يقال أن هذا هو عصر IOT(إنترنت كل شيء), والعديد من المنتجات متصلة بإنترنت الأشياء, ولكن هل يمكن أن يكون كل شيء في العالم متصلا حقا بالإنترنت?
من الواضح أن هذا مستحيل! العديد من الطرود السريعة, ملابس, إلخ. لديهم متطلبات للإدارة عبر الإنترنت, ولكن ليس لديهم حاليا المؤهلات للوصول إلى إنترنت الأشياء.
لماذا هذا?
نحن نعلم أن كل كائن عبر الإنترنت يجب أن يحظى بدعم الكهرباء لدعمهم لإكمال عملية جمع البيانات, الإرسال والحساب.
في الوقت الحاضر, مع تطوير تكنولوجيا إنترنت الأشياء السلبية, فمن الممكن لمثل هذه الأشياء للانضمام إلى عالم الإنترنت.
iot القارئ R50 UHF قارئ المحمولة
ما هو الإنترنت السلبي للأشياء?
ما يسمى الإنترنت السلبي للأشياء يشير إلى إنترنت الأشياء دون “مصدر”. وهذا “مصدر” يشير إلى مصادر الطاقة والطاقة.
على “الإنترنت السلبي للأشياء” التي تلقت الكثير من الاهتمام الآن هو أساسا العقد الطرفية السلبية. ليس لديهم أسلاك طاقة وبطاريات مدمجة, ولكن الحصول على الطاقة من البيئة. على سبيل المثال, إنترنت الأشياء على أساس تكنولوجيا التقاط الطاقة الكهرومغناطيسية اللاسلكية. محطات إنترنت المعلومات السلبي التقاط وجمع الطاقة عن طريق جمع موجات الراديو المنبعثة من جانب الشبكة لاستكمال جمع البيانات, الإرسال والحوسبة الموزعة.
في الحقيقة, الإنترنت السلبي للأشياء قد اقترح قبل بضع سنوات. استنادا إلى البيانات المتاحة, يمكن إرجاعه إلى 2014 في وقت مبكر من 2014. أطلقت المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين رسميا المشروع الرئيسي “النظرية الأساسية والتقنيات الرئيسية لشبكات الاستشعار السلبي” بمبلغ تمويلي 3.5 مليون يوان. مسار أكثر واقعية.
ومع ذلك, في السنوات الأولى, كثير من الناس يعتقدون أن الإنترنت السلبي للأشياء كان هراء. فلماذا تعتقد أنه من الممكن الآن?
لأنه مع تقدم تكنولوجيا أشباه الموصلات, تم تخفيض استهلاك الطاقة من رقائق المحطة الطرفية إلى mW أو أقل من ذلك, إلى جانب التحسين المستمر لتكنولوجيا تحويل الطاقة, أصبح التقاط الطاقة واستخدام تكنولوجيا الاتصالات لمسافات طويلة حقيقة واقعة.
لماذا نحتاج إلى IoT سلبي?
في الحياة الحقيقية, اعتدنا على وجود الكهرباء, ولا يمكن أن يشعر الفرق القوي بين المنتجات النشطة والسلبية. ومع ذلك, لكل كائن في عالم IoT, السلطة لا غنى عنها. هو إلى محطة إنترنت ال إنترنت تماما مثل الهواء والماء للبشر.
يمكن للبشر الحصول على الهواء دون الكثير من الجهد, لكن محطات إنترنت التي تعمل بأجهزة إنترنت ووت قد لا يكون لديها طاقة.
من ناحية, بسبب قيود التكلفة أو حجم المنتج, الكائن نفسه لا يملك الشروط اللازمة لإمدادات الطاقة البطارية.
من جهة أخرى, الكائنات مع متطلبات الإنترنت محدودة بعوامل مثل توزيعها على نطاق واسع والحاجة إلى التحرك بمرونة, مما يجعل من الصعب استبدال البطاريات في العديد من محطات التطبيقات أو لا يمكن تشغيلها مباشرة بواسطة البطاريات.
من منظور الاتجاه الإنمائي للاتصال إنترنت الأشياء, وخصوصا عندما تواجه الطلب على “عبر الإنترنت” عدد كبير من الكائنات, يجب أن تتحقق في “المبنى للمجهول” شكل. ولذلك, الإنترنت السلبي من الأشياء التكنولوجيا ستكون قوة دافعة رئيسية.
