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1、課題編號：課題編號：2023-01-C-0065G-A 無源物聯應用場景與市場研究5G-APassive IoTApplication Scenariosand Market Research2024 年年 05 月月5G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-006研研 究究 報報 告告 要要 點點本研究報告主要探討了 5G-A（5GAdvanced）無源物聯網（IoT）的技術特性、應用場景和市場前景。首先，提出了無源物聯各類關鍵技術的發展背景及標準化進展；其次，針對現有無源物聯技術特性及能力進行了分析，并從終端設備類型、連接拓撲、部署場景、技術指標和能力愿景等角

2、度對 5G-A 無源物聯技術進行了分析；在此基礎上，重點提出了 5G-A 無源物聯的應用領域，并分析了重點應用場景及其市場前景；最后，對 5G-A 無源物聯網技術及應用的未來發展進行了展望。研究單位研究單位：中國信息通信研究院、華為技術有限公司、中興通訊股份有限公司、紫光展銳（上海）科技有限公司、芯昇科技有限公司、中國聯合網絡通信集團有限公司、中國移動通信集團有限公司、中國電信股份有限公司研究人員：研究人員：王琦、許海平、杜加懂、夏仕達、李漢濤、唐小利、戴博、汪競飛、趙思聰、魏偉、陳丹、邱學、何詩文、伏星、賈宇鑫、施健、邊巒劍、趙孝武、張偉強、包宸曦、呂濤、李源、張雨露、雷智宇、喬文平完成日期

3、：完成日期：2024 年 5 月5G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-006目目 錄錄1 1 無源物聯發展背景及趨勢無源物聯發展背景及趨勢.1 11.1 無源物聯技術發展背景.11.2 無源物聯技術標準化進展.22 2 5G-A5G-A 無源物聯技術特性解析與優勢無源物聯技術特性解析與優勢.4 42.1 現有無源物聯技術特性及能力.42.2 5G-A 無源物聯技術特性及能力.63 3 5G-A5G-A 無源物聯應用領域及市場前景分析無源物聯應用領域及市場前景分析.15153.1 5G-A 無源物聯應用領域分析.153.2 5G-A 無源物聯重點場景及場景前景分

4、析.174 4 展望展望.212115G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-0065G-A 無源物聯應用場景與市場研究無源物聯應用場景與市場研究1無源物聯發展背景及趨勢無源物聯發展背景及趨勢1.1 無源物聯技術發展背景無源物聯技術發展背景物聯網本著萬物皆可入網的思想，以實現萬物互聯作為最終目標，已幫助數以億計的設備實現互聯互通。然而，隨著市場規模的蓬勃增長，設備的供能、續航等問題正在成為物聯網發展的新挑戰，如何實現低功耗、低成本、長生命周期的網絡已成為物聯網下一階段亟待突破的關鍵。無源物聯網是利用環境能量采集技術，將周圍可利用的信號與能量轉化為可驅動自身電路的電

5、能，同時利用以反向散射為核心的通信模式，實現向目標節點傳遞信息的技術。其最顯著的特征是完全不依賴傳統電池供電，能夠很好地解決低功耗物聯網發展過程中的瓶頸問題。近年來，以 RFID 為代表的無源物聯技術被廣泛應用在資產管理等領域，是現代工業生產環節信息互通的關鍵，是產業數智化升級轉型的基礎。隨著5G大規模商用，全球業界開啟了5G下一階段演進技術研究和探索。2021年 4 月，國際標準化組織 3GPP 正式確定 5G-Advanced（5G-A）為 5G 下一階段演進官方名稱，從 Rel-18 開始，這標志著全球 5G 發展進入新階段。面向 2024年及以后，一方面，5G-A 持續增強已有的能力，

6、支撐傳統 5G 業務大規模應用；更重要的一方面，5G-A 將增加新的能力，支撐新場景新業務的應用。千億智慧聯接是 5G-A 三大愿景之一，無源物聯作為 5G-A 的重要物聯技術之一，將蜂窩技術和無源標簽技術相結合，使得物聯網終端價格更低，相比于RFID標簽覆蓋距離更遠，從而可以支撐數百億的物聯新場景。5G-A 無源物聯將推動構建數字、智慧、綠色低碳社會的基礎設施，深化實踐“5G 改變社會”的目標。自 2021 年 10 月國內啟動 5G-A 無源物聯的外場技術驗證。2022 年 9 月成立“無源物聯網技術聯合創新中心”，發布面向萬物互聯的無源物聯網技術白皮書。2023 年在青島海爾工廠構建全球

