Diz-se que esta é uma era da IOT(Internet de tudo), e muitos produtos estão conectados à Internet das Coisas, mas tudo no mundo pode realmente estar conectado à Internet?
Isso é obviamente impossível! Muitos pacotes expressos, roupas, etc. tem requisitos para gerenciamento online, mas atualmente não têm as qualificações para acessar a Internet das Coisas.
por que é que?
Sabemos que todo objeto online deve ter o suporte de eletricidade para suportá-los para completar o processo de coleta de dados, transmissão e cálculo.
Hoje em dia, com o desenvolvimento da tecnologia passiva da Internet das Coisas, é possível que essas coisas se juntem ao mundo online.
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O que é a Internet das Coisas passiva?
A chamada Internet das Coisas passiva refere-se à Internet das Coisas sem um “fonte”. Esse “fonte” refere-se a fontes de energia e energia.
o “Internet das coisas passiva” que tem recebido muita atenção agora são nós terminais essencialmente passivos. Eles não têm cabos de alimentação e baterias embutidas, mas obter energia do meio ambiente. Por exemplo, a Internet das Coisas baseada na tecnologia de captura de energia eletromagnética sem fio. Terminais passivos de IoT capturam e coletam energia por meio da coleta de ondas de rádio emitidas do lado da rede para completar a coleta de dados, transmissão e computação distribuída.
De fato, a Internet das Coisas passiva foi proposta há alguns anos. A julgar pelos dados disponíveis, pode ser rastreado até 2014 tão cedo quanto 2014. A Fundação Nacional de Ciências Naturais da China lançou oficialmente o projeto-chave “Teoria básica e tecnologias-chave de redes de detecção passiva” com um montante de financiamento de 3.5 milhões de yuans. Um caminho mais realista.
Contudo, Nos primeiros anos, muitas pessoas achavam que a Internet das Coisas passiva era um absurdo. Então, por que você acha que é viável agora?
Porque com o avanço da tecnologia de semicondutores, o consumo de energia dos chips terminais foi reduzido para mW ou ainda mais baixo, juntamente com a atualização contínua da tecnologia de conversão de energia, a captação de energia e uso de tecnologia de comunicação de longa distância se tornou uma realidade.
Por que precisamos de IoT passiva?
Na vida real, estamos acostumados com a existência de eletricidade, e não consigo sentir a forte diferença entre produtos ativos e passivos. Contudo, para cada objeto no mundo IoT, poder é indispensável. É para o terminal IoT assim como o ar e a água estão para os seres humanos.
Os humanos podem respirar sem muito esforço, mas os terminais IoT podem não ter energia.
Por um lado, devido a restrições de custo ou volume do produto, o objeto em si não tem as condições para o fornecimento de energia da bateria.
Por outro lado, objetos com requisitos online são limitados por fatores como sua ampla distribuição e a necessidade de se mover com flexibilidade, o que torna difícil substituir as baterias em muitos terminais de aplicação ou não pode ser alimentado diretamente por baterias.
Do ponto de vista da tendência de desenvolvimento da conexão à Internet das Coisas, especialmente ao enfrentar a demanda por “conectados” de um grande número de objetos, deve ser realizado em um “passiva” Formato. Assim sendo, A tecnologia passiva da Internet das Coisas será uma grande força motriz.
Sobre a Internet das Coisas passiva, suas fontes de energia podem ser leves, 4G, 5sinais G, etc., e até mesmo a deformação de objetos pode gerar microenergia a ser utilizada. Assim sendo, a realização da Internet das Coisas passiva pode ser dividida das seguintes três maneiras:
A primeira é coletar energia solar;
O segundo tipo é a geração de energia do tipo prensa;
O terceiro tipo é a conversão de energia de ondas de rádio, que coleta RFID, NFC, Bluetooth, 4G, 5G, WiFi e outras ondas de rádio no ambiente circundante e as converte em energia elétrica. Este também é o método mais relevante de IoT passiva, porque um dispositivo IoT funcionando normalmente precisa operar normalmente, além de obter energia de trabalho, ele também precisa transmitir dados por meio de sinais de rádio. Nesse caminho, terminais IoT passivos não podem apenas obter energia, mas também transmitir sinais, e ao mesmo tempo, o custo e o tamanho podem ser muito baixos.
Quais aplicativos IoT passivos vimos?
Ao longo dos últimos anos, a IoT passiva tem se desenvolvido silenciosamente, e recentemente atraiu mais uma vez a atenção da indústria. É conhecido como outro novo “tomada” na indústria de IoT em 2021 depois de Cat.1.
Isso não é alheio ao rápido desenvolvimento de várias tecnologias de comunicação. Hoje em dia, a passiva Internet das Coisas é ainda mais estendida, expandindo a interconexão passiva baseada em Bluetooth, Wi-Fi, LoRa, NB-IoT, e tecnologias de comunicação 5G. O modelo na figura abaixo sobre a alta futura, os requisitos de conexão IoT de média e baixa velocidade é um modelo muito típico na indústria.
