لماذا أصبح إنترنت الأشياء السلبي عينًا جديدة للعاصفة？

يقال أن هذا عصر إنترنت الأشياء(إنترنت كل شيء), والعديد من المنتجات متصلة بإنترنت الأشياء, ولكن هل يمكن أن يكون كل شيء في العالم متصلاً بالإنترنت حقًا?

من الواضح أن هذا مستحيل! العديد من الطرود السريعة, ملابس, إلخ. لديك متطلبات للإدارة عبر الإنترنت, لكنهم حاليًا ليس لديهم مؤهلات للوصول إلى إنترنت الأشياء.

لماذا هذا ؟?

نعلم أن كل كائن عبر الإنترنت يجب أن يكون لديه دعم الكهرباء لدعمهم لإكمال عملية جمع البيانات, انتقال وحساب.

الوقت الحاضر, من خلال تطوير تكنولوجيا الإنترنت السلبي للأشياء, من الممكن أن تنضم هذه الأشياء إلى عالم الإنترنت.

ما هو الإنترنت السلبي للأشياء?

The so-called passive Internet of Things refers to the Internet of Things without a “مصدر”. هذا “مصدر” refers to power and energy sources.

ال “passive Internet of Things” that has received much attention now is essentially passive terminal nodes. ليس لديهم حبال طاقة وبطاريات مدمجة, لكن الحصول على الطاقة من البيئة. فمثلا, إنترنت الأشياء القائمة على تكنولوجيا التقاط الطاقة الكهرومغناطيسية اللاسلكية. تلتقط أطراف إنترنت الأشياء السلبية وجمع الطاقة عن طريق جمع موجات الراديو المنبعثة من جانب الشبكة لإكمال جمع البيانات, ناقل الحركة والحوسبة الموزعة.

في الحقيقة, تم اقتراح الإنترنت السلبي للأشياء قبل بضع سنوات. انطلاقا من البيانات المتاحة, يمكن إرجاعه إلى 2014 في وقت مبكر 2014. The National Natural Science Foundation of China officially launched the key project “Basic Theory and Key Technologies of Passive Sensing Networks” with a funding amount of 3.5 مليون يوان. طريق أكثر واقعية.

ومع ذلك, في السنوات الأولى, اعتقد الكثير من الناس أن الإنترنت السلبي للأشياء كان هراء. فلماذا تعتقد أنه ممكن الآن?

لأنه مع تقدم تكنولوجيا أشباه الموصلات, تم تقليل استهلاك الطاقة للرقائق الطرفية إلى MW أو حتى أقل, إلى جانب الترقية المستمرة لتكنولوجيا تحويل الطاقة, أصبح التقاط الطاقة واستخدام تكنولوجيا الاتصالات لمسافات طويلة حقيقة واقعة.

لماذا نحتاج إلى إنترنت الأشياء السلبي?

في الحياة الحقيقية, لقد اعتدنا على وجود الكهرباء, ولا يمكن أن تشعر بالفرق القوي بين المنتجات النشطة والسلبية. ومع ذلك, لكل كائن في عالم إنترنت الأشياء, القوة لا غنى عنها. إنها محطة إنترنت الأشياء تمامًا مثل الهواء والماء للبشر.

يمكن للبشر أن يكونوا الهواء دون جهد كبير, لكن محطات إنترنت الأشياء قد لا تتمتع بسلطة.

على يدا واحدة, بسبب قيود التكلفة أو حجم المنتج, الكائن نفسه لا يحتوي على شروط إمدادات طاقة البطارية.

من ناحية أخرى, تقتصر الكائنات ذات المتطلبات عبر الإنترنت على عوامل مثل توزيعها الواسع والحاجة إلى التحرك بمرونة, مما يجعل من الصعب استبدال البطاريات في العديد من أطراف التطبيقات أو لا يمكن تشغيلها مباشرة بالبطاريات.

من منظور اتجاه تطوير اتصال الإنترنت, especially when facing the demand for the “online” of a large number of objects, it must be realized in a “سلبي” form. وبالتالي, إن تقنية الإنترنت السلبية للأشياء ستكون قوة دافعة رئيسية.

