Diz-se que esta é uma era do 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! Muitas parcelas expressas, vestuário, etc. têm requisitos para gestão on-line, mas atualmente eles não têm as qualificações para acessar a Internet das Coisas.
por que é que?
Sabemos que cada objeto on-line deve ter o apoio da eletricidade para apoiá-los para completar o processo de coleta de dados, transmissão e cálculo.
Hoje em dia, com o desenvolvimento da tecnologia passiva de Internet das Coisas, é possível para essas coisas para se juntar 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 “fonte”. Isto “fonte” refere-se a fontes de energia e energia.
O “Internet das Coisas passiva” que tem recebido muita atenção agora é essencialmente nódulos terminais 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 coletando ondas de rádio emitidas do lado da rede para completar a coleta de dados, transmissão e computação distribuída.
Na verdade, a Internet das Coisas passiva foi proposta há alguns anos. A julgar pelos dados disponíveis, ele pode ser rastreado de volta para 2014 tão cedo quanto 2014. A Fundação Nacional de Ciências Naturais da China lançou oficialmente o projeto-chave “Teoria Básica e Principais Tecnologias de Redes de Sensoriamento Passivo” com uma quantidade de financiamento de 3.5 milhões de yuan. Um caminho mais realista.
No entanto, nos primeiros anos, muitas pessoas pensavam que a Internet passiva das coisas era um absurdo. Então por que você acha que é viável agora?
Porque com o avanço da tecnologia de semicondutores, o consumo de energia de chips de terminal foi reduzido a mW ou até mesmo menor, juntamente com a atualização contínua da tecnologia de conversão de energia, a captura de energia e o uso da tecnologia de comunicação de longa distância tornou-se uma realidade.
Por que precisamos de IoT passiva?
Na vida real, estamos acostumados com a existência de eletricidade, e não pode sentir a forte diferença entre produtos ativos e passivos. No entanto, para cada objeto no mundo IoT, poder é indispensável. É para o terminal de IoT, assim como o ar e a água são para os seres humanos.
Humanos podem ter ar sem muito esforço, mas terminais de IoT podem não ter energia.
Por um lado, devido a restrições de custos ou volume do produto, o objeto em si não tem condições para a fonte de alimentação da bateria.
Por outro lado, objetos com requisitos on-line são limitados por fatores como sua ampla distribuição e a necessidade de se mover flexívelmente, o que dificulta a substituição de baterias em muitos terminais de aplicação ou não pode ser alimentado diretamente por baterias.
Do ponto de vista da tendência de desenvolvimento da conexão com a Internet das Coisas, principalmente diante da demanda pelo “online” de um grande número de objetos, deve ser realizado em um “Passiva” forma. Por conseguinte, A tecnologia de Internet das Coisas passiva será uma grande força motriz.
Em relação à Internet das Coisas passiva, suas fontes de energia podem ser leves, 4G, 5Sinais G, etc., e até mesmo a deformação de objetos pode gerar micro-energia a ser usada. Por conseguinte, a realização da Internet das Coisas passiva pode ser dividida entre as três maneiras a seguir:
A primeira é coletar energia solar;
O segundo tipo é a geração de energia do tipo de 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 converte-as em energia elétrica. Este também é o método mais preocupado de IoT passivo, porque um dispositivo IoT normalmente funcionando precisa funcionar normalmente, além de obter energia de trabalho, ele também precisa transmitir dados através de sinais de rádio. Desta forma, terminais passivos de IoT não só podem obter energia, mas também transmitir sinais, e, ao mesmo tempo,, o custo e o tamanho podem ser muito baixos.
Quais aplicações passivas de IoT vimos?
Nos últimos anos, a IoT passiva vem se desenvolvendo 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 está relacionado com o rápido desenvolvimento de várias tecnologias de comunicação. Hoje em dia, a Internet das Coisas passiva é ainda mais estendida, expandindo a interconexão passiva com base em Bluetooth, Wi-Fi, Lora, NB-IoT, e tecnologias de comunicação 5G. O modelo na figura abaixo sobre a alta futura, 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 larga escala da Internet das Coisas alimentada por bateria, e resolveu a demanda do mercado por Internet das Coisas de baixa potência com dezenas de bilhões de conexões, e os pontos de dor de centenas de bilhões de Internet das Coisas passivas tornaram-se o próximo problema resolvido. A atenção à Internet das Coisas passiva também começou. Como um resultado, o modelo na figura acima mudou.