فيما يتعلق بالإنترنت السلبي للأشياء, مصادر الطاقة يمكن أن تكون خفيفة, 4ز, 5إشارات G, إلخ., وحتى تشوه الأجسام يمكن أن يولد طاقة متناهية الصغر لاستخدامها. ولذلك, يمكن تقسيم تحقيق الإنترنت السلبي للأشياء إلى الطرق الثلاث التالية:
الأول هو جمع الطاقة الشمسية;
النوع الثاني هو توليد الطاقة من نوع الصحافة;
النوع الثالث هو تحويل طاقة الموجات الراديوية, الذي يجمع RFID, نفك, بلوتوث, 4ز, 5ز, واي فاي وغيرها من طاقة الموجات الراديوية في البيئة المحيطة وتحويلها إلى طاقة كهربائية. هذا هو أيضا الأسلوب الأكثر قلقا من IoT السلبي, لأن جهاز IoT يعمل عادة يحتاج إلى العمل بشكل طبيعي, بالإضافة إلى الحصول على طاقة العمل, كما أنه يحتاج إلى نقل البيانات من خلال إشارات الراديو. وبهذه الطريقة, محطات إنترنت أوت السلبي لا يمكن فقط الحصول على الطاقة, ولكن أيضا إرسال إشارات, وفي نفس الوقت, التكلفة والحجم يمكن أن تكون منخفضة جدا.
ما تطبيقات IoT السلبية التي رأيناها?
على مدى السنوات القليلة الماضية, وقد تم تطوير IoT السلبي بصمت, ومؤخرا جذبت مرة أخرى انتباه الصناعة. ومن المعروف باسم آخر جديد “مخرج” في صناعة IoT في 2021 بعد القط.1.
وهذا لا علاقة له بالتطور السريع لمختلف تكنولوجيات الاتصالات. في الوقت الحاضر, يتم توسيع الإنترنت السلبي للأشياء, توسيع الربط السلبي على أساس البلوتوث, واي فاي, لورا, ملحوظة:-التونسي, وتكنولوجيات الاتصالات 5G. النموذج في الشكل أدناه حول ارتفاع في المستقبل, متطلبات اتصال IoT متوسطة ومنخفضة السرعة هي نموذج نموذجي جدا في هذه الصناعة.
ونحن نعلم أن ظهور LPWAN افتتح رسميا عصر التنمية على نطاق واسع من الإنترنت التي تعمل بالبطاريات من الأشياء, وحلت الطلب في السوق على إنترنت الأشياء منخفض الطاقة مع عشرات المليارات من الاتصالات, ونقاط الألم لمئات المليارات من الإنترنت السلبي للأشياء أصبحت المشكلة التالية الحاجة إلى حل. الاهتمام بالإنترنت السلبي للأشياء بدأ أيضا. وكنتيجة لذلك, تغير النموذج في الشكل أعلاه.
في حياتنا اليومية, نحن محاطون بإشارات لاسلكية مختلفة. على الرغم من أن الطاقة التي يمكن جمعها من خلال هذه الإشارات صغيرة جدا, وهو كاف لعمل عدد كبير من عقد IoT السلبي, ويمكن استخدام الإشارة لتحقيق عودة البيانات.
يمكن القول أن تكنولوجيا IoT السلبية توسع قاعدة “هرم” اتصالات IoT. حتى, ما هي التطبيقات الموجودة في قاعدة هرم اتصال IoT هذا?
IoT السلبي استنادا إلى RFID
وفي الوقت الحاضر, تقنية RFID هي تكنولوجيا إنترنت الأشياء السلبية الأكثر دراية واستخداما على نطاق واسع, ومبدأه بسيط جدا. عندما تكون علامة RFID قريبة من القارئ, يتلقى إشارة التردد الراديوي المرسلة من قبل القارئ, ينشئ تيارا مستحثا, ويحصل على الطاقة. من خلال هذه الطاقة القليلة التي تم جمعها, العلامة يرسل المعلومات ويدرك التواصل مع القارئ.