فيما يتعلق بالإنترنت السلبي للأشياء, يمكن أن تكون مصادر الطاقة الخفيفة, 4G, 5إشارات G., إلخ, وحتى تشوه الكائنات يمكن أن يولد طاقة صغيرة لاستخدامها. وبالتالي, يمكن تقسيم إدراك 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 موجة الراديو, الذي يجمع RFID, NFC, تقنية البلوتوث, 4G, 5G, WiFi وطاقة الموجة الراديوية الأخرى في البيئة المحيطة وتحولها إلى طاقة كهربائية. هذه هي أيضًا الطريقة الأكثر اهتمامًا لإنترنت الأشياء السلبي, لأن جهاز إنترنت الأشياء الذي يعمل عادة يحتاج إلى العمل بشكل طبيعي, بالإضافة إلى الحصول على الطاقة العاملة, كما يحتاج إلى نقل البيانات من خلال إشارات الراديو. في هذا الطريق, لا يمكن لمحطات إنترنت الأشياء السلبية الحصول على الطاقة فقط, ولكن أيضا نقل الإشارات, وفي نفس الوقت, يمكن أن تكون التكلفة والحجم منخفضة للغاية.

ما هي تطبيقات إنترنت الأشياء السلبية التي رأيناها?

على مدى السنوات القليلة الماضية, إن إنترنت الأشياء السلبي يتطور بصمت, ومؤخراً جذبت انتباه الصناعة مرة أخرى. ومن المعروف باسم جديد آخر “مخرج” في صناعة إنترنت الأشياء في 2021 بعد Cat.1.

هذا لا علاقة له بالتطور السريع لتقنيات الاتصال المختلفة. الوقت الحاضر, تم تمديد إنترنت الأشياء السلبي بشكل أكبر, توسيع الترابط السلبي القائم على البلوتوث, Wi-Fi, لورا, ملحوظة: إنترنت الأشياء, وتقنيات الاتصال 5G. النموذج في الشكل أدناه حول الارتفاع المستقبلي, تعد متطلبات اتصال إنترنت الأشياء ذات السرعة المتوسطة والمنخفضة نموذجًا نموذجيًا للغاية في الصناعة.

نحن نعلم أن ظهور LPWAN افتتح رسميًا عصر التطوير على نطاق واسع لإنترنت الأشياء الذي يعمل بالبطاريات, وحل الطلب في السوق على إنترنت الأشياء المنخفضة مع عشرات المليارات من الاتصالات, وأصبحت نقاط الألم التي تبلغ مئات المليارات من الإنترنت السلبي للمشكلة التي تم حلها في الحاجة التالية. بدأ الاهتمام بالإنترنت السلبي للأشياء أيضًا. كنتيجة ل, لقد تغير النموذج في الشكل أعلاه.

في حياتنا اليومية, نحن محاطون بإشارات راديو مختلفة. على الرغم من أن الطاقة التي يمكن جمعها من خلال هذه الإشارات صغيرة جدًا, إنه كافٍ لعمل عدد كبير من العقد السلبية لإنترنت الأشياء, ويمكن استخدام الإشارة لتحقيق إرجاع البيانات.

It can be said that passive IoT technology is expanding the base of the “Pyramid” of IoT connections. وبالتالي, ما هي التطبيقات في قاعدة هرم اتصال IoT هذا?

IoT السلبي على أساس RFID

في الوقت الحاضر, تقنية RFID هي تقنية الإنترنت الأكثر دراية والاستخدام على نطاق واسع, ومبدأه بسيط للغاية. عندما تكون علامة RFID قريبة من القارئ, يتلقى إشارة تردد الراديو التي أرسلها القارئ, يولد تيارًا مستحثًا, ويحصل على الطاقة. من خلال هذا القليل من الطاقة التي تم جمعها, ترسل العلامة المعلومات وتدرك التواصل مع القارئ.

في الوقت الحاضر, وصلت شحن منتجات إنترنت الأشياء السلبية لهذا المخطط إلى مستوى عشرات المليارات في السنة. NFC, كنوع من RFID عالية التردد, أصبح تكوينًا قياسيًا تقريبًا في الهواتف الذكية, ويمكن اعتبارها أيضًا تطبيقًا نموذجيًا لتكنولوجيا إنترنت الأشياء.

