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 sein?
Das ist offensichtlich unmöglich! Viele Expresspakete, Kleidung, etc.. Anforderungen an die Online-Verwaltung haben, aber sie haben derzeit nicht die Qualifikationen, um auf das Internet der Dinge zuzugreifen.
Warum ist das so?
Wir wissen, dass jedes Online-Objekt die Unterstützung von Elektrizität haben muss, um es zu unterstützen, um den Prozess der Datenerfassung abzuschließen, Übertragung und Berechnung.
Heute, 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 der Dinge bezieht sich auf das Internet der Dinge ohne “Quelle”. Dies “Quelle” bezieht sich auf Strom und Energiequellen.
Die “passives Internet der Dinge” das jetzt viel Aufmerksamkeit erhalten hat, sind im Wesentlichen passive Terminalknoten. Sie haben keine Netzkabel und eingebaute Batterien, sondern Energie aus der Umwelt gewinnen. Zum Beispiel, das Internet der Dinge basierend auf drahtloser elektromagnetischer Energieerfassungstechnologie. Passive IoT-Terminals erfassen und sammeln Energie, indem sie von der Netzwerkseite emittierte Funkwellen sammeln, um die Datenerfassung abzuschließen, Übertragung und verteiltes Rechnen.
Tatsächlich, das passive Internet der Dinge wurde vor einigen Jahren vorgeschlagen. Nach den verfügbaren Daten zu urteilen, es kann zurückverfolgt werden auf 2014 schon als 2014. Die National Natural Science Foundation of China hat das Schlüsselprojekt offiziell gestartet “Grundlagentheorie und Schlüsseltechnologien passiver Sensornetzwerke” mit einer Fördersumme von 3.5 Millionen Yuan. Ein realistischerer Weg.
Jedoch, in den Anfangsjahren, viele Leute dachten, dass das passive Internet der Dinge Unsinn sei. Warum denkst du, dass es jetzt machbar ist??
Denn mit dem Fortschritt der Halbleitertechnologie, der Stromverbrauch von Klemmenchips wurde auf mW oder noch niedriger reduziert, gekoppelt mit der kontinuierlichen Modernisierung der Energieumwandlungstechnik, die Energieerfassung und Nutzung von Fernkommunikationstechnologie ist Realität geworden.
Warum brauchen wir passives IoT??
Im wirklichen 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, Leistung ist unverzichtbar. Es ist für das IoT-Terminal genau wie Luft und Wasser für den Menschen.
Menschen können ohne großen Aufwand Luft haben, IoT-Terminals verfügen jedoch möglicherweise nicht über Strom.
Auf der einen Seite, aufgrund von Kostenbeschränkungen oder Produktvolumen, Das Objekt selbst verfügt nicht über die Bedingungen für die Stromversorgung der Batterie.
Auf der anderen Seite, Objekte mit Online-Anforderungen werden durch Faktoren wie ihre weite Verbreitung und die Notwendigkeit, sich flexibel zu bewegen, begrenzt, was den Austausch von Batterien in vielen Anwendungsterminals erschwert oder nicht direkt mit Batterien betrieben werden kann.
Aus der Perspektive des Entwicklungstrends der Internet-of-Things-Verbindung, vor allem, wenn man sich der Nachfrage nach der “online” einer großen Anzahl von Objekten, es muss in einem “passive” Form. Daher, Passive Internet-of-Things-Technologie wird eine wichtige treibende Kraft sein.
Zum passiven Internet der Dinge, seine Energiequellen können Licht sein, 4G, 5G-Signale, Etc., und sogar die Verformung von Objekten kann Mikroenergie erzeugen, die genutzt werden kann. Daher, Die Realisierung des passiven Internets der Dinge lässt sich in folgende drei Wege unterteilen:
Die erste besteht darin, Sonnenenergie zu sammeln;
Der zweite Typ ist die Pressenstromerzeugung;
Der dritte Typ ist die Umwandlung von Radiowellenenergie, die RFID sammelt, NFC, Bluetooth, 4G, 5G, WiFi und andere Radiowellenenergie 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 übertragen, 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 hat sich im Stillen entwickelt, und in letzter Zeit hat es wieder die Aufmerksamkeit der Branche auf sich gezogen. Es ist bekannt als ein weiteres neues “Steckdose” in der IoT-Branche in 2021 nach Kat.1.
Dies ist nicht unverwandt mit der rasanten Entwicklung verschiedener Kommunikationstechnologien.. Heute, das passive Internet der Dinge wird weiter ausgebaut, Ausbau der passiven Vernetzung 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 einem stromsparenden Internet der Dinge mit Dutzenden von Milliarden von Verbindungen, und die Schmerzpunkte von Hunderten von Milliarden passiven Internets der Dinge sind zum nächsten gelösten Problem geworden. Auch die Aufmerksamkeit für das passive Internet der Dinge begann. Als ein Ergebnis, Das Modell in der obigen Abbildung hat sich geändert.