7、首個 5G-A 產業數字化樣板，并在行業商用場景進行 5G-A 無源物聯技術端到端驗證。隨著技術的進一步成熟，應用場景5G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-006更加清晰，預計 2024 年下半年 5G-A 無源物聯技術將啟動小規模的商用，未來五年將形成數百億連接的新產業。1.2 無源物聯技術標準化進展無源物聯技術標準化進展國外針對無源物聯 RFID 技術的標準制訂在本世紀初已基本成型，主要包括EPCglobal、ISO/IEC、UID、AIM Global 和 IP-X 五大標準。EPCglobal 是一個中立的、非營利性的 RFID 標準化組織，由國際物品

8、編碼協會 GS1（Global Standard 1）發起成立。EPCglobal 在全球擁有上百家成員，包括沃爾瑪集團、強生、寶潔、英國 Tesco 等 100 多家歐美零售、制造和物流企業，同時，該組織由 IBM、微軟、飛利浦、Auto-ID Lab、Alien 等公司提供技術研發支持。ISO/IEC 標準中關于 860-960MHz 頻段的標準協議直接沿用了 EPCglobal Gen2 UHF 標準。ISO/IEC 標準是 ISO（International Organization for Standardization，國際化標準組織）和 IEC（International Ele

9、ctrotechnical Commission，國際電工委員會）聯合發布的 RFID 標準協議。與其他組織相比，ISO/IEC 具有天然的標準化公信力，與EPCglobal專注于860-960MHz頻段的研究不同，ISO/IEC 在多個頻段都發布了 RFID 標準，主要包括 ISO/IEC 18000（空中接口參數）、ISO/IEC 10536（密耦合、非接觸集成電路卡）、ISO/IEC15693（疏耦合、非接觸集成電路卡）、ISO/IEC 18000（近耦合、非接觸集成電路卡）等。UID（Ubiquitous ID Center，泛在識別中心）于 2002 年 12 月成立，是T-Engi

10、ne Forum 論壇下設的 RFID 研究機構。UID 主要成員來自日本，包括索尼、日立、東芝、NEC、三菱、夏普、富士通、NTT DOCOMO、KDDI、理光、日電等，也有少數其他國家廠商，例如微軟、三星、LG、SKT 等。AIM 由 AIDC（Automatic Identification and Data Collection）組織于 1999年發起成立，AIM 在全球有十多個國家和地區分支，會員數量超過 1000個。IP-X 組織成員以非洲、大洋洲、亞洲的國家為主，主要在南非等國家推35G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-006行。國內在無源設備的

11、物聯技術標準體系的制訂起步較晚，但隨著 RFID 在全球快速普及，我國政府及相關企業也積極參與 RFID 國際標準的制訂工作，并形成了我國的 RFID 標準體系。2006 年，國家科技部、國家發改委、商務部、信息產業部等 15 部委聯合發布中國射頻識別（RFID）技術政策白皮書，加快了我國射頻識別標準體系的建立，RFID 整體發展速度加快。2011 年，中國人民解放軍總裝備部批準發發布了 RFID 系列國軍標標準。該標準是在國內 RFID 應用日益廣泛、RFID 技術日趨成熟的背景下制定的，是中國首個自定義 RFID 標準。2012 年開始，全國信息技術標準化技術委員會、工業和信息化部電子工業

12、標準化研究院牽頭制定了2.4G和800/900M頻段上的RFID系列國家標準。2016 年，工信部發布 信息通信行業發展規劃物聯網分冊（2016-2020 年），重點支持 RFID 技術研究，推進 RFID 標簽在物聯網感知設備中的布局。RFID 行業逐漸走向標準化建設階段。近年來，業界也在尋找基于其他通信網絡的無源物聯技術解決方案，用于長使用壽命、低成本、免維護的設備，例如，基于 WiFi、藍牙或 LoRa 的無源物聯技術。IEEE 802.11 工作組于 2022 年展開了 Ambient Power enabled IoT（AMP IoT）的標準技術研究，目的是解決在 802.11 網絡