إنترنت الأشياء السلبي على أساس البلوتوث

يمكن أن تكمل علامات مستشعر الطاقة المنخفضة من البلوتوث السلبي الاستشعار, التخزين والاتصال بدون مزود الطاقة. تجمع العلامة طاقة التردد الراديوي المحيطة بها لتشغيلها, وتستخدم هذه الطاقة لإرسال بيانات رمز التعريف الفريدة للعلامة وقراءات المستشعرات. شركة ناشئة تسمى ويليوت, منتجها عبارة عن علامة مستشعر طاقة منخفضة من البلوتوث, لأنه لا يتطلب بطارية خارجية, لذا فإن حجم المنتج هو فقط حجم ختم البريد, يمكن لصقها بسهولة على العناصر المختلفة.

إنترنت الأشياء السلبي على أساس wifi

يتمثل مبدأ هذا المخطط في استخدام تقنية الاتصالات الخلفية لإشارة تردد الراديو. عندما ينقل جهاز توجيه WiFi القريب إشارة تردد الراديو بقوة عالية نسبيًا, تمتص عقدة إنترنت الأشياء السلبية إشارة تردد الراديو وتعدل معامل انعكاس الهوائي لنقل معلومات المستشعر.

تم تطوير هذه التكنولوجيا في وقت مبكر 2016 من قبل الباحثين في كلية الهندسة الإلكترونية بجامعة واشنطن, ويسمى WiFi السلبي. تستهلك العقد السلبية السلبية فقط 14.5µW و 59.2µW عند نقل 1 ميغابت في الثانية و 11 ميغابت في الثانية, التي يمكن أن تحقق مسافة العودة من 30 متر وحتى لديك قدرة على اختراق الجدار.

إنترنت الأشياء السلبي على أساس لورا

في 2017, اعتمد باحثون من كلية الهندسة الإلكترونية بجامعة واشنطن بالولايات المتحدة تقنية طيف الانتشار الخطي لتحسين إمكانات عائد العلامات السلبية ومتوافقة مع معدات Lora التجارية لتشكيل نظام تعديل الانعكاس القائم على LORA. في الاختبار, حقق الباحثون بنجاح تعديل انعكاس العقدة السلبية من أي موقف مفصل بواسطة 475 متر بين مصدر RF والمستقبل, وإرجاع معلومات المستشعر بنجاح; عندما تقع العقدة السلبية ومصدر RF في نفس الموضع, يمكن أن يصل المتلقي إلى أقصى حد 2.8 كيلومترات.

إنترنت الأشياء السلبي على أساس 5G

لدعم إنترنت الأشياء من خلال شبكات خلوية 5G, إحدى الصعوبات هي كيف تحصل العقد الطرفية السلبية على الطاقة, والصعوبة الأخرى هي كيفية تحقيق الوصلات الطويلة, خاصة أن الأخير أكثر صعوبة. لأن الطاقة التي تم الحصول عليها من قبل المحطة السلبية من خلال طرق مختلفة ضعيفة للغاية, مسار العودة طويل جدا, وستتحلل الإشارة بسرعة. في الوقت الحاضر, يمكن للتكنولوجيا الأكثر تقدماً في مرحلة المختبر بالفعل جمع طاقة التردد الراديوي 5G في نطاق تردد محدد ضمن نطاق من 180 متر, وجمع حوالي 6µW من الكهرباء.

تخطيط إنترنت الأشياء السلبي في الداخل والخارج

في الوقت الحاضر, لا يزال البحث على إنترنت الأشياء السلبي في المرحلة المبكرة. الطاقة الضعيفة وغير المستقرة من البيئة, العشوائية لاكتساب الطاقة في العقد, إلخ, اجعل اتصال العقد السلبي لإنترنت الأشياء هشًا نسبيًا ويصعب الحفاظ على الاتصال المستمر. كل هذا يقيد تطبيق إنترنت الأشياء السلبي.

مع ذلك, لا يزال هناك عدد كبير من الشركات في الداخل والخارج التي تعمل بجد. كما ذكر سابقا, RFID هو حاليا تطبيق إنترنت الأشياء السلبي الأكثر استخداما على نطاق واسع.