt mit dem Internet verbunden werden?
Das ist offensichtlich unmöglich! Viele Express-Pakete, Kleidung, usw. haben Anforderungen an das Online-Management, aber sie verfügen derzeit nicht über die Qualifikationen, um auf das Internet der Dinge zuzugreifen.
warum ist das so?
Wir wissen, dass jedes Online-Objekt mit Strom versorgt werden muss, um den Prozess der Datenerfassung abzuschließen, Übertragung und Berechnung.
Heutzutage, mit der Entwicklung der passiven Internet-of-Things-Technologie, es ist möglich, dass solche Dinge in die Online-Welt eintreten.
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Was ist das passive Internet der Dinge?
Das sogenannte passive Internet of Things bezeichnet das Internet der Dinge ohne “Quelle”. Dies “Quelle” bezieht sich auf Strom und Energiequellen.
Das “passives Internet der Dinge” was jetzt viel Aufmerksamkeit erregt hat, sind im Wesentlichen passive Endknoten. Sie haben keine Stromkabel und keine eingebauten Batterien, sondern Energie aus der Umwelt beziehen. Zum Beispiel, das Internet der Dinge basierend auf der drahtlosen Technologie zur Erfassung elektromagnetischer Energie. Passive IoT-Terminals erfassen und sammeln Energie, indem sie von der Netzwerkseite emittierte Funkwellen sammeln, um die Datenerfassung abzuschließen, Übertragung und verteiltes Rechnen.
Eigentlich, das passive Internet der Dinge wurde vor einigen Jahren vorgeschlagen. Nach den verfügbaren Daten zu urteilen, es lässt sich zurückverfolgen 2014 so früh wie 2014. Die National Natural Science Foundation of China hat das Schlüsselprojekt offiziell gestartet “Grundlegende Theorie und Schlüsseltechnologien von passiven Sensornetzwerken” mit einem Förderbetrag von 3.5 Millionen Yuan. Ein realistischerer Weg.
jedoch, in den frühen Jahren, viele Leute hielten das passive Internet der Dinge für Unsinn. Warum denkst du, dass es jetzt machbar ist??
Denn mit dem Fortschritt der Halbleitertechnologie, die Leistungsaufnahme von Terminalchips wurde auf mW oder sogar noch niedriger reduziert, gepaart mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Energieumwandlungstechnik, die Energieerfassung und Nutzung der Fernkommunikationstechnologie ist Realität geworden.
Warum brauchen wir passives IoT?
Im echten Leben, Wir sind an die Existenz von Elektrizität gewöhnt, und kann den starken Unterschied zwischen aktiven und passiven Produkten nicht spüren. jedoch, für jedes Objekt in der IoT-Welt, Macht ist unverzichtbar. Für das IoT-Terminal ist es genauso wie für den Menschen Luft und Wasser.
Der Mensch kann ohne viel Aufwand Luft haben, aber IoT-Terminals haben möglicherweise keinen Strom.
Auf der einen Seite, aufgrund von Kostenbeschränkungen oder Produktvolumen, das Objekt selbst hat nicht die Voraussetzungen für eine Batteriestromversorgung.
Auf der anderen Seite, Objekte mit Online-Anforderungen werden durch Faktoren wie ihre weite Verbreitung und die Notwendigkeit, sich flexibel zu bewegen, eingeschränkt, was den Batteriewechsel in vielen Anwendungsterminals erschwert oder nicht direkt mit Batterien betrieben werden kann.
Aus Sicht des Entwicklungstrends der Internet-of-Things-Anbindung, vor allem angesichts der Nachfrage nach “online” einer Vielzahl von Objekten, es muss in a realized realisiert werden “passiv” Form. Deshalb, passive Internet-of-Things-Technologie wird eine wichtige treibende Kraft sein.
