導讀：無源物聯網的發展可以說已經成為未來物聯網發展的一條主路徑。智次方·摯物產業研究院是最早一批關注無源物聯網這一技術方向的專業研究機構，基于對技術發展的長期追蹤以及行業應用的深度調研，摯物產業研究院發布了業內首份《無源物聯網產業發展白皮書》，對其發展態勢進行了深入分析。
工信部發布的數據顯示，截至今年8月末，三家基礎電信運營企業發展蜂窩物聯網終端用戶的數量已超過了移動電話用戶總數，達到了16.98億戶，國內蜂窩物聯網產業迎來了“物超人”這一歷史性時刻，千億級蜂窩物聯的未來已經不再遙遠。
然而，物聯網產業目前仍有很多場景無法支持安裝電池，同時某些物聯網終端還面臨著苛刻的成本、體積的壓力。但隨著終端連接數的攀升，供電問題亟待解決，而這也為無源物聯網的發展提供了優渥的成長環境。某種意義上，無源物聯網的發展已經成為未來物聯網發展的一條主路徑。
智次方·摯物產業研究院是最早一批關注無源物聯網這一技術方向的專業研究機構，基于對技術發展的長期追蹤以及行業應用的深度調研，摯物產業研究院發布了業內首份《無源物聯網產業發展白皮書》，對其發展態勢進行了深入分析。
無源物聯網興起的背景和愿景
海量物品受限于成本剛性、分布廣泛、靈活移動、極端場景等制約，難以基于傳統“有源”技術路線實現連接。在千億級萬物智聯發展驅動和“雙碳”目標引導下，無源物聯網逐漸興起，并致力于成為千億級萬物智聯的主要技術方案，其技術及應用發展的進程，或將決定萬物智聯目標的實現程度和速度。
無源物聯網的定義、特點和優勢
“無源物聯網”是指接入網絡的終端節點設備，在不帶電源線和無內置電池的情況下，實現數據的采集、傳輸和分布式計算等功能。不帶電源線、無內置電池，并非終端節點設備無需能量，而是換了一種獲取能量的方式，變為主要從環境中獲取微能量支持自身正常運轉。
通過技術創新，減少對人工能源的依賴，轉為從自然中獲取能量，無源物聯網開創出一種在自供能、低功耗工作基礎上的能源自給自足的物聯網新運轉模式。微能自供、極致能效、綠色環保和廣泛適用是無源物聯網的四大特點和優勢。
無源物聯網的三大底層技術
無源物聯網的工作主要依賴于環境能量采集、低功耗計算和低功耗通信三大底層技術。
環境中采集能量的方式主要包括光能采集、振動能量采集、溫差轉換能量采集以及無線電射頻能量采集四種。目前，無線射頻能量采集最為業界關注，終端節點通過采集、管理及應用RFID、NFC、藍牙、Wi-Fi、5G、LoRa等射頻能量的方式來驅動自身工作。其中，核心是將射頻能量轉換為直流能量。
低功耗計算技術通過選擇低功耗芯片，同時配合簡單編碼和調制、完成簡化的低壓驅動電路設計以及低功耗接收機等，實現低功耗運行。
低功耗通信技術目前主要依靠反向散射方式，對接收到的射頻信號進行反射以傳輸數據。展望未來，環境反向散射通信有望成為使能低功耗通信的一項更有前途的技術，有效解決傳統反向散射技術存在的傳輸距離短、對專用讀寫器依賴度高、存在較強的系統自干擾和互干擾、被動性操作導致自動化管理難等問題。
無源物聯網產業發展現狀
無源物聯網產業目前處于發展初期，產業規模小，多個技術路線仍處于探索階段。無源物聯網產業鏈上游的硬件產品由于可以與傳統物聯網復用，因此目前無源物聯網產業鏈上游的企業數量較多。在中下游，由于服務和產品的成熟度較低，應用場景還處于探索拓展階段，因此，相應環節的解決方案供應商/集成商和終端客戶數量較少。總體上看，無源物聯網產業鏈從上游、中游到下游各環節的企業數量呈現倒金字塔結構，這也是一個產業處于探索發展初期的典型特征。
圖表1 無源物聯網產業鏈結構
來源：摯物產業研究院
無源物聯網產業發展前景展望
從應用場景上，目前以光能采集、震動能采集、溫差能采集以及射頻能采集為主的四種無源物聯網采能方式中，除了基于RFID和NFC的射頻能采集技術相對成熟，已進行較大規模應用外，其余幾種采能方式尚處于研究階段，或者正在若干場景下進行小規模應用探索。展望未來，無源技術有望迎來環境能量采集的研究突破，疊加低功耗計算和通信技術優化，將不斷滿足更多應用場景的連接需求。智次方·摯物產業研究院對未來近十年不同的無源技術路線在各典型應用場景中的發展成熟度進行了預判，詳情如下：
圖表2 無源物聯網技術及應用場景發展成熟度曲線
來源：摯物產業研究院
從技術路線上，為更好地展望無源物聯網未來的發展趨勢，預判其發展節奏，智次方·摯物產業研究院還首創了無源物聯網產業成熟度評估模型，由評估指標體系和評估張力圖兩部分構成。其中，評估指標體系主要涵蓋技術成熟度、應用廣度以及市場規模量級三個指標。
根據三項指標進行綜合評估，至2025年，光能采集、振動能量采集以及溫差能量采集三種技術路線的市場規模均為千萬元級。在無線射頻能量采集技術路線下，RFID基于其成熟的技術和廣泛的應用，市場規模將穩定在百億元級；基于NFC的無源物聯網市場規模將在億元級；基于藍牙、Wi-Fi的無源物聯網技術開始從理論研究階段邁向市場，形成十萬元級市場規模；而以5G為代表的蜂窩無源物聯網技術預計在2030年前后有望形成億元級市場規模。
圖表3 無源物聯網產業成熟度評估指標表
來源：摯物產業研究院
從產業發展上，展望未來，無源物聯網依托低功耗、低成本、小體積、易部署、免維護等優勢，將逐步在遠距離、高速率和通用性等方面發力，廣泛拓展和豐富物聯網應用場景，持續擴大物聯網市場規模。智次方·摯物產業研究院根據無源物聯網產業發展成熟度評估模型對各技術路線的評估預判，匯總后形成對無源物聯網總體市場規模的預測。預計2025年前后，無源物聯網的市場規模將在310-510億元間，預測值中位數為410億元；在2030年前后，市場規模預測值在435-615億元間，中位數為525億元。
圖表4 無源物聯網市場規模預測
來源：摯物產業研究院
一圖讀懂《無源物聯網產業發展白皮書（2022）》
