《中國聯通研究院：5G無源物聯網系統白皮書（2024）（50頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《中國聯通研究院：5G無源物聯網系統白皮書（2024）（50頁）.pdf（50頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、中國聯通5G 無源物聯網系統白皮書中國聯通5G 無源物聯網系統白皮書中國聯通研究院2024 年 2 月中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書版權聲明版權聲明本報告版權屬于中國聯合網絡通信有限公司研究院，并受法律保護。轉載、摘編或利用其他方式使用本報告文字或者觀點的，應注明“來源：中國聯通研究院”。違反上述聲明者，本院將追究其相關法律責任。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書目錄目錄一、前言.2（一）打造長距離變頻無源物聯網通訊終端.3（二）打造面向變頻物聯網通訊終端的 5G 通訊模組.3二、基于微波直驅變頻技術的 5G 無源物聯網系統.4（一）總體架構.4（二）關鍵技術.51.基于微波直驅變頻技

2、術的 5G 無源物聯網系統基站關鍵技術.52.基于微波直驅變頻技術的 5G 無源物聯網系統終端關鍵技術 16三、應用場景.29（一）危險品倉儲.29（二）礦山.31（三）制造.32四、總結與展望.33（一）技術演進路線.331.基礎技術演進路線.342.系統產品及形態演進路線.38（二）市場展望.42附錄.43中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-4-縮略語.43引用.44中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-1-參編單位與編寫組成員參編單位與編寫組成員：中國聯合網絡通信集團有限公司：范濟安、荊雷、李雙權、范斌、趙興龍中國聯通研究院：葉曉煜、安崗、魏梓原、盛明哲、王宣、崔振霄、李希金、李卓凡聯

3、想集團：李瞳、袁樹新、王曉東、王俊龍、王黎偉浙江龍感科技有限公司：曾慶、羅宇、陳柳、李科、陳靜、連利波、孫佳宇重慶數智融合創新科技有限公司：周華、唐尚禹、向靜波中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-2-一、前言一、前言物聯網正在迅速發展，預計將推動數十億甚至上百億個物品實現智能互聯。當前，基于有源技術的物聯網連接數量雖在增長，但與業界預期的全面萬物智聯尚有較大差距。有源物聯網模組成本較高，限制了其在某些領域的廣泛應用，例如在物流行業，采用有源技術實現每個快件的連接將導致巨額的成本。因此，無源物聯網技術，特別是其無需電池的特點，正成為重要的技術補充，它不僅降低了成本，還提高了連接海量物品的可行性

4、。另一方面，許多物件因分布廣泛、需靈活移動或應用于極端環境，使得電池更換困難或無法使用電池供電。無源物聯網技術解決了這一問題，無源物聯網設備無需內置電池，可通過采集環境能量進行供能，因此具有長久的使用壽命，設備更加緊湊，簡化了維護，并提高了安全性和效率。隨著物聯網連接需求的不斷增長，無源物聯網技術預計將支持更大規模終端節點設備，實現更大規模的傳感感知和傳輸連接。這一特點使得無源物聯網在智能城市、農業、工業自動化等領域得到廣泛應用。隨著技術的不斷創新和標準的逐步完善，無源物聯網有望在未來實現更廣泛的應用，推動物聯網生態系統的進一步發展。中國聯通聯合行業伙伴聯想集團、浙江龍感科技有限公司，開展5G

5、 無源物聯網系統的技術實踐，期間進行了以下兩個方面的探索：中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-3-（一）打造長距離變頻無源物聯網通訊終端（一）打造長距離變頻無源物聯網通訊終端當前，無源物聯網技術在通信距離和上下行同頻干擾等方面面臨多重挑戰，限制了其在工業應用場景中的效能。為解決這些問題，中國聯通攜手合作伙伴共同研發并推出了一款創新性的長距離變頻無源物聯網通訊終端。該終端不僅能夠顯著擴展通信范圍，還能有效應對同頻干擾，提高通信穩定性。在工業領域，這一技術突破滿足在工業場景下物聯網終端在通信距離、可靠性和全面無源技術方面的緊迫需求，為工業物聯網的發展提供了強大的支持。這一創新成果的推出將為工業應

6、用場景下的智能化、遠程監測等提供更為可靠、高效的無源物聯網解決方案。（二）打造面向變頻物聯網通訊終端的 5G 通訊模組（二）打造面向變頻物聯網通訊終端的 5G 通訊模組面對無源物聯網終端技術的不斷升級，中國聯通積極跟進并對通訊網絡進行了升級和改造，包括對現有 5G 基站進行了升級，使其不僅維持了現有通信業務的高效性，還能夠與無源終端進行交互，避免彼此之間的潛在干擾。這一技術改進為更廣泛的物聯網應用提供了穩健的基礎，加強了無源物聯網與通信網絡的協同性。通過這種先進的基站升級，中國聯通不僅提升了網絡的整體性能，還確保了對無源物聯網的有效支持，推動了數字化時代的無線通信技術的蓬勃發展。目前，物聯網行

7、業發展迅速，中國聯通在物聯網領域積極布局，緊跟技術前沿，為數字化時代的通信技術和智能化應用發展創造了新的機遇，與合作伙伴共同推動無源物聯網技術突破與創新。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-4-二、基于微波直驅變頻技術的 5G 無源物聯網系統二、基于微波直驅變頻技術的 5G 無源物聯網系統（一）總體架構（一）總體架構5G 無源傳感物聯網系統，包括云端處理層、通信層、無源感知層、應用層。如圖 1 所示，感知層依靠各類傳感終端收集標簽、溫度、振動、濕度等環境信息，通信層將信息傳輸至云端處理層。在云端處理層進行機器學習及數據挖掘等，分析并提取數據的價值?；诟呔葻o源定位、標識設計，提供物品的全生

8、命周期管理、用戶行為分析等服務。最終，賦能物流、倉儲、制造、電力、交通、醫療、畜牧、家居等各類垂直行業。圖 1 5G 無源傳感物聯網系統整體架構圖中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-5-（二）關鍵技術（二）關鍵技術1.基于微波直驅變頻技術的 5G 無源物聯網系統基站關鍵技術1.基于微波直驅變頻技術的 5G 無源物聯網系統基站關鍵技術無源物聯網系統（PIOT）的關鍵組成，包括基站（含驅動站和接收站）、傳感側標簽兩大部分，并根據實際場景構建相應的 PIOT 管理平臺。其中，基站側和傳感側標簽的技術發展情況將成為無源物聯網系統未來能否大規模應用的關鍵。無源物聯網系統基站側技術發展需要考慮的關鍵領域