13、中無源物聯設備的通信問題。AMPTIG（Top Interest Group）于 2022 年 7 月七月啟動，于 2023 年 3 月結束，AMP SG（Study Group）已于 2023 年 5 月開始討論。由于無源物聯網技術在垂直行業以及面向個人消費者領域的巨大應用潛力，基于蜂窩通信的無源物聯網技術逐步成為業界關注的焦點。在國內，2021 年 4 月的 TC10 WG2 第 37 次會議上，中國移動牽頭立項研究課題基于蜂窩通信的無源物聯網應用需求研究，啟動蜂窩通信網絡支持無源設備相關技術需求研究。2021 年 12 月的 TC10 WG2 第 39 次會議上，通過了該研究課題的征求意

14、見稿?；诜涓C通信的無源物聯5G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-006網應用需求研究已經完成報批稿公示?；诜涓C通信技術的無源物聯服務第 1 部分：應用場景及需求完成標準草案征求意見稿，處于審核中，基于蜂窩通信技術的無源物聯服務 第 2 部分：總體技術要求也已經開始討論。在國際，基于蜂窩通信的無源物聯網技術也得到了通信標準化組織 3GPP的關注，中國移動、OPPO、華為、中興、展銳、vivo 等國內公司積極推動 3GPP 標準制定，基于環境能量的物聯網技術（Ambient IoT）的研究項目在 3GPP SA1 立項，于 2022 年 5 月開始第一次 SA

15、1 會議討論，主要研究Ambient IoT的應用場景和關鍵性能需求，相關的研究報告TR 22.840已接近完成。隨后，3GPP RAN 于 2022 年下半年開始 Ambient IoT study item 的討論，SI的目標是提供比現有低功耗廣域物聯網技術（LPWA，例如 NB-IoT 和 eMTC）更低的成本、復雜性和功耗的終端，盡量與 LPWA 對應不同的應用場景，盡量避免與 LPWA 產品市場重疊。同時，該物聯網分支技術也期望能支持比現有非 3GPP的無源物聯網技術更大的覆蓋范圍、更大的連接數量、更高的傳輸可靠性等。3GPPRANAmbient IoT RAN SI 主要在網絡部署

16、場景、連接拓撲結構、終端設備類型、技術能力設計目標展開研究和討論，并制定了相關的研究報告 TR 38.848。3GPPRANAmbient IoT SI 于 2023 年 9 月完工，RAN WG 的研究工作將于 2024 年正式啟動。25G-A 無源物聯技術特性解析與優勢無源物聯技術特性解析與優勢2.1 現有無源物聯技術特性及能力現有無源物聯技術特性及能力目前已有的無源物聯技術包括基于 RFID 的無源物聯網，基于藍牙的無源物聯網，基于 WiFi 的無源物聯網，以及基于 LoRa 的無源物聯網等多種技術。目前在各種技術中，基于 RFID 的無源物聯網是應用最為廣泛的技術。RFID 技術（Ra

17、dio Frequency Identification）即無線射頻識別技術，是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。RFID55G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-006整套系統由標簽、天線、讀寫器和軟件組成。RFID 系統的工作原理是：讀寫器通過發射天線發送射頻信號，電子標簽在有效工作區域內，憑借感應電流獲取的能量，通過內置天線將電子標簽編碼信息發射出去，讀寫器接收天線接收信號并完成解碼后，傳送到后臺主機系統，主機系統根據標簽身份做出相應處理和控制，控制讀寫器完成讀寫操作。按照頻率劃分，RFID 分為低頻、高頻、超高頻、微

18、波四個類別，如表 1 所示。表 1 不同頻率 RFID 技術與應用對比低頻高頻超高頻微波頻率范圍(MHz)125KHz,133KHz13.56MHZ860-928MHz2.45GHz-5.8GHz距離小于等于 60 厘米小于等于 1 米2-20 米近場：1-2 米遠場：50-100 米特性穿透力較強，抗干擾能力強數據傳輸速率快、安全性高讀寫速度快、數量識別能力強數據傳輸速率非常高、實時性強主要應用動物識別、容器識別和工具識別等門禁系統、支付系統等物流跟蹤、庫存管理、生產線自動化等高速公路自動收費系統、移動支付等從應用來看，低頻、高頻及微波均有自己的應用領域，但超高頻從通信距離、讀取數方面具備較