Zum passiven Internet der Dinge, seine Energiequellen können Licht sein, 4G, 5G-Signale, usw., und sogar die Verformung von Objekten kann Mikroenergie erzeugen, die genutzt werden kann. Deshalb, die Realisierung des passiven Internets der Dinge lässt sich in folgende drei Wege einteilen:
Die erste ist das Sammeln von Solarstrom;
Der zweite Typ ist die Stromerzeugung vom Presstyp;
Der dritte Typ ist die Umwandlung von Radiowellenenergie, die RFID sammelt, NFC, Bluetooth, 4G, 5G, WiFi und andere Funkwellenenergie in der Umgebung und wandelt sie in elektrische Energie um. Dies ist auch die am meisten betroffene Methode des passiven IoT, weil ein normal funktionierendes IoT-Gerät normal funktionieren muss, zusätzlich zur Gewinnung von Arbeitsenergie, es muss auch Daten über Funksignale übertragen. Auf diese Weise, passive IoT-Terminals können nicht nur Energie gewinnen, sondern auch Signale senden, und gleichzeitig, die Kosten und die Größe können sehr niedrig sein.
Welche passiven IoT-Anwendungen haben wir gesehen?
In den letzten Jahren, das passive IoT entwickelt sich lautlos, und vor kurzem hat es wieder die Aufmerksamkeit der Branche auf sich gezogen. Es ist als ein weiteres neues bekannt “Auslauf” in der IoT-Branche in 2021 nach Kat.1.
Dies ist nicht ohne Zusammenhang mit der rasanten Entwicklung verschiedener Kommunikationstechnologien. Heutzutage, das passive Internet der Dinge wird weiter ausgebaut, Erweiterung der passiven Verbindung auf Basis von Bluetooth, Wi-Fi, LoRa, NB-IoT, und 5G-Kommunikationstechnologien. Das Modell in der Abbildung unten über das zukünftige Hoch, IoT-Verbindungsanforderungen mit mittlerer und niedriger Geschwindigkeit sind ein sehr typisches Modell in der Branche.
Wir wissen, dass das Aufkommen von LPWAN offiziell die Ära der groß angelegten Entwicklung des batteriebetriebenen Internets der Dinge eröffnet hat, und löste die Marktnachfrage nach stromsparendem Internet der Dinge mit zig Milliarden Verbindungen, und die Schmerzpunkte von Hunderten von Milliarden passivem Internet der Dinge sind das nächste Problem, das gelöst werden muss. Auch dem passiven Internet der Dinge wurde Aufmerksamkeit geschenkt. Als Ergebnis, das Modell in der Abbildung oben hat sich geändert.
In unserem täglichen Leben, wir sind von diversen Funksignalen umgeben. Obwohl die Energie, die durch diese Signale gesammelt werden kann, sehr gering ist, es reicht für die Arbeit einer großen Anzahl passiver IoT-Knoten, und das Signal kann verwendet werden, um die Datenrückgabe zu realisieren.
Man kann sagen, dass die passive IoT-Technologie die Basis der “Pyramide” von IoT-Verbindungen. So, Was sind die Anwendungen in der Basis dieser IoT-Verbindungspyramide??
Passives IoT auf Basis von RFID
Momentan, Die RFID-Technologie ist die bekannteste und am weitesten verbreitete passive Internet-of-Things-Technologie, und das prinzip ist ganz einfach. Wenn sich der RFID-Tag in der Nähe des Lesegeräts befindet, es empfängt das vom Leser gesendete Funkfrequenzsignal, erzeugt einen induzierten Strom, und gewinnt Energie. Durch diese kleine gesammelte Energie, der Tag sendet Informationen und realisiert die Kommunikation mit dem Leser.
Momentan, der Versand von passiven IoT-Produkten dieses Programms hat das Niveau von mehreren zehn Milliarden pro Jahr erreicht. NFC, als eine Art Hochfrequenz-RFID, ist bei Smartphones schon fast zur Standardkonfiguration geworden, und kann auch als typische Anwendung der passiven IoT-Technologie angesehen werden.