9、有基站的組網與部署方式、空口物理層設計以及其他輔助技術。（1）基站的組網與部署方式（1）基站的組網與部署方式現階段，隨著 5G 商用的不斷提速，5G 在物聯網領域的大規模應用逐步成為了關注的焦點。在此領域，無源物聯網系統由于其自身無源、低功耗、低成本的特性，必將在 5G 萬物互聯的時代取得一席之地。在這一過程中，需要掌握好演進的節奏，既符合技術發展的整體趨勢和成熟度，也要兼顧規模部署的需要。從 5G 未來演進趨勢來看，通感一體、大規模低功耗物聯網成為發展必然方向，因此將微波直驅變頻技術與 5G 蜂窩通信相融合的 5G 無源物聯網將是值得的形態。在2023 年初，3GPP 已在 5G R18 標

10、準中加入了相關內容的提案，并計劃在 R19 標準中進行充分的討論。在 5G 標準不斷演進的同時，基于微波直驅變頻技術的無源物聯網系統已開始嶄露頭角，其商用部署可能會早于 5G R19 標準。微波直驅變頻技術與 5G 無源物聯網的結合可以分為兩個階段。如圖 2 所中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-6-示。圖 2 5G 微波直驅變頻技術的兩個階段兩個階段的特點如表 1 所示。方案特點第一階段無源物聯網與5G采用各自頻段，并共站址部署無需修改物理層技術架構簡單、成熟度高可借用運營商已有的城域網回傳標簽信息成本較高且增加了單位功耗第二階段無源物聯網與 5G 深度融合，采用5G頻段中特定載頻作為驅動

11、信號需要重新設計空口的物理層需要等待3GPP相關標準成熟成本和功耗更低需要提前規劃好對既有5G業務的影響表 1 5G 微波直驅變頻技術的兩個階段兩個階段各有特點。異頻共站的模式可以選擇現有的 5G 基站和中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-7-成熟的微波直驅變頻信源站，在天線端實現整合，產品化的工作量小，可快速實現商用，但從長期演進來看，In-Band 的模式更有優勢。異頻共站模式，在天線端實現雙站融合，與 5G 通訊模組共享電源、通信和組網架構，安裝簡便，開通簡單。如圖 3 所示：圖 3 異頻共站模式架構圖這種共站模式下，需要重點關注無源通信和 5G 通訊之間的頻譜干擾問題，以 RFID

12、為例，其典型的工作頻率有：125kHz、133kHz、13.56MHz、27.12 MHz、433 MHz、902 MHz 928 MHz、2.45 GHz 和5.8GHz 等，當前可用于無源微波射頻標簽的產品相對集中在 902 MHz928 MHz。根據以往測試發現，RFID 設備的帶外發射對于基站業務存在一定的干擾可能。當 RFID 設備的帶外發射在基站下行鏈路頻段中的功率譜密度能夠小于-47dBm 時，在距離 RFID 設備 3 米的保護距離下，一般網絡覆蓋條件下的手機基本上不受干擾。這一點可以通過調整 RFID 設備的發射功率進行調整。但共站模式也存在明顯的缺點，天線端存在兩套射頻系統

13、，RFID中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-8-對于 5G 基站是一種帶外傳輸，需要進行防止射頻互干擾的復雜設計。兩者各自獨立，無法實現聯動，僅能作為一種過渡方案。未來無源物聯網通信的演進方向為 5G 帶內通信，即在基站的正常工作頻段上，劃出一定的帶寬，專門用于傳輸標簽信息，可以極大提高設備集成性，便于管理和靈活調度資源，當前已經列為 3GPP R18 的重要研究課題。無源物聯網系統需要考慮在廣域網以及室內局域網場景的應用：前者以宏站作為驅動站，可以滿足大部分場景下無源標簽對驅動信號強度的需求，覆蓋面積可以達到幾十米；但是在室內應用的場景下，由于建筑物的存在，依靠室外宏站直接提供驅動源，信

14、號強度水平可能無法滿足要求。因此，需要探索室內場景下的組網模型，如下。a.室分站直驅的方式a.室分站直驅的方式該方式通過改造運營商已有的 5G 數字化室分系統，將驅動源與5G 數字化室分小站相結合，利用室分小站一方面提供無源物聯網的驅動源，一方面接受無源標簽返回的數據信息。由于室分小站部署在室內，無需考慮外墻對無線信號的影響?，F階段主流室分小站單通道功率在 250mW 水平，基本上可以實現半徑 1020m 的覆蓋，可以滿足室內無源標簽覆蓋的需求。具體部署方式如圖 4 所示。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-9-圖 4 室分站直驅方式架構圖室分站直驅的方式實現了 5G 與無源物聯網的深度融合

15、，具備如下的特點：1基于數字化室分系統，pRRU 與 rHUB 之間采用光電混合纜的方式，rHUB 與 BBU 之間采用跨樓層光纖的方式進行通信，施工和部署簡單。2室分站與無源標簽之間采用直驅的方式，信號穩定，保證較好的通信質量。3后期網絡優化更便捷，對于信號盲區可以較方便的通過增加室內 pRRU 的方式提升信號質量。4可以利用 5G 數字化室內基站提供較好的室內定位服務。該方式將會成為未來室內無源物聯網系統主要的組網方式。b.第三方中繼的方式b.第三方中繼的方式中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-10-室分站直驅的方式有著靈活組網、便捷部署、信號穩定等特點，但在實際部署中，如果室外宏站信號

16、過強，也容易對室內無源標簽的驅動造成干擾；或者在某些場景下，建筑物內無 5G 數字化室分小站，重新搭建一套室分小站會增加相應的投資。因此，除室分站直驅的方式外，第三方中繼的方式也會成為某些場景的選擇。第三方中繼方式的核心是增加一個中繼端，作為室外宏站與無源標簽之間的信號中繼，這個中繼端可以是固定射頻基站，也可以是一種移動的 UE 設備，如下圖所示。圖 5 第三方中繼方式架構圖這種第三方中繼方式的主要特點為不依賴于運營商室分網絡，可以快速的提升室內驅動信號強度。室外宏站與中繼站之間可以通過5G 空口進行通信，中繼站自身建議具備供電的能力，中繼站與無源標簽之間采用微波直驅變頻技術，驅動信號僅存在于

17、中繼端與標簽之間，因此室外宏站與中繼站之間無需特定的功率要求，保證數據信號通信即可。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-11-c驅動源與接受端分離的方式c驅動源與接受端分離的方式在無源物聯網系統的實際部署中，需要特殊考慮驅動源與無源標簽之間的距離或遮擋問題，由于標簽返回的上行數據數據量很小，空口信道的要求相對較低。因此在設計中，可以嘗試驅動源與基站接收端分離的方式，將驅動信號與標簽返回的上行信號分成不同的信道，從而實現更靈活的部署。具體如下圖所示。圖 6驅動源與接受端分離的方式架構圖常見的方式有兩種：方式一：中繼站作為驅動源向無源標簽發射驅動信號，無源標簽返回的上行數據信息直接通過 5G 空