Em nossa vida diária, estamos cercados por vários sinais de rádio. Embora a energia que pode ser coletada através desses sinais é muito pequena, é suficiente para o trabalho de um grande número de nódulos passivos de IoT, e o sinal pode ser usado para realizar o retorno dos dados.
Pode-se dizer que a tecnologia de IoT passiva está expandindo a base do “Pirâmide” de conexões IoT. Então, quais são as aplicações na base desta pirâmide de conexão IoT?
IoT passivo com base em RFID
Neste momento, A tecnologia RFID é a tecnologia de Internet das Coisas passiva mais familiar e amplamente utilizada, e seu princípio é muito simples. Quando a tag RFID estiver perto do leitor, ele recebe o sinal de radiofrequência enviado pelo leitor, gera uma corrente induzida, e obtém energia. Através dessa pouca energia coletada, a tag envia informações e percebe a comunicação com o leitor.
Neste momento, o envio de produtos de IoT passivos 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 smartphones, e também pode ser considerado como uma aplicação típica de tecnologia IoT passiva.
IoT passiva baseada em Bluetooth
Etiquetas passivas de sensores de baixa energia Bluetooth também podem completar a detecção, armazenamento e comunicação sem fonte de alimentação. A etiqueta coleta energia de frequência de rádio ao redor para á-lo, e usa essa energia para enviar dados de código de identificação exclusivos da tag e leituras de sensores. Uma empresa start-up chamada Wiliot, seu produto é uma etiqueta passiva de sensor Bluetooth de baixa energia, porque não requer uma bateria externa, de modo que o tamanho do produto é apenas o tamanho de um selo postal, pode ser facilmente colado em vários itens.
IoT passivo com base em WiFi
O princípio deste esquema é usar a tecnologia de comunicação de retro-reflexão do sinal de radiofrequência. Quando o roteador WiFi próximo transmite o sinal de frequência de rádio com potência relativamente alta, o nó passivo de IoT absorve o sinal de radiofrequência e modula o coeficiente de reflexão da antena para transmitir as informações do sensor.
Esta tecnologia foi desenvolvida tão cedo quanto 2016 por pesquisadores da Escola de Engenharia Eletrônica da Universidade de Washington, e é chamado de WiFi Passivo. Os nós passivos WiFi passivos consomem apenas 14,5μW e 59,2μW ao transmitir 1Mbps e 11Mbps, que pode alcançar uma distância de retorno de 30 metros e até mesmo ter uma certa capacidade de penetração de parede.
IoT passiva baseada em LoRa
Em 2017, pesquisadores da Escola de Engenharia Eletrônica da Universidade de Washington, nos Estados Unidos, adotaram tecnologia de espectro de spread linear para melhorar as capacidades passivas de retorno de etiquetas e compatíveis com equipamentos comerciais da Lora para formar um sistema de modulação de reflexão baseado em Lora. No teste, os pesquisadores conseguiram com sucesso a modulação de reflexão do nó passivo de qualquer posição separada por 475 metros entre a fonte RF e o receptor, e retornou com sucesso informações do sensor; quando o nó passivo e a fonte RF estavam localizados na mesma posição, o receptor mais longe pode chegar 2.8 Quilômetros.
IoT passivo baseado em 5G
Para suportar IoT passivo através de redes celulares 5G, uma dificuldade é como os nódulos terminais passivos obtêm energia, e a outra dificuldade é como alcançar 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 vai rapidamente decair. Neste momento, a tecnologia mais avançada no 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
Neste momento, a pesquisa sobre a IoT passiva ainda está em estágio inicial. A energia fraca e instável do meio ambiente, a aleatoriedade da aquisição de energia nos nódulos, etc., tornar a conexão dos nódulos passivos de IoT relativamente frágil e difícil de manter a conectividade contínua. Todos eles restringem a aplicação de IoT passivo.
No entanto, ainda há um grande número de empresas em casa e no exterior que estão trabalhando duro. Como mencionado anteriormente, O RFID é atualmente o aplicativo de IoT passivo mais amplamente utilizado e maduro.