وفي الوقت الحاضر, وصلت شحنة منتجات IoT السلبية لهذا المخطط إلى مستوى عشرات المليارات سنويا. نفك, كنوع من RFID عالية التردد, أصبح تقريبا تكوين القياسية في الهواتف الذكية, ويمكن أيضا أن ينظر إليه على أنه تطبيق تكنولوجيا المعلومات والاتصالات السلبية النموذجية.
تقنية IoT السلبية استنادا إلى البلوتوث
السلبي بلوتوث منخفضة الطاقة استشعار العلامات يمكن أيضا إكمال الاستشعار, التخزين والاتصال بدون إمدادات الطاقة. تجمع العلامة طاقة التردد الراديوي المحيطة لتشغيلها, ويستخدم هذه الطاقة لإرسال العلامة’ق فريدة من نوعها بيانات رمز الهوية وأجهزة الاستشعار قراءات. شركة ناشئة تدعى ويليوت, منتجه هو سلبي بلوتوث منخفضة الطاقة استشعار العلامة, لأنه لا يتطلب بطارية خارجية, إذا حجم المنتج هو حجم طابع بريدي فقط, يمكن لصقها بسهولة على مختلف البنود.
إنترنتوت سلبي على أساس واي فاي
مبدأ هذا المخطط هو استخدام تكنولوجيا الاتصالات انعكاس الخلفي للإشارة تردد الراديو. عندما يرسل موجه WiFi القريب إشارة التردد اللاسلكي بقوة عالية نسبيا, تمتص عقدة IoT السلبية إشارة التردد الراديوي وتعدل معامل انعكاس الهوائي لنقل معلومات الاستشعار.
تم تطوير هذه التكنولوجيا في وقت مبكر 2016 من قبل الباحثين في كلية الهندسة الإلكترونية في جامعة واشنطن, ويسمى واي فاي السلبي. تستهلك العقد السلبية ل WiFi 14.5 ميكرو واط و59.2 ميكروواط فقط عند إرسال 1 ميجابت في الثانية و11 ميجابت في الثانية, التي يمكن أن تحقق مسافة عودة من 30 متر وحتى لديها قدرة اختراق جدار معين.
IoT السلبي على أساس لورا
في 2017, اعتمد باحثون من كلية الهندسة الإلكترونية في جامعة واشنطن في الولايات المتحدة تقنية طيف الانتشار الخطي لتحسين قدرات عودة العلامة السلبية والمتوافقة مع معدات لورا التجارية لتشكيل نظام تعديل انعكاس قائم على لورا. في الاختبار, نجح الباحثون في تحقيق تعديل انعكاس العقدة السلبية من أي موقف مفصول 475 متر بين مصدر RF والمتلقي, وارجعت بنجاح معلومات الاستشعار; عندما كانت العقدة الخاملة ومصدر RF موجودين في نفس الموضع, المتلقي أبعد يمكن أن تصل 2.8 كيلومترات.
IoT السلبي على أساس 5G
لدعم IoT السلبي من خلال شبكات 5G الخلوية, صعوبة واحدة هي كيفية الحصول على الطاقة العقد الطرفية السلبية, والصعوبة الأخرى هي كيفية تحقيق backhaul لمسافات طويلة, خصوصا أن الأخير هو أكثر صعوبة. لأن الطاقة التي تم الحصول عليها من قبل المحطة السلبية من خلال أساليب مختلفة ضعيفة جدا, مسار العودة طويل جدا, والإشارة سوف تتحلل بسرعة. وفي الوقت الحاضر, التكنولوجيا الأكثر تقدما في مرحلة المختبر يمكن بالفعل جمع 5G طاقة التردد الراديوي في نطاق تردد محدد ضمن نطاق من 180 متر, وجمع حوالي 6μW من الكهرباء.
تخطيط IoT السلبي في الداخل والخارج
وفي الوقت الحاضر, البحث على IoT السلبي لا يزال في مرحلة مبكرة. الطاقة الضعيفة وغير المستقرة من البيئة, عشوائية اكتساب الطاقة في العقد, إلخ., جعل اتصال عقد IoT الخامل هشا نسبيا وصعب الحفاظ على الاتصال المستمر. كل هذه تقيد تطبيق IoT السلبي.
ومع ذلك, لا يزال هناك عدد كبير من الشركات في الداخل والخارج التي تعمل بجد. كما ذكر سابقا, RFID حاليا الأكثر استخداما ونضجا تطبيق IoT السلبي.
