Se dice que esta es una era del IOT(Internet de todo), y muchos productos están conectados al Internet de las Cosas, pero ¿puede todo en el mundo estar realmente conectado a Internet??
Esto es obviamente imposible.! Muchos paquetes expresos, ropa, etc.. tener requisitos para la gestión en línea, pero actualmente no tienen las calificaciones para acceder al Internet de las Cosas.
Por qué?
Sabemos que cada objeto en línea debe tener el apoyo de la electricidad para apoyarlos a completar el proceso de recopilación de datos., transmisión y cálculo.
Hoy en día, con el desarrollo de la tecnología pasiva de Internet de las Cosas, es posible que tales cosas se unan al mundo en línea.
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¿Qué es el Internet pasivo de las cosas??
El llamado Internet pasivo de las cosas se refiere al Internet de las cosas sin un “fuente”. Esto “fuente” se refiere a la energía y las fuentes de energía.
El “Internet pasivo de las cosas” lo que ha recibido mucha atención ahora es esencialmente nodos terminales pasivos. No tienen cables de alimentación y baterías incorporadas, pero obtener energía del medio ambiente. Por ejemplo, el Internet de las cosas basado en la tecnología inalámbrica de captura de energía electromagnética. Los terminales IoT pasivos capturan y recopilan energía mediante la recopilación de ondas de radio emitidas desde el lado de la red para completar la recopilación de datos, transmisión y computación distribuida.
En realidad, el Internet pasivo de las Cosas se ha propuesto hace unos años. A juzgar por los datos disponibles, se puede rastrear hasta 2014 tan pronto como 2014. La Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China lanzó oficialmente el proyecto clave “Teoría básica y tecnologías clave de las redes de detección pasiva” con un importe de financiación de 3.5 millones de yuanes. Un camino más realista.
Sin embargo, en los primeros años, mucha gente pensaba que el Internet pasivo de las cosas era una tontería. Entonces, ¿por qué crees que es factible ahora??
Porque con el avance de la tecnología de semiconductores, el consumo de energía de los chips de terminal se ha reducido a mW o incluso inferior, junto con la actualización continua de la tecnología de conversión de energía, la captura de energía y el uso de la tecnología de comunicación a larga distancia se ha convertido en una realidad.
¿Por qué necesitamos IoT pasivo??
En la vida real, estamos acostumbrados a la existencia de la electricidad, y no puede sentir la fuerte diferencia entre productos activos y pasivos. Sin embargo, para cada objeto en el mundo de IoT, la potencia es indispensable. Es al terminal IoT al igual que el aire y el agua lo son para los seres humanos..
Los humanos pueden tener aire sin mucho esfuerzo, pero es posible que los terminales IoT no tengan alimentación.
Por un lado, debido a limitaciones de costos o volumen de productos, El objeto en sí no tiene las condiciones para la fuente de alimentación de la batería.
Por otro lado, los objetos con requisitos en línea están limitados por factores como su amplia distribución y la necesidad de moverse de forma flexible, lo que dificulta el reemplazo de baterías en muchos terminales de aplicación o no puede ser alimentado directamente por baterías.
Desde la perspectiva de la tendencia de desarrollo de la conexión a Internet de las Cosas, especialmente cuando se enfrenta a la demanda de la “en línea” de un gran número de objetos, debe realizarse en un “pasivo” forma. Por lo tanto, La tecnología pasiva de Internet de las Cosas será una fuerza impulsora importante.
Sobre el Internet pasivo de las cosas, sus fuentes de energía pueden ser ligeras, 4G, 5Señales G, etc., e incluso la deformación de objetos puede generar microenergía para ser utilizada. Por lo tanto, La realización del Internet pasivo de las cosas se puede dividir en las siguientes tres formas:
La primera es recolectar energía solar;
El segundo tipo es la generación de energía de tipo prensa;
El tercer tipo es la conversión de energía de ondas de radio, que recoge RFID, NFC, Bluetooth, 4G, 5G, WiFi y otra energía de ondas de radio en el entorno circundante y la convierte en energía eléctrica. Este es también el método más preocupado de IoT pasivo., Porque un dispositivo IoT que funciona normalmente necesita funcionar normalmente, además de obtener energía de trabajo, también necesita transmitir datos a través de señales de radio. De esta manera, Los terminales IoT pasivos no solo pueden obtener energía, pero también transmiten señales, y al mismo tiempo, el costo y el tamaño pueden ser muy bajos.
Qué aplicaciones pasivas de IoT hemos visto?
En los últimos años, el IoT pasivo se ha estado desarrollando silenciosamente, y recientemente ha vuelto a atraer la atención de la industria. Es conocido como otro nuevo “salida” en la industria de IoT en 2021 después de Cat.1.
Esto no es ajeno al rápido desarrollo de diversas tecnologías de la comunicación.. Hoy en día, el Internet pasivo de las cosas se amplía aún más, ampliando la interconexión pasiva basada en Bluetooth, Wi-Fi, Lora, NB-IoT, y tecnologías de comunicación 5G. El modelo en la figura a continuación sobre el futuro máximo, Los requisitos de conexión IoT de velocidad media y baja son un modelo muy típico en la industria.