18、口返回給室外宏站，如上圖右半邊所示。該方式的優點在于簡化了中繼站的設計，中繼站不與室外宏站進行數據通信，接受來自宏站的控制信令，并按照控制信令向無源標簽發射驅動信號。同時，也免去了宏站與中繼站之間的數據通信，節省了宏站的空口資源。方式二：直接通過室外宏站作為驅動源向無源標簽發射驅動信號，無源標簽返回的上行數據通過已有的室分小站回傳，如上圖左半中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-12-邊所示。該方式的優點在于避免了室分站直驅方式下宏站可能帶來的干擾，同時回傳的數據信息通過既有室分小站進行回傳，節省了宏站的空口資源。（2）5G 空口物理層的調整（2）5G 空口物理層的調整如前文所述，5G 無源物

19、聯網可以有多種組網方式，以滿足各種場景下的實際需求。本節將探討為滿足大規模無源物聯網的應用，5G空口側需要關注的關鍵技術。傳統的 5G 協議棧包括物理層、L2 層和 L3 層相關協議，對于無源物聯網的支持需要對協議棧進行針對性的重新設計。本文由于篇幅原因，重點圍繞物理層設計和調整進行闡述。a.多址技術設計a.多址技術設計在傳統 5G 系統中，主要采用 OFDMA 作為多址技術。OFDMA 在 4G時代的技術延續在眾多主要場景中都已非常成熟。但面對海量無源物聯網的連接，OFDMA 面臨一些挑戰，比如：無源標簽由于成本限制，器件功能非常簡單，對 OFDMA 的支撐能力受限，同時海量的連接數量也是重

20、大的挑戰。近年來興起的非正交多址接入技術（NOMA）在海量無源物聯網場景下展現出更好的適應性。首先，NOMA 技術對于信號同步到達的要求更低，這有助于降低終端的難度；其次，NOMA 可以更容易實現容量的擴展，非常適合海量物聯網連接的場景，非常有望成為這一領域的標準多址技術。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-13-b.調制與編碼方式b.調制與編碼方式在該領域，3GPP 即將展開深入的討論，目前看為了適應無源物聯網的需求，5G 空口上行和下行的編碼與調制方式需要進行優化設計。設計的關注點可能會圍繞如下幾個方面：下行 In-Band 方案：如何選取合適的載頻作為 5G 無源物聯網的驅動信道將成為

21、關注的焦點，既需要考慮標簽側器件的產業情況，也需要考慮如何避免對現網既有 5G 用戶的干擾。高效的編碼方式：通過優化信道編碼提升無源物聯網系統的吞吐效率，從而在低功耗的大原則下，進一步提升標簽的信息傳輸能力。（3）其他關鍵技術（3）其他關鍵技術5G 無源物聯網系統的基站側除了上述物理層優化外，還有一些關鍵技術需要產業界共同關注，如：系統的安全性、標簽的定位能力、數據整合技術等。由于篇幅原因，本節僅探討無源物聯網系統空口安全和標簽定位技術。a.空口安全性a.空口安全性傳統 5G 系統具備較為完善的安全機制，通過對終端的鑒權確保非授權的終端無法接入到 5G 系統中。但在無源物聯網場景下，由于無源標

22、簽低功耗、低成本的特性，終端標簽結構非常簡單，很難支持傳統 5G 網絡中加密機制和算法。這就導致無源物聯網系統存在重大的安全挑戰。因此，有必要針對無源物聯網系統重新設計一套安全方案。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-14-目前，業內針對這一領域有很多標準層面的探討和研究。認為可以從鑒權和加密兩個維度來進行設計。首先充分利用 5G 核心網 SBA 架構的特點，通過 AF 網元與無源物聯網管理平臺進行通信，建立一套針對海量無源標簽的管理和健全機制，如下圖所示。圖 7管理和健全機制邏輯圖其中無源物聯網管理平臺可以向行業客戶開放一定權限，行業用戶可以結合自身實際應用場景設置相關鑒權策略，甚至實現在

23、無源標簽的二次鑒權。其次是信道加密技術，目前無源物聯網系統信道安全潛在的技術方向有：最小功耗動態生成密鑰技術、信道物理層特定加密機制等。最后在標簽側也需要考慮低功耗場景下的安全性，如低功耗安全加密芯片的使用等。b.無源標簽定位技術b.無源標簽定位技術在傳統 RFID 時代，無源標簽多基于 RSSI 或者其他參考信標的方式進行粗略定位。在 5G 無源物聯網系統中，可以將 5G 定位技術與無中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-15-源標簽相結合，實現更加精準的無緣標簽定位技術。主要設計思路如圖 8 所示。圖 8 無源定位5G 基站發射驅動信號給無源標簽，標簽在返回上行數據時，增加相關參考信號設置

24、?；驹诮邮軜撕灧祷氐?UL data 信號的同時，通過參考信號解析出波束角度信息，通過后端解算軟件，計算出標簽的位置。該方案的定位機制已較為成熟，需要標簽側結合 5G 信號做相應的定制修改。本節內容闡述了 5G 無源物聯網系統的相關關鍵技術。從目前 5G和無源物聯網的發展趨勢來看，未來兩者的深度融合將成為重要方向。在這一過程中，結合產業鏈、標準的發展，分階段進行相關商用探索。在具體組網和部署時，需要根據實際環境，靈活采用不同的組網架構。同時，5G 無源物聯網系統也帶來 5G 空口側技術的革新和優化，包括符合無源、低功耗需求的物理層，相應的安全機制和標簽定位手中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮

25、書-16-段?？梢灶A見在不遠的將來，5G 無源物聯網系統將在工業、物流、能源、農業等眾多行業領域發揮巨大的價值。2.基于微波直驅變頻技術的 5G 無源物聯網系統終端關鍵技術2.基于微波直驅變頻技術的 5G 無源物聯網系統終端關鍵技術微波直驅變頻技術可在無源工況下改變微波頻率，其結合無源傳感器技術形成的無源無線傳感終端不用直流供電就能遠距離無線工作。當傳感終端中的微波直驅變頻器接收到微波驅動信號時，無需額外能量即可產生頻率相異的受驅微波信號，同時終端中的無源傳感器將待檢測的物理量轉換后，控制受驅微波信號的頻率，即產生攜帶傳感信息的調頻式受驅信號，并以無線的方式返回到空間中。通過驅動微波信號與受驅

26、返回微波信號的異頻特性，有效避免了上、下行同頻干擾和收發同頻阻塞等問題，大幅提升了無源無線傳感的穩定性和可靠性。因此，基站側可以在不惡化接收通路的同時發射更大的功率，極大地擴展覆蓋范圍。此技術有望成為未來萬億級無源物聯網市場的基礎底座技術，支撐無源物聯網的快速發展。相較于基于背向散射技術的無源無線傳感技術，微波直驅變頻技術實現了上下行載波的頻率分隔，從而規避了背向散射技術中上下行頻率一致帶來的同頻干擾、能量阻塞等問題，有利于基站發射功率及接收靈敏度的提升，從而提升無源無線傳感的作用距離和可靠性。同時，由于傳感終端中的傳感器件和調制過程無需額外能量，進一步降低了功耗需求，從而在實現傳感功能的同時