19、大的優勢，更符合快速發展的產業物聯網應用趨勢。目前“無源物聯網”技術的發展，正是以超高頻 RFID 作為標準依托。超高頻 RFID 的應用需求，可以分為規?；投ㄖ苹瘍深?。規?；饕侵冈谝恍┨囟ǖ男袠I，應用規模較大，場景相對標準，同一行業的不同用戶需求較為接近，應用具備較強的復制性。同時在這類型的應用中，標簽是消耗品，標簽的用量大且價格極其敏感。這類型最典型的就是“箱包鞋帽”領域，同時包括零售賣場、圖書館等。另一方面，航空和物流快遞領域，也有較大的發展前景，但當下仍有些問題尚未解決，比如在物流行業，特別是普通快遞件，數量巨大但物流公司利潤微博，目前無法承受大規模使用的成本。航空公司部分，也存

20、在著運營環節的不同方責任問題，目前只在部分機場在個人物品上嘗試進行應用，還未大規模進行應用推廣。其他類似的潛在產業，包括煙草行業的產品管理，漁業的近海監控等領域，也受制于當下的技術限制，在具備較大發展潛力的同時，相關市場發展目前仍然較為緩慢。5G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-006定制化市場指的是單個客戶或項目的需求量相對較小，但同時場景多、需求較為復雜的應用市場。不同場景對標簽及讀寫器的性能、外形等有特定的要求，即使同行業的客戶需求也有一定的獨特性。典型的行業應用包括工業、電力、鐵路等工業能源化的場景，也是 5G 應用的重點場景之一。這類定制型市場在標簽

21、總消耗量中的占比無法與規?；氖袌鱿嗵岵⒄?，但其對標簽的成本不是很敏感，可以接受功能更強大價格更高的標簽。RFID 標簽本身不具備傳感器功能。如果需要使用 RFID 技術來傳輸傳感器數據，傳感器本身的功耗一般不能超過幾十微瓦，否則需要額外進行供電。2.2 5G-A 無源物聯技術特性及能力無源物聯技術特性及能力在 5G 移動通信中，多種低成本物聯網技術不斷涌現，例如 eMTC、NB-IoT、RedCap 等，以滿足垂直市場日益增長的需求。5G 物聯網技術實現了低成本、低功耗和海量設備連接，能夠滿足更多的應用需求。然而，現有的 5G 物聯網技術仍然難以支持部分應用場景，例如現有 5G 終端難以部署

22、在極端環境條件下（如高壓、高溫、低溫、潮濕環境），不能用于免充電免維護的情況（如設備難以接近、設備量大不便維護），難以滿足極低復雜度、極低成本、極小尺寸等需求，導致 5G 行業應用場景的持續推廣受限。為此，亟需探索 5G-A 與無源物聯融合的新技術，從而更好地滿足行業應用需求，推動 5G 在更多領域中發揮價值。3GPP 將 5G-A 無源物聯網定義為 Ambient IoT，Ambient IoT 的關鍵技術主要包含反向散射技術、環境能量采集技術以及多址接入技術等。反向散射技術主要通過調制和反射環境中載波信號的方式發送自身信息，實現反向散射傳輸。具體為在收到載波信號時，通過調整阻抗來控制反射系

23、數，完成對載波信號的調制與反射，接收端接收到反向散射的信號后，解調并恢復傳輸信息。反向散射技術無需主動產生載波，具有簡單的射頻電路結構，復雜度低，可實現極低功耗的傳輸。環境能量采集技術支持在不同類型的環境能源中獲取能量，為低功耗通信終端提供一種免電池的工作方案。潛在的環境能源主要包括無線電波、太陽能/光能、熱能以及機械振動等。其中，從無線電波中提取能量的技術被稱為射頻能量采集，75G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-006它的本質是將無線電波中的射頻能量轉化為直流電壓，驅動射頻電路、數字電路或傳感器件等。由于蜂窩通信網絡覆蓋廣泛、性能穩定，蜂窩通信無線電波中的