Sabemos que la aparición de LPWAN abrió oficialmente la era del desarrollo a gran escala de Internet de las Cosas alimentado por baterías., y resolvió la demanda del mercado de Internet de las Cosas de baja potencia con decenas de miles de millones de conexiones, y los puntos débiles de cientos de miles de millones de Internet de las Cosas pasivo se han convertido en el próximo problema resuelto de la necesidad.. También comenzó la atención al Internet pasivo de las cosas. Como un resultado, El modelo de la figura anterior ha cambiado.
En nuestra vida diaria, estamos rodeados de varias señales de radio. Aunque la energía que se puede recoger a través de estas señales es muy pequeña, es suficiente para el trabajo de un gran número de nodos pasivos de IoT, y la señal se puede utilizar para realizar el retorno de datos.
Se puede decir que la tecnología IoT pasiva está expandiendo la base de la “Pirámide” de conexiones IoT. Por lo tanto, cuáles son las aplicaciones en la base de esta pirámide de conexión IoT?
IoT pasivo basado en RFID
En la actualidad, La tecnología RFID es la tecnología pasiva de Internet de las cosas más familiar y ampliamente utilizada, y su principio es muy simple. Cuando la etiqueta RFID está cerca del lector, recibe la señal de radiofrecuencia enviada por el lector, genera una corriente inducida, y obtiene energía. A través de esta pequeña energía recogida, la etiqueta envía información y realiza la comunicación con el lector.
En la actualidad, el envío de productos pasivos de IoT de este esquema ha alcanzado el nivel de decenas de miles de millones por año. NFC, como una especie de RFID de alta frecuencia, casi se ha convertido en una configuración estándar en los teléfonos inteligentes, y también puede considerarse como una aplicación típica de tecnología ioT pasiva.
IoT pasivo basado en Bluetooth
Las etiquetas pasivas de sensor bluetooth de baja energía también pueden completar la detección, almacenamiento y comunicación sin fuente de alimentación. La etiqueta recoge la energía de radiofrecuencia circundante para alimentarla, y utiliza esta energía para enviar los datos únicos del código de identificación de la etiqueta y las lecturas del sensor. Una empresa de nueva creación llamada Wiliot, su producto es una etiqueta pasiva de sensor Bluetooth de baja energía, porque no requiere una batería externa, por lo tanto, el tamaño del producto es solo el tamaño de un sello postal, se puede pegar fácilmente en varios elementos.
IoT pasivo basado en WiFi
El principio de este esquema es utilizar la tecnología de comunicación de retro-reflexión de la señal de radiofrecuencia.. Cuando el router WiFi cercano transmite la señal de radiofrecuencia con una potencia relativamente alta, El nodo IoT pasivo absorbe la señal de radiofrecuencia y modula el coeficiente de reflexión de la antena para transmitir la información del sensor.
Esta tecnología se desarrolló ya en 2016 por investigadores de la Escuela de Ingeniería Electrónica de la Universidad de Washington, y se llama WiFi pasivo. Los nodos pasivos WiFi pasivos consumen solo 14.5μW y 59.2μW cuando transmiten 1Mbps y 11Mbps, que puede lograr una distancia de retorno de 30 metros e incluso tener una cierta capacidad de penetración en la pared.
IoT pasivo basado en LoRa
En 2017, Investigadores de la Escuela de Ingeniería Electrónica de la Universidad de Washington en los Estados Unidos adoptaron la tecnología de espectro ensanches lineal para mejorar las capacidades de retorno pasivo de etiquetas y compatible con equipos comerciales Lora para formar un sistema de modulación de reflexión basado en Lora.. En la prueba, Los investigadores lograron con éxito la modulación pasiva de la reflexión del nodo desde cualquier posición separada por 475 medidores entre la fuente de RF y el receptor, y devolvió correctamente la información del sensor; Cuando el nodo pasivo y la fuente de RF se encontraban en la misma posición, el receptor más lejos puede llegar 2.8 Kilómetros.
IoT pasivo basado en 5G
Para admitir IoT pasivo a través de redes celulares 5G, Una dificultad es cómo los nodos terminales pasivos obtienen energía, y la otra dificultad es cómo lograr backhaul de larga distancia, especialmente este último es más difícil. Porque la energía obtenida por el terminal pasivo a través de varios métodos es muy débil, La ruta de retorno es demasiado larga, y la señal decaerá rápidamente. En la actualidad, la tecnología más avanzada en la etapa de laboratorio ya puede recolectar energía de radiofrecuencia 5G en una banda de frecuencia específica dentro de un rango de 180 metros, y recolectar alrededor de 6μW de electricidad.
El diseño de IoT pasivo en el país y en el extranjero
En la actualidad, la investigación sobre el IoT pasivo aún se encuentra en la etapa inicial. La energía débil e inestable del medio ambiente, la aleatoriedad de la adquisición de energía en los nodos, etc., hacer que la conexión de los nodos pasivos de IoT sea relativamente frágil y difícil de mantener una conectividad continua. Todo esto restringe la aplicación de IoT pasivo.
Sin embargo, todavía hay un gran número de empresas en el país y en el extranjero que están trabajando duro. Como se mencionó anteriormente, RFID es actualmente la aplicación de IoT pasiva más utilizada y madura.