In unserem täglichen Leben, wir sind von verschiedenen Funksignalen umgeben. Obwohl die Energie, die durch diese Signale gesammelt werden kann, sehr klein ist, es ist ausreichend für die Arbeit einer großen Anzahl passiver IoT-Knoten, und das Signal kann verwendet werden, um Datenrückgabe zu realisieren.
Man kann sagen, dass die passive IoT-Technologie die Basis der “Pyramide” von IoT-Verbindungen. Also, Was sind die Anwendungen in der Basis dieser IoT-Verbindungspyramide?
Passives IoT auf Rfid-Basis
Zur Zeit, RFID-Technologie ist die bekannteste und am weitesten verbreitete passive Internet-of-Things-Technologie, und sein Prinzip ist sehr einfach. Wenn sich der RFID-Tag in der Nähe des Lesegeräts befindet, es empfängt das vom Lesegerät gesendete Hochfrequenzsignal, erzeugt einen induzierten Strom, und erhält Energie. Durch diese wenig Energie gesammelt, Das Tag sendet Informationen und realisiert die Kommunikation mit dem Leser.
Zur Zeit, 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 fast zu einer Standardkonfiguration in Smartphones geworden, und kann auch als typische passive IoT-Technologieanwendung angesehen werden.
Passives IoT auf Basis von Bluetooth
Passive Bluetooth Low Energy Sensor-Tags können auch die Erfassung vervollständigen, Speicherung und Kommunikation ohne Stromversorgung. Das Tag sammelt umgebende Hochfrequenzenergie, um es mit Strom zu versorgen, und nutzt diese Energie, um die eindeutigen Identifikationscodedaten und Sensormesswerte des Tags’zu senden. Ein Start-up-Unternehmen namens Wiliot, Sein Produkt ist ein passiver Bluetooth Low Energy Sensor Tag, weil keine externe Batterie benötigt wird, die Größe des Produkts ist also nur die Größe einer Briefmarke, kann einfach auf verschiedene Elemente eingefügt werden.
Passives IoT auf Basis von WiFi
Das Prinzip dieses Schemas besteht darin, die Rückreflexionskommunikationstechnologie des Hochfrequenzsignals zu verwenden.. Wenn der nahe gelegene WLAN-Router das Hochfrequenzsignal mit relativ hoher Leistung überträgt, Der passive IoT-Knoten absorbiert das Hochfrequenzsignal und moduliert den Antennenreflexionskoeffizienten, um die Sensorinformation zu übertragen.
Diese Technologie wurde bereits entwickelt, als 2016 von Forschern der School of Electronic Engineering der University of Washington, und es heißt Passive WiFi. Passive WiFi-Passivknoten verbrauchen nur 14,5 μW und 59,2 μW bei der Übertragung von 1 Mbit/s und 11 Mbit/s, die eine Rücklaufdistanz von 30 Meter und haben sogar eine bestimmte Wanddurchdringungsfähigkeit.
Passives IoT auf Basis von LoRa
In 2017, Forscher der School of Electronic Engineering der University of Washington in den Vereinigten Staaten übernahmen die lineare Spread-Spectrum-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, Den Forschern gelang es, die passive Knotenreflexionsmodulation aus jeder Position zu erreichen, die durch 475 Zähler zwischen DER HF-Quelle und dem Empfänger, und erfolgreich Sensorinformationen zurückgegeben; wenn sich der passive Knoten und die HF-Quelle an derselben Position befanden, der Empfänger, der am weitesten erreichen kann 2.8 Kilometer.
Passives IoT auf Basis von 5G
Unterstützung des passiven IoT über 5G-Mobilfunknetze, Eine Schwierigkeit besteht darin, wie passive Terminalknoten Energie gewinnen, und die andere Schwierigkeit besteht darin, wie man einen Langstrecken-Backhaul erreicht, vor allem letzteres ist schwieriger. Weil die Energie, die durch das passive Terminal durch verschiedene Methoden gewonnen wird, sehr schwach ist, Der Rückgabepfad ist zu lang, und das Signal wird schnell zerfallen. Zur Zeit, Die fortschrittlichste Technologie in der Laborphase kann bereits 5G-Hochfrequenzenergie in einem bestimmten Frequenzband innerhalb eines Bereichs von 180 Meter, und sammeln ca. 6μW Strom.
Das Layout des passiven IoT im In- und Ausland
Zur Zeit, die Forschung zum passiven IoT steckt noch in einem frühen Stadium. Die schwache und instabile Energie aus der Umwelt, die Zufälligkeit der Energieaufnahme in den Knoten, Etc., die Verbindung der passiven IoT-Knoten relativ zerbrechlich und schwierig zu haltende kontinuierliche Konnektivität. All dies schränkt die Anwendung des passiven IoT ein..
Dennoch, es gibt immer noch eine große Anzahl von Unternehmen im In- und Ausland, die hart arbeiten. Wie bereits erwähnt, RFID ist derzeit die am weitesten verbreitete und ausgereifteste passive IoT-Anwendung.