Sabemos que o surgimento do LPWAN abriu oficialmente a era do desenvolvimento em grande escala da Internet das Coisas alimentada por bateria, e resolveu a demanda do mercado por Internet das Coisas de baixo consumo com dezenas de bilhões de conexões, e os pontos problemáticos de centenas de bilhões de Internet das Coisas passiva se tornaram o próximo problema a ser resolvido. A atenção à Internet das Coisas passiva também começou. Como um resultado, o modelo na figura acima mudou.
Em nosso cotidiano, estamos cercados por vários sinais de rádio. Embora a energia que pode ser coletada através desses sinais seja muito pequena, é suficiente para o trabalho de um grande número de nós passivos de IoT, e o sinal pode ser usado para realizar o retorno de dados.
Pode-se dizer que a tecnologia IoT passiva está expandindo a base do “Pirâmide” de conexões IoT. assim, quais são as aplicações na base desta pirâmide de conexão IoT?
IoT passiva baseada em RFID
Atualmente, A tecnologia RFID é a tecnologia passiva da Internet das Coisas mais conhecida e amplamente usada, e seu princípio é muito simples. Quando a etiqueta RFID está perto do leitor, recebe o sinal de radiofrequência enviado pelo leitor, gera uma corrente induzida, e obtém energia. Através desta pouca energia coletada, a tag envia informações e realiza a comunicação com o leitor.
Atualmente, o envio de produtos passivos de IoT deste esquema atingiu o nível de dezenas de bilhões por ano. NFC, como uma espécie de RFID de alta frequência, quase se tornou uma configuração padrão em telefones inteligentes, e também pode ser considerada uma aplicação típica de tecnologia IoT passiva.
IoT passiva baseada em Bluetooth
Tags de sensores passivos de Bluetooth de baixa energia também podem completar a detecção, armazenamento e comunicação sem fonte de alimentação. A etiqueta coleta a energia de radiofrequência circundante para alimentá-la, e usa essa energia para enviar os dados do código de identificação exclusivo da tag e as leituras do sensor. Uma empresa iniciante chamada Wiliot, seu produto é uma etiqueta passiva de sensor de baixa energia Bluetooth, porque não requer bateria externa, então o tamanho do produto é apenas o tamanho de um selo postal, pode ser facilmente colado em vários itens.
IoT passiva baseada em WiFi
O princípio deste esquema é usar a tecnologia de comunicação de reflexão posterior do sinal de radiofrequência. Quando o roteador WiFi próximo transmite o sinal de radiofrequência com potência relativamente alta, o nó IoT passivo absorve o sinal de radiofrequência e modula o coeficiente de reflexão da antena para transmitir as informações do sensor.
Esta tecnologia foi desenvolvida já em 2016 por pesquisadores da Escola de Engenharia Eletrônica da Universidade de Washington, e é chamado de WiFi passivo. Os nós passivos de WiFi passivo consomem apenas 14,5 µW e 59,2 µW ao transmitir 1Mbps e 11Mbps, que pode atingir uma distância de retorno de 30 metros e até ter uma certa capacidade de penetração na parede.
IoT passiva com base em LoRa
Em 2017, pesquisadores da Escola de Engenharia Eletrônica da Universidade de Washington, nos Estados Unidos, adotaram a tecnologia de espectro de propagação linear para melhorar as capacidades de retorno de tag passivo e compatível com equipamentos comerciais Lora para formar um sistema de modulação de reflexão baseado em Lora. No teste, os pesquisadores alcançaram com sucesso a modulação de reflexão do nó passivo de qualquer posição separada por 475 medidores entre a fonte de RF e o receptor, e retornou com sucesso as informações do sensor; quando o nó passivo e a fonte de RF estão localizados na mesma posição, o receptor o mais longe pode alcançar 2.8 quilômetros.
IoT passiva baseada em 5G
Para oferecer suporte a IoT passiva por meio de redes celulares 5G, uma dificuldade é como os nós terminais passivos obtêm energia, e a outra dificuldade é como conseguir backhaul de longa distância, especialmente o último é mais difícil. Porque a energia obtida pelo terminal passivo através de vários métodos é muito fraca, o caminho de retorno é muito longo, e o sinal diminuirá rapidamente. Atualmente, a tecnologia mais avançada em estágio de laboratório já pode coletar energia de radiofrequência 5G em uma faixa de frequência específica dentro de uma faixa de 180 metros, e coletar cerca de 6µW de eletricidade.
O layout da IoT passiva em casa e no exterior
Atualmente, a pesquisa sobre a IoT passiva ainda está em estágio inicial. A energia fraca e instável do ambiente, a aleatoriedade da aquisição de energia nos nós, etc., tornar a conexão dos nós passivos de IoT relativamente frágil e difícil de manter a conectividade contínua. Todos eles restringem a aplicação de IoT passiva.
no entanto, ainda há um grande número de empresas no país e no exterior que estão trabalhando duro. Como mencionado anteriormente, RFID é atualmente a aplicação IoT passiva mais amplamente usada e madura.