27、不降低靈敏度和作用距離。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-17-基于微波直驅變頻技術的無源無線傳感終端具有無需額外供電、作用距離遠、使用壽命長、部署成本低、維護難度低五大特點。整個無源無線傳感系統由微波直驅傳感終端、微波直驅基站、無源物聯網管理平臺三大產品部分組成。作為無源無線傳感的底層技術，微波直驅變頻技術結合無源傳感技術和無源信號調制技術形成無需額外供電的傳感終端。終端通過采集環境中來自微波直驅基站的微波能量驅動內部電子部件工作，并通過無源傳感器對環境參量進行關聯轉換，最后形成攜帶傳感信息的變頻返回信號回傳至微波直驅基站進行解析、還原。圖 9 微波直驅變頻傳感基本原理圖（1）微波直驅變

28、頻技術（1）微波直驅變頻技術微波直驅變頻技術的核心是利用微波交流信號進行直接驅動，無需交流轉直流的過程，省去了電源轉換和管理的組件，避免了交直流轉換過程中的能量損耗，提高了能量利用效率，從而增加了終端的驅動靈敏度，提升下行作用距離。典型的微波直驅變頻電路（如圖 10 所示）由輸入匹配網絡、微中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-18-波能量擴散模塊、能量匯聚模塊、諧振模塊構成。其中輸入匹配網絡主要用于將天線從空間接收的微波能量以最大效率引入至后續電路，微波能量擴散模塊和能量匯聚模塊是終端核心，可將驅動微波的能量分散在寬譜內后再進行某一頻率的能量匯聚，匯聚后的能量經諧振模塊濾除、選擇、凈化后與驅

29、動微波相互作用，產生類似混頻的變頻信號?？梢钥闯鲈摴ぷ鳈C制中沒有交流與直流轉換的過程，整個流程僅包含各類頻率的交流信號之間的匹配、諧振、控制等操作，這也是微波直驅變頻技術能夠達到較高能量利用效率的基礎。圖 10 微波直驅技術典型電路系統組成在傳統依靠射頻能量實現無源無線通訊的技術中，需要將射頻的交流能量轉換為直流能量供給后續電路使用，能量轉換效率隨輸入功率的降低而大幅降低。目前，受限于實現原理及半導體材料特性，在較低輸入功率條件下（-10dBm），能量轉化效率一般低于 30%，在極低輸入功率條件下（-20dBm），能量轉化效率一般低于 10%。因中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-19-此在

30、終端側限制了其驅動能力，在實際應用中極大限制了作用距離。目前采用微波直驅變頻技術的驅動靈敏度一般在-18dBm-22dBm 之間（與驅動信號頻率相關），受驅返回能量與驅動能量的衰減一般為 1517dB 之間。由于基站側具有較高的接收靈敏度，返回信號的功率的衰減幾乎不影響作用距離。表 2 微波直驅輸入輸出功率的關系表輸入功率(dBm)輸出功率(dBm)驅動頻率(MHz)能量衰減(dB)-10-2543315-15-3143316-20-3643316-21-3843317-10-2694916-15-3094915-20-3694916-21-3794916-22-3994917（2）無源傳感技

31、術（2）無源傳感技術無源傳感技術的核心是通過待檢測物理量對無源傳感器產生影響，將物理量的變化轉換為電感、電容等參數的變化。該信號類型轉換的過程中無需能源，避免了傳統傳感器轉換過程需要額外能量的問中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-20-題，從而不影響整個終端的能耗平衡。通過各種傳感元件在不同的環境參量下所產生的不同特性，例如不同的面積、距離、介電常數、磁導率等，影響傳感元件電容值或電感值發生改變，進一步可將這種改變轉為 LC 諧振頻率的改變。與其他阻性等傳感器相比，頻率型傳感器的信號讀出電路可不放置在傳感器內，且能以無線的方式讀取，無需在傳感器內設置模數轉換、編碼等耗能電路，避免了對傳感量進

32、行數字化計算中所消耗的能量，進一步降低終端的能量需求。以溫度傳感為例，將介溫陶瓷作為電容兩極之間的電介質形成的無源溫度傳感器，溫度的變化使陶瓷材料介電常數等參數發生相應的變化，從而導致電容值的變換，這種變換并不需要額外能量的介入。此種溫度傳感器配合其他電路（如電感）形成諧振器時，諧振器的諧振頻率也會隨溫度發生相應的變化。為了使傳感量（溫度）帶來足夠大的頻率變化量（即溫度系數高），需要選擇電容量隨溫度變化大的介溫材料和元件結構。全溫度段溫度系數較高的電容器有導電性高分子鋁電解電容器（高分子 Al）、薄膜電容器（Film）、溫度補償用獨石陶瓷電容器（MLCC）。而在高溫段，導電性高分子鉭電容器（高

33、分子 Ta）、高介電常數獨石陶瓷電容器（MLCC）具有較高的溫度系數，如圖 11 所示。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-21-圖 11 不同材質的電容容值隨溫度變化示意圖以濕度傳感為例，使用有機高分子材料制成高分子薄膜電介質，其基本結構如圖 12 所示。利用某些高分子電介質吸濕后，介電常數明顯改變這一特性。其上部多孔質的金電極可使水分子透過，水的介電系數比較大，室溫時約為 79。感濕高分子材料的介電常數較小，當水分子被高分子薄膜吸附時，介電常數發生變化。隨著環境濕度的提高，高分子薄膜吸附的水分子增多，因而濕度傳感器的電容量增加。所以根據電容量的變化，可將被測傳感量（濕度）轉換為可變電容的

34、電容量變化，使無源壓電類振蕩器的共振頻率隨之變化。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-22-圖 12 高分子薄膜電介質濕度傳感器結構以振動傳感為例，將振動產生的微小位移轉換成線圈自感系數或互感系數的變化，形成可變電感器，再配合固定電容形成諧振頻率可變的諧振式振動傳感器。這種無源可變電感可分為自感式和差動變壓式。自感式可變電感由三部分組成。鐵芯與銜鐵由硅鋼片或坡莫合金等導磁材料制成，如圖 13 所示，表示鐵芯與銜鐵間的氣隙厚度，表示振動引起的微小位移。振動發生時，其運動部分與動鐵心（銜鐵）相連，當動鐵芯移動時，鐵芯與銜鐵間的氣隙厚度發生改變，引起磁路磁阻變化，導致線圈電感值發生改變，再配合諧振

35、電路導致諧振頻率發生變化，只要測量諧振頻率的變化，就能確定動鐵芯的位移量的大小和方向。差動變壓器式傳感器是互感式傳感器，其工作原理是利用電磁感應，將被測傳感量（振動）的變化轉換成變壓器線圈的互感系數的變化。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-23-圖 13 自感式可變電感組成以壓力傳感為例，無源壓力傳感器根據敏感機理的不同，主要分為電容式壓力傳感器和諧振式壓力傳感器兩種，如圖 14 所示。圖 14（a）為硅電容式壓力傳感器，淀積在膜片下表面上的金屬層形成電容器的活動電極，另一電極淀積在硅襯底表面上，二者構成平行板式電容器。當膜片感受壓力作用發生彎曲時，電容器的極板間距發生變化，從而引起電容量