24、射頻能量將成為重要的環境能量來源。多址接入技術旨在為海量設備提供共享同一個物理鏈路資源的高效方案，以提高物理鏈路資源利用率和傳輸可靠性。其中，傳輸資源的分配粒度和傳輸沖突水平嚴重制約資源利用率和接入設備數量。為支撐海量設備連接，需研究并使用高效低沖突的多址接入技術?；贏mbient IoT實現的關鍵技術，本節重點描述了3GPP定義的Ambient IoT系統的技術特性和能力，該系統依賴于超低復雜度、超低功耗的設備，設備本身無電池或具有有限的能量存儲能力，用于極低成本、極低功耗的物聯網連接，旨在滿足明確的差異化需求，解決基于現有 3GPP LPWA 無法實現的應用場景。2.2.1終端設備類型終

25、端設備類型3GPP R18 將無源物聯終端設備定義為 Ambient IoT 終端，并將 Ambient IoT終端設備劃分為三種類型，分別是類型 A、類型 B 和類型 C，三種終端類型的架構如圖 1 所示。5G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-006圖 1 Ambient IoT 終端類型架構示意圖三種終端類型在能量存儲能力、信號產生方式、功耗和復雜度方面存在差異，具體細節如表 2 所示。表 2Ambient IoT 終端類型類型類型 A類型類型 B類型類型 C能量存儲能量存儲無有有信號形式信號形式反向散射信號反向散射信號獨立生成信號有源射頻元件有源射頻元件

26、無無有功率放大器功率放大器無有有功耗功耗10 W百微瓦級110 mW 或更小復雜度復雜度與 UHF RFIDISO18000-6C 相近在類型A和C之間低于 NB-IoT 幾個數量級在 R19Ambient IoT SI 階段，3GPP 對 Ambient IoT 終端類型做了新的劃分，主要包括兩種類型：第一種終端設備類型是1W 峰值功耗，具有能量存儲功能，初始采樣頻率偏移（SFO）最大 10X ppm，設備中既沒有下行放大也沒有上行放大，上行傳輸采用反向散射方式，此類相當于類型 A 增加儲能功能；第二種終端95G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-006設備類

27、型是幾百W 的峰值功耗，具有能量存儲功能，初始采樣頻率偏移（SFO）最大 10Xppm，設備中具有下行和/或上行放大功能，上行傳輸可以采用設備主動生成或者反向散射方式，此類相當于是類型 B 和類型 C 簡化后的合并。兩種Ambient IoT 終端類型具體細節如表 3 所示。表 3 3GPP R19 新定義的 Ambient IoT 終端類型類型類型 I類型類型 II能量存儲能量存儲有有信號形式信號形式反向散射信號反向散射信號/獨立生成信號有源射頻元件有源射頻元件無有功率放大器功率放大器無有功耗功耗一微瓦左右百微瓦級2.2.2連接拓撲連接拓撲為適應不同的覆蓋需求、連接需求、部署場景（室內/室外

28、），Ambient IoT定義了四種拓撲結構。拓撲結構 1 為基站與 Ambient IoT 終端設備直連，二者之間實現雙向通信，如圖 2 所示。圖 2Ambient IoT 連接拓撲 1拓撲結構 2 為基站與 Ambient IoT 終端設備通過中間節點實現間接連接，如圖 3 所示。在這種拓撲結構下，Ambient IoT 終端設備與中間節點雙向通信，中間節點與基站雙向通信。其中，中間節點可以是中繼、IAB 節點、UE、中繼器等。5G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-006圖 3Ambient IoT 連接拓撲 2拓撲結構 3 為基站與 Ambient Io

29、T 終端設備之間通過輔助節點實現下行輔助連接，或者上行輔助連接，如圖 4 所示。在這種拓撲結構下，Ambient IoT 終端設備向基站單向發送信號，從輔助節點單向接收信號；或者，Ambient IoT 終端設備從基站單向接收信號，向輔助節點單向發送信號。其中，輔助節點可以是中繼、IAB 節點、UE、中繼器等。圖 4Ambient IoT 連接拓撲 3拓撲結構 4 為 UE 與 Ambient IoT 終端設備直連，二者之間實現雙向通信，如圖 5 所示。圖 5Ambient IoT 連接拓撲 4115G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-0062.2.3部署場景

30、部署場景根據基站/UE 與 Ambient IoT 終端設備所處的室內或室外環境，Ambient IoT定義了五種部署場景，分別為：部署場景 1：Ambient IoT 終端設備位于室內，基站位于室內；部署場景 2：Ambient IoT 終端設備位于室內，基站位于室外；部署場景 3：Ambient IoT 終端設備位于室內，NR 終端為讀寫器；部署場景 4：Ambient IoT 終端設備位于室外，基站位于室外；部署場景 5：Ambient IoT 終端設備位于室外，NR 終端為讀寫器。表 4 給出了部署場景 1 可能采用的具體配置。表 4 Ambient IoT 部署場景 1 的具體配置方