Passives IoT basierend auf Bluetooth
Passive Bluetooth-Low-Energy-Sensor-Tags können auch die Erfassung abschließen, Speicherung und Kommunikation ohne Stromversorgung. Das Tag sammelt die umgebende Hochfrequenzenergie, um es mit Strom zu versorgen, und verwendet diese Energie, um die eindeutigen Identifikationscodedaten und Sensorwerte des Tags zu senden. Ein Start-up-Unternehmen namens Wiliot, Sein Produkt ist ein passiver Bluetooth-Low-Energy-Sensor-Tag, weil es keine externe Batterie benötigt, die Größe des Produkts ist also nur die Größe einer Briefmarke, kann einfach auf verschiedene Gegenstände geklebt werden.
Passives IoT basierend auf WiFi
Das Prinzip dieses Schemas besteht darin, die Rückreflexions-Kommunikationstechnologie des Hochfrequenzsignals zu verwenden. Wenn der nahegelegene WLAN-Router das Hochfrequenzsignal mit relativ hoher Leistung überträgt, der passive IoT-Knoten absorbiert das Hochfrequenzsignal und moduliert den Antennenreflexionskoeffizienten, um die Sensorinformationen zu übertragen.
Diese Technologie wurde bereits entwickelt 2016 von Forschern der School of Electronic Engineering der University of Washington, und es heißt Passives WLAN. Passive WLAN-Passivknoten verbrauchen nur 14,5 µW und 59,2 µW bei der Übertragung von 1 Mbit/s und 11 Mbit/s, die eine Rücklaufstrecke von . erreichen kann 30 Meter und haben sogar eine gewisse Wanddurchdringungsfähigkeit.
Passives IoT basierend auf LoRa
Im 2017, Forscher der School of Electronic Engineering der University of Washington in den Vereinigten Staaten verwendeten die lineare Spreizspektrum-Technologie, um die passiven Tag-Return-Fähigkeiten zu verbessern und mit kommerziellen Lora-Geräten kompatibel zu sein, um ein Lora-basiertes Reflexionsmodulationssystem zu bilden. Im Test, die Forscher erreichten erfolgreich eine passive Knotenreflexionsmodulation von jeder Position, die durch 475 Meter zwischen HF-Quelle und Empfänger, und erfolgreich Sensorinformationen zurückgegeben; wenn sich der passive Knoten und die HF-Quelle an derselben Position befanden, der am weitesten erreichbare empfänger 2.8 Kilometer.
Passives IoT basierend auf 5G
Zur Unterstützung von passivem IoT über 5G-Mobilfunknetze, eine Schwierigkeit besteht darin, wie passive Endknoten Energie gewinnen, und die andere Schwierigkeit besteht darin, wie man einen Langstrecken-Backhaul erreicht, vor allem letzteres ist schwieriger. Weil die Energie, die das passive Terminal durch verschiedene Methoden erhält, sehr schwach ist, der Rückweg ist zu lang, und das Signal wird schnell abklingen. Momentan, die fortschrittlichste Technologie im Laborstadium kann bereits 5G-Funkenergie in einem bestimmten Frequenzband innerhalb einer Reichweite von 180 Meter, und sammeln etwa 6µW Strom.
Das Layout des passiven IoT im In- und Ausland
Momentan, die Forschung zum passiven IoT steht noch am Anfang. Die schwache und instabile Energie aus der Umwelt, die Zufälligkeit der Energieaufnahme in den Knoten, usw., machen die Verbindung der passiven IoT-Knoten relativ fragil und schwierig, eine kontinuierliche Konnektivität aufrechtzuerhalten. All dies schränkt die Anwendung von passivem IoT . ein.
Nichtsdestotrotz, es gibt noch viele Unternehmen im In- und Ausland, die hart arbeiten. Wie bereits erwähnt, RFID ist derzeit die am weitesten verbreitete und ausgereifte passive IoT-Anwendung.