36、的變化，該變化量與被測壓力相對應；圖 14（b）為硅諧振式壓力傳感器，硅膜片由靜電或其它方法激勵而產生諧振動，諧振頻率為 f0，當膜片受被測壓力直接（間接）作用時，剛度發生改變，從而導致諧振頻率的變化f，該變化量與被測壓力相對應。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-24-圖 14 電容式壓力傳感器和諧振式壓力傳感器結構現有的無源傳感技術除了可以實現對溫度、濕度、壓力、振動的感知外，還可以實現很多類型傳感量的無源轉換。這種將傳感量以無源的方式轉換為電容、電感等參數的傳感技術，可以滿足絕大部分應用場景。（3）無源信號調制技術（3）無源信號調制技術無源信號調制技術的核心是將傳感器轉換的信號以調頻的

37、方式加載在受驅返回微波上，調制的過程也無需額外能源。其機理是通過無源電容類、電感類傳感器引起諧振電路的諧振頻率發生變化，從而引起變頻返回信號頻率（fsen）的變化，即形成了攜帶傳感信息的調頻信號。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-25-以溫度傳感量為例，在傳感器端利用陶瓷諧振器內部的等效介溫電容或外加實體介溫電容，將待測傳感量轉換為電容量的變化，從而影響無源諧振器的諧振頻率。當然，溫度-頻率特性可通過測試標定，即對某一系列介溫傳感器的在每個溫度點上的電容值、諧振器諧振頻率值進行初始標定，則可以得出一系列的溫度值與受驅返回微波頻率值的標定關系數據表。系統工作時，采集器收到終端的返回信號并解調

38、。對于緩變類的溫度、壓力、濕度等傳感量，采集器對返回信號的頻率進行測定，獲取短時內信號的確定頻率，并根據傳感量-頻率對照表，推算或查詢出頻率所代表的物理量值，如圖 15 所示。對于振動類的捷變類傳感量，捷變的原始信號以調頻的方式直接加載在返回頻率上，采集器需要采用調頻制式解調的方法恢復原始信號。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-26-圖 15 頻分型傳感區分示意圖基于微波直驅變頻的無源無線傳感系統工作時，采集器發射驅動微波（頻率標記為 fsta）。傳感終端接收到驅動微波后，經由內部電路將其轉換為頻率相異的返回信號（標記為 fres），同時無源傳感器將傳感量轉換為電容、電感等參量（標記額為

39、Ssen），引起諧振電路的諧振頻率變化，從而引起返回信號頻率的變化，即以調頻的方式將傳感信號加載在返回信號上，并通過空間以無線的方式傳輸至采集端，進行信息解調、信息恢復。變頻調制與變頻信號解調的工作原理如圖 16 所示。圖 16 變頻調制與變頻信號解調的工作原理不同終端的區分一般有兩種方式，分別是頻率區分和編碼區分。其中頻率區分終端驅動靈敏度最低、工作距離較遠，但攜帶終端數量有限，一般為 1030 個。而編碼區分終端需要數字編碼，就需要一部分直流能源，即存在轉換功耗，其優勢在于攜帶的終端數量較大，中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-27-可以超過 100 個，但犧牲少量靈敏度和作用距離，但由

40、于其解決了同頻阻塞的難題，工作距離較傳統無源無線識別有較大提升。使用頻率區分的方式適用于覆蓋區域內終端數量不多的情況，通過在傳感終端配置不同的返回信號頻率加以區分，不同的頻率代表不同的終端序列號。若使用頻率代表終端的序列號，考慮到傳感信號的帶寬，在不混疊的情況下，一定頻帶內僅能共存有限個終端，終端的數量和傳感信號帶寬和可用頻帶相關。以溫度傳感器為例，目前常用的溫度-頻率系數為 200Hz/，如果在測溫區間為 100的情況下，則信號的帶寬為 20kHz，考慮 5kHz的隔離帶（器件一致性容錯），那么 250kHz 的信道容量下，可容納約10 個不同返回頻率的傳感器。如果降低溫度-頻率系數則信號的

41、帶寬和隔離帶都有所縮減，那么可容納數量有所增加，但會犧牲一定的傳感準確度。再考慮器件生產制造中的一致性，一般攜帶數量為 1030 個，如 17 所示。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-28-圖 17 終端序列號頻率區分方式示意圖為使單個基站可以攜帶的終端標簽數量不受限制，可以使用數字編碼區分的方式對終端加以區分。此時需要將一部分微波能量轉換為直流用于驅動數字電路。工作時，基站發出攜帶叫號信息的 ASK 信號，以控制單一目標響應，終端在收到該信號時與自身序列號進行比對，若匹配成功，將序號信息加載在返回微波上，基站對這一異頻的返回信號進行接收確認，并持續發送一定時間的驅動微波，并對攜帶傳感信息

42、的返回信號進行接收和解調、還原。若終端匹配不成功，則終端保持靜默狀態，不對外發射返回信號，這樣所有終端可用一個頻率的返回信號，在保證某一時刻只有基站-終端握手成功的唯一終端返回傳感信息，具體方式如圖 18 所示。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-29-圖 18 終端序列號編碼區分方式示意圖三、應用場景三、應用場景（一）危險品倉儲（一）危險品倉儲無源物聯網在危險品儲存（如圖 19 所示）的應用案例涉及到利用各類傳感器和 5G 技術，通過對危險品環境參數的實時監測、數據采集、分析和管理，提高儲存過程的安全性和效率。圖 19 5G 無源物聯網系統危險品倉儲場景中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書

43、-30-該系統由傳感器網絡、5G 通信網、中心控制系統與遠端控制平臺組成。傳感器網絡傳感器網絡：在危險品倉庫內部布置了各類傳感器，包括溫度傳感器、濕度傳感器、振動傳感器等。這些傳感器負責實時監測危險品的存儲環境，捕捉任何可能引發安全隱患的異常情況。面向無源終端的 5G 通信模組面向無源終端的 5G 通信模組：采用 5G 技術，實現傳感器數據的高可靠、低時延傳輸。這為實時監控提供了可靠的數據通道，確保監測系統能夠及時響應危險品儲存環境中的任何變化。中心控制系統中心控制系統：配備智能算法的中心控制系統用于接收、分析和處理傳感器傳來的數據。系統通過人工設定閾值或者自學習危險品的存儲特性和歷史數據，識

44、別異常狀態，提高預測和檢測的準確性。遠程控制平臺遠程控制平臺：具備遠程控制功能，管理人員可以通過安全認證的方式遠程訪問系統，實時監測儲存環境并進行遠程控制，例如調整傳感器參數、設定警戒閾值等。相較于傳統人工檢測的方案，5G 無源物聯網在危險品存儲領域具有響應及時、智能巡檢分析、遠端可見、無源終端本征安全等技術優勢，不僅提高了安全性和效率，也為管理人員提供了更為便捷和可靠的監控手段。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-31-（二）礦山（二）礦山在煤礦及其他資源開發過程中（如圖 20 所示），安全問題至關緊要。通常采用礦用錨桿支護巷道的方法，即在巷道掘進后，向圍巖中鉆孔并將錨桿布設在孔內，對巷道

45、圍巖進行人工加固。圖 20 無源物聯網煤礦應用場景與解決方案目前的測量方式主要依賴于人工抽檢，但存在多項缺陷，包括檢測效率極低、僅能進行抽檢、存在盲區，并存在較大的安全隱患。為了提高安全性和效率，亟需研究和應用更先進的監測技術和方法。在錨桿的拱形墊板和錨網支護之間放置壓力傳感器，當錨桿體受到煤層內部位移擠壓力時，傳感器受到的擠壓力發生變化，發送的頻率信號發生變化（對應解析出壓力的變化）可由巡檢手持設備(或者是固定的收發網關）監測到，可大量節省人工、提高效率。此種解決方案具有壓力傳感端完全無源無線的特點，全面降低了安全隱患，同時表現出高效、便攜等優勢。通過此方案，能夠有效防范電源引起的爆燃風險。

46、無論是表層還是內部難以檢測到的煤層位移，均能進行監測，從而顯著減少安全隱患。不再需要人工逐一對錨中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-32-桿預緊力進行測量，而是直接測量壓力的變化，從而節約了人力和時間成本。其小巧的體積和簡便的安裝過程，不會對錨桿造成任何不良影響。這一方案支持巡檢方式，同時可以通過在重點區域放置收發網關，實現多點的全面實時監測。（三）制造（三）制造隨著新一輪科技革命和產業變革的興起，現代制造業呈現出綠色、數字化、智能化以及定制化的發展趨勢。制造業從過去的規模擴張逐漸向數字化和智能化技術創新與應用的強化轉變。以 5G、人工智能、無線感測等先進技術為核心的智能制造，已經邁入現代制

47、造業發展的新階段，推動著制造業向更高水平邁進。在現代化制造環境中，隨著多方生產元素的加入，制造鏈日趨變長，制造行業對鏈條之間的緊密銜接以及數據的實時共享提出了更高的要求。亟需一種更智能、更高效，并且具有更強兼容性的資產全生命周期管理方式。新型無源標簽以其獨特的免電源、免維護特性，在制造工廠等特殊環境中得到廣泛應用。這些標簽能夠在溫度、濕度、振動監測、生產線監測、危險事件監測等多個方面發揮作用，并且有望通過環境能量采集技術實現傳感器終端的自供能。這一技術特性不僅使得標簽能夠在特殊工廠環境中可靠運行，而且極大地降低了對電池更換等維護工作的需求，提高了設備的穩定性和可靠性。同時，新型無源標簽的極低成

48、本特性對現代制造業產生深遠影中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-33-響。這種低成本標簽的應用為實現“一碼到底”提供了可能性，即一個標簽可以在整個生命周期中貫穿采購、加工、流轉到報廢等各個環節。這種全程標簽的應用有助于打通制造業的各個環節，實現業務流程和數據的無縫對接。通過協同上下游部門的管理，對資產庫存進行精準控制與及時共享，能夠有效避免“多采重復采”等問題，從而提高了整體生產效率。四、總結與展望四、總結與展望（一）技術演進路線（一）技術演進路線傳感與通信技術作為物聯網神經末梢級的底層技術，是物聯網技術的重要組成部分。超低功耗傳感技術和無線通信技術的快速發展對擴展末梢觸點和物聯網覆蓋范圍，

49、增強物聯網功能具有極大意義。物聯網傳感和通信終端的能源依賴問題制約了物聯網技術進一步規?；瘧?，人們向著主動供能、超低功耗的方向不斷努力，這一方向的極致將是無源無線。但現有的無源無線通信傳感技術限于能量利用效率低、傳感器功耗高、上下行同頻干擾阻塞等問題，因此存在作用距離短、傳感種類少、應用范圍窄等缺陷。目前巨大的新增應用需求與現有技術的不足形成了現階段無源物聯網發展的主要矛盾。由微波直驅變頻技術、無源傳感技術、無源信號調制技術三大核心技術組成的新一代無源無線傳感技術，以變頻通信特性、更低的能量消耗、更好的能量使用效率，實現了無需額外中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-34-供電、更遠的傳輸距

50、離、更長的壽命（免維護），逐步解決無源物聯網發展的主要矛盾，且該技術完全國產自主可控，具有廣泛的應用價值。1.基礎技術演進路線1.基礎技術演進路線從產品應用的角度而言，基于無源微波直驅變頻技術的無源無線傳感技術的發展主要在四個方向，分別為作用距離的提升、傳感種類和準確度的提升、物聯與通信融合自由度的提升、海量接入能力的提升。（1）作用距離的提升（1）作用距離的提升作用距離的提升主要通過兩個技術指標的優化實現，第一是通過材料、工藝、電路結構的優化，優化終端的驅動靈敏度，第二是基站的發射功率與接收靈敏度的優化。如圖 20 所示，目前基于微波直驅變頻技術的傳感器產品的驅動靈敏度約為-20dBm，實驗

51、室部分數據可達-30dBm，未來通過改良材料和優化工藝，最終使驅動靈敏度達到-35dBm。進一步拓展作用距離和覆蓋范圍。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-35-圖 20 驅動靈敏度與傳輸距離的關系示意圖（2）傳感種類與準確度提升（2）傳感種類與準確度提升基于微波直驅變頻技術和無源調制技術，可融合多型傳感技術，發展無源無線傳感系統。在現有多種無源傳感技術的基礎上，探明傳感信號特性以及其與傳感結構、材料的關聯性，構建自材料特性至信號特性的科學映射關系，并結合系統資源進行實驗驗證。以現有的容性無源無線溫度傳感為例，每攝氏度的溫度變化會引起約 200Hz50Hz 的頻率變化，通過介溫材料的選擇或諧

52、振電路中電感值的選擇，可以控制溫度-頻率變化率，以此來提升測量的準確度。同時利用多種傳感量之間的相互轉換，也能將更多的物理量轉換為滿足容性變化的要求。以此拓展傳感的種類，滿足物聯傳感的更多需求。（3）物聯與通信融合自由度提升（3）物聯與通信融合自由度提升在物聯與通信融合自由度提升的情況下，基站的部署方式主要有兩種：中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-36-第一種是物聯與通信融合型基站，即依托現有通信基站的部分設備和功能，融合無源物聯網系統，實現兼具物聯和通信功能的融合型基站，達到多頻段協同、多功能融合的新型基站架構。特別是將無源無線傳感技術與 5G 以及未來的 6G 技術相融合，使用授權頻段

53、及運營商現有基站實現終端驅動，大幅提升終端的性能和應用范圍。第二種是獨立型物聯網基站，即物聯和通信在硬件上不再關聯，而是在數據端相互依托，獨立性基站可以根據實際的場景進行動態配置，在發射功率、天線增益、產品形態、防護等級等方面進行匹配，主要實現對融合型基站的補盲，以及在網絡架設初期小成本快速部署。物聯與通信融合有三個細分階段，如圖 21 所示，第一階段是硬件的融合，將微波直驅基站的組件與通信基站的組件協同布局，提升硬件的綜合能力和性能，此階段無源傳感系統可與現存通訊系統頻率分隔，避免相互干擾。第二階段是頻率資源的融合，指使用通信基站的頻率進行微波直驅，此階段使用授權頻率后可以根據實際的情況選擇

54、適合的頻段以及合適的發射功率，提升基站的覆蓋能力。第三階段是將微波直驅傳感通信協議融入通信的協議當中，使通信基站的協議擴展后可以直接通過 5G、6G 的信息與無源物理網終端進行通信，提升基站與終端之間的通信能力和效率。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-37-圖 21 物聯與通信基站融合工作示意圖（4）海量終端接入能力提升（4）海量終端接入能力提升針對海量物聯網終端接入時 ID 區分的需求，通過對數字編碼型終端實現方法、超大 ID 池實現方法、ID 分配方法的深入優化，形成標準 ID 空口協議和規范，實現單基站下多終端部署。面向海量終端接入時所面臨的多接入點、小數據量的網絡特點，研究接入網絡

55、架構，形成標準方案，實現算力數據任務式調度、高效率傳輸，存運高效協同服務。綜上所述，作用距離的提升可以增加單一基站的覆蓋范圍，降低基站的密度，對現有部署基站進行復用，從而節約基站的部署和維護成本。傳感種類和準確度的提升有助于無源傳感的應用范圍和測量精度更接近于有源傳感，但實際上很多傳感器的信號轉換機制本身是無源的，只是信號讀出、傳輸需要能源。配合微波直驅變頻的新體制和無源調頻技術，對現有傳感器重新開發核心功能，可以進一步拓展傳感終端的應用領域。隨著作用距離的提升，無源物聯的作用距離將不強依賴于基站的發射功率，能夠達到和現有通訊距離相匹配。此時無中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-38-源物聯

56、基站和現有通信基站的關聯性降低，部署的自由度升高，既可以使用通信基站融合無源物聯網功能，在保持現有通信覆蓋的能力下，增加無源物聯的功能，也可以采用架設獨立物聯網微基站的方式，擴展采集范圍，而無需以較高的成本同步部署通訊基站。終端接入方法由頻分轉為碼分后，將為海量終端接入奠定堅實基礎?？纱蠓嵘龁蝹€基站攜帶傳感終端的數量，最終整個無源物聯網將會以圖 22 的方式進行廣范圍、多種類、大數量、低成本的規?；瘧?。圖 22 大規模無源互聯示意圖（融合基站主力覆蓋，專用基站輔助補盲）2.系統產品及形態演進路線2.系統產品及形態演進路線基于微波直驅變頻技術所衍生出的產品主要內含基站序列、無源傳感終端序列兩

57、個大的產品序列族群，前期的產品形態以單獨部署基站一帶多的形式為主，在需要監測的位置安裝無源傳感終端，并選擇中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-39-合適的位置部署微基站進行驅動和通信。隨著未來終端驅動靈敏度的提升、使用高功率授權頻段、融合到運營商宏基站、室分基站等現有基站點位等手段，可以實現大范圍的預設覆蓋，達到在基站覆蓋范圍內可以任意地部署無源傳感終端的目標，建設一張無源物聯網的廣域覆蓋網，完成萬物無源互聯的基礎設施建設。（1）微波直驅基站產品演進路線a.無源物聯網專用基站（1）微波直驅基站產品演進路線a.無源物聯網專用基站使用公共或授權頻段進行微波直驅與傳感通信，具備獨立驅動微波直驅終端

58、工作的能力?；镜臉嫵珊唵?，具備無源物聯網驅動和信息交互的功能，可以對覆蓋范圍內的所有無源傳感終端標簽實現驅動、讀取、配置等相關功能，并使用無源物聯網專用的標準和協議。這類專用基站通常用在特定的工業場景或相對獨立的區域，或對物聯-通信融合基站盲區進行輔助補盲。b.物聯-通信融合基站b.物聯-通信融合基站將微波直驅基站組件與現有 5G 或未來 6G 通信基站進行融合，在頻率、硬件、協議等方面進行深度創新融合，使基站同時具備通信與無源物聯終端交互的功能，在通信基站的覆蓋范圍內可以任意地增加、減少無源傳感終端的數量、改變無源傳感終端的傳感種類、調整其部署位置等，在此基站的覆蓋范圍內可以實現“即放即用

59、”的效果，同時依托融合基站大范圍部署的基礎，以極低的部署成本實現大范圍的無源物聯網覆蓋，最終達成大規模的萬物無源互聯。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-40-（2）無源微波直驅終端產品演進路線a.微波直驅傳感器產品（2）無源微波直驅終端產品演進路線a.微波直驅傳感器產品現階段微波直驅變頻技術已經實現頻分型傳感功能，即同一場景下的微波直驅變頻傳感終端通過使用不同的頻率來區分各自的序列號，已經具有了初步產業化的能力，并在以化工、燃氣為代表的高安全要求、易燃易爆、對電池較為排斥的強需求行業，進行了演示應用和科技創新項目立項推進。目前該類產品在運營商專用頻段進行開發并實現應用，可以避免對公頻干擾的

60、同時，依靠基站發射的大功率微波實現更遠的作用距離。同時基于現階段成果及微波直驅變頻技術的特征及潛在指標優勢，可以實現碼分型 ID 識別，大幅提升帶載能力，從而實現海量部署。這一階段的微波直驅傳感器產品已經具備基本的功能，能滿足大多數特定場景的需求，項目的具體開展形式以根據實際場景輸出定制化的產品為主。b.微波直驅標準化模組b.微波直驅標準化模組微波直驅標準化模組是根據微波直驅技術基礎與微波直驅傳感器產品的實際應用經驗，針對應用范圍較廣、應用數量較多的產品進行模組化標準生產。以不同傳感種類、不同產品形態、不同傳輸距離、不同序列號區分方式等維度進行標準化模組的設計和生產，形成標準化的接口和協議，同

61、時降低產品的開發周期和難度。標準化模組的推中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-41-出，從企業賦能的角度來看，可以降低建設成本，實現快速部署；從產業角度來看，可以實現無源物聯網產品大規?？焖偻茝V；從行業賦能角度來看，可以彌補行業缺失的關鍵生產數據，提升行業競爭力。c.微波直驅標準化芯片c.微波直驅標準化芯片微波直驅變頻芯片的研發，將進一步提升終端的性能并降低終端成本，此階段芯片產品推出后，微波直驅變頻技術將成為行業無源物聯網底層技術。對于有監測需求但對成本較為敏感的行業，微波直驅標準化芯片大批量生產后，可大幅降低成本來支撐行業應用。微波直驅標準化芯片作為一種國產化技術，將成為無源物聯網的基礎

62、底座，支撐無源物聯網行業的快速發展。這一階段將會形成完整的產業鏈構成，芯片和基礎技術的提供商將專注于底層技術的突破和研發，方案商將會使用大量低成本、易開發的標準化芯片輸出適應于各行業的無源物聯網解決方案，無源物聯網的應用方將會獲得大量低成本、易維護的無源物聯網產品，解決各類問題。（3）無源物聯網管理平臺演進路線a.云管端三位一體管理平臺（3）無源物聯網管理平臺演進路線a.云管端三位一體管理平臺管理平臺是無源物聯網的管理渠道和工具，云管端三位一體的管理平臺將實現通感一體深度融合，覆蓋全部工業應用場景。b.大數據人工智能分析平臺b.大數據人工智能分析平臺隨著無源物聯網基礎技術的發展和各類終端產品的

63、陸續推出，無源物聯網的終端數量將會呈現指數級的增長。依托廣泛部署的無源終中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-42-端所提供的海量感知數據，結合大數據分析、人工智能等技術，實現從“事后感知”走向“事前預測”，讓各行業的管理能力得到本質的提升。（二）市場展望（二）市場展望基于微波直驅變頻技術的無源物聯網呈現出獨特的優勢，其低功耗、小體積、易部署的特性在工業應用領域具有顯著優勢。去電池化的特性降低了生產和維護成本，同時延長了設備的使用壽命，成為工業檢測等領域的理想選擇。隨著技術的不斷進步，無源物聯網技術即將迎來更廣泛的應用，從智慧礦山到工業自動化，再到危險品貯存，無源物聯網技術的應用為更多行業提供

64、了更高效的解決方案。微波直驅變頻技術無源物聯網的標準化和可交互操作性將成為行業發展的關鍵因素，安全性能的加強也可以更好的應對多種網絡威脅，可廣泛應用于工業、國防、物流、交通、電力和居家等應用場景中?？傮w而言，無源物聯網的技術特性可以解決物聯網領域多種應用場景中的技術瓶頸，并在遠距離、高速率和通用性等方面發力，逐步拓展物聯網應用場景，持續擴大物聯網市場規模。在技術發展與市場增長的雙輪驅動下，無源物聯網終端將在物聯網領域發揮日益重要的作用，為智能化和聯網化的萬物互聯時代做出更大貢獻。中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-43-附錄附錄縮略語縮略語下列術語和定義適用于本文件：縮略語英文全名中文解釋B

65、BUBaseband Unit基帶單元NOMANon-Orthogonal MultipleAccess非正交多址接入OFDMAOrthogonal Frequency DivisionMultiple Access正交頻分多址接入PIOTPassive Internet of Things無源物聯網RFIDRadio FrequencyIdentification射頻識別技術RRURemote Radio Unit遠程射頻單元RSSIReceived Signal StrengthIndication接收信號強度指示SBAService-Based Architecture服務架構UEUse

66、r Equipment用戶設備中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-44-引用引用1 杭州熵泱科技有限公司。一種無源變頻結構和無源變頻方法P：中國專利，CN115940821B。2023-07-25。2 甘泉，劉星，李曄。物聯網 UHF RFID 技術、產品及應用Z。北京：清華大學出版社，2021。3石蕾,陳敏雅.RFID 系統中閱讀器的設計與實現J.電腦開發與應用,2008,(07)。4 Kerem Kapucu,Catherine Dehollain.A passive UHF RFIDsystem with a low-power capacitive sensor interfaceR

67、.2014IEEERFIDTechnologyandApplicationsConference(RFID-TA),20145 Jia M Z,Yao C C,Liu W,Ye R Y,Tutun Juhana,Ai B.SensitivityanddistancebasedperformanceanalysisforbatterylesstagswithtransmitbeamformingandambientbackscatteringJ.China Communications，2022,19:2.6Ricardo Correia,Nuno Borges Carvalho.Design

68、of highorder modulation backscatter wireless sensor for passive IoTsolutionsR.2016 IEEE Wireless Power Transfer Conference(WPTC),2016.7Zhang Q,Zhang L,Liang Y C,et al.Backscatter-NOMA:AsymbioticsystemofcellularandInternet-of-Things中國聯通 5G 無源物聯網系統白皮書-45-networksJ.IEEE Access,2019,7:20000-20013.中國聯通 5

69、G 無源物聯網系統白皮書-46-戰略決策的參謀者技術發展的引領者產業發展的助推者戰略決策的參謀者技術發展的引領者產業發展的助推者態度、速度、氣度有情懷、有格局、有擔當中國聯通研究院是根植于聯通集團（中國聯通直屬二級機構），服務于國家戰略、行業發展、企業生產的戰略決策參謀者、技術發展引領者、產業發展助推者，是原創技術策源地主力軍和數字技術融合創新排頭兵。聯通研究院致力于提高核心競爭力和增強核心功能，緊密圍繞聯網通信、算網數智兩大類主業，按照 4+2+X 研發布局，開展面向 C3 網絡、大數據賦能運營、端網邊業協同創新、網絡與信息安全等方向的前沿技術研發，承擔高質量決策報告研究和專精特新核心技術攻

70、關，致力于成為服務國家發展的高端智庫、代表行業產業的發言人、助推數字化轉型的參謀部，多方位參與網絡強國、數字中國建設，大力發展戰略性新興產業，加快形成新質生產力。聯通研究院現有員工 700 余人，85%以上為碩士、博士研究生，以“三度三有”企業文化為根基，發展成為一支高素質、高活力、專業化、具有行業影響力的人才隊伍。中國聯通研究院是根植于聯通集團（中國聯通直屬二級機構），服務于國家戰略、行業發展、企業生產的戰略決策參謀者、技術發展引領者、產業發展助推者，是原創技術策源地主力軍和數字技術融合創新排頭兵。聯通研究院以做深大聯接、做強大計算、做活大數據、做優大應用、做精大安全為己任，按照4+1+X 研發布局，開展面向 C3 網絡、大數據賦能運營、端網邊業協同創新、網絡與信息安全等方向的前沿技術研發，承擔高質量決策報告研究和專精特新核心技術攻關，致力于成為服務國家發展的高端智庫、代表行業產業的發言人、助推數字化轉型的參謀部，多方位參與網絡強國、數字中國、智慧社會建設。聯通研究院現有員工近 700 人，平均年齡 36 歲，85%以上為碩士、博士研究生，以“三度三有”企業文化為根基，發展成為一支高素質、高活力、專業化、具有行業影響力的人才隊伍。中國聯合網絡通信有限公司研究院地址：北京市亦莊經濟技術開發區北環東路 1 號電話：010-87926100郵編：100176