31、面方面配置配置設備環境設備環境室內基站類型基站類型微站 或 皮站連接拓撲連接拓撲拓撲結構 1、2、3頻譜頻譜授權 FDD、TDD 頻譜；非授權頻譜與與 3GPP 共存共存共站 或 新站流量假設流量假設AIoT 設備發起；AIoT 設備終止設備類型設備類型設備類型 A 或 B 或 C表 5 給出了部署場景 2 可能采用的具體配置。表 5Ambient IoT 部署場景 2 的具體配置方面方面配置配置設備環境設備環境室內基站類型基站類型宏站 或 微站連接拓撲連接拓撲拓撲結構 1、2、3頻譜頻譜授權 FDD、TDD 頻譜；非授權頻譜與與 3GPP 共存共存共站 或 新站流量假設流量假設AIoT 設備

32、發起；AIoT 設備終止設備類型設備類型類型 C 可支持拓撲結構 1、2、3類型 A 可支持拓撲結構 2類型 B 可支持拓撲結構 2、3表 6 給出了部署場景 3 可能采用的具體配置。5G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-006表 6Ambient IoT 部署場景 3 的具體配置方面方面配置配置設備環境設備環境室內基站類型基站類型無連接拓撲連接拓撲拓撲結構 4頻譜頻譜授權 FDD、TDD 頻譜；非授權頻譜與與 3GPP 共存共存無流量假設流量假設AIoT 設備發起；AIoT 設備終止設備類型設備類型設備類型 A 或 B 或 C表 7給出了部署場景 4 可能采

33、用的具體配置。表 7Ambient IoT 部署場景 4 的具體配置方面方面配置配置設備環境設備環境室外基站類型基站類型宏站 或 微站連接拓撲連接拓撲拓撲結構 1、2、3頻譜頻譜授權 FDD、TDD 頻譜；非授權頻譜與與 3GPP 共存共存共站 或 新站流量假設流量假設AIoT 設備發起；AIoT 設備終止設備類型設備類型類型 C 可支持拓撲結構 1、2、3類型 A 可支持拓撲結構 2類型 B 可支持拓撲結構 2、3表 8 給出了部署場景 5 可能采用的具體配置。表 8Ambient IoT 部署場景 5 的具體配置方面方面配置配置設備環境設備環境室外基站類型基站類型無連接拓撲連接拓撲拓撲結構

34、 4頻譜頻譜授權 FDD、TDD 頻譜；非授權頻譜與與 3GPP 共存共存無流量假設流量假設AIoT 設備發起；AIoT 設備終止設備類型設備類型設備類型 A 或 B 或 C2.2.4技術指標和能力愿景技術指標和能力愿景設備功耗和復雜度設備功耗和復雜度類型 A 設備發送或接收信號的功耗小于等于 1 W 或小于等于 10 W，最大功耗候選值的選取待 RAN 工作組研究確定；類型 B 設備的功耗介于類型 A 設備和類型 C 設備之間；類型 C 設備發送或接收信號的功耗小于等于 1 mW 或小于等135G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-006于 10 mW，其最大

35、功耗候選值的選取待 RAN 工作組研究確定。類型 A 設備復雜度近似于現有 UHF RFID ISO18000-6C（EPC C1G2）設備，類型 C 設備復雜度要比 NB-IoT 終端低幾個量級，類型 B 設備復雜度介于類型 A設備和類型 C 設備之間。為支持極低的設備功耗和復雜度，Ambient IoT 終端設備應具有以下能力：類型 A 和類型 B 具備反向散射傳輸能力低復雜度的波形、調制、編碼、信道和信號、同步等緊湊的協議棧和輕量級信令過程 覆蓋覆蓋關于覆蓋，主要研究以下幾種情況的覆蓋距離：拓撲結構 1 下 BS 與 AIoT 設備的最大通信距離拓撲結構 3 下 BS 與 AIoT 設備

36、的最大通信距離拓撲結構 2 下 AIoT 設備與中間節點的最大通信距離拓撲結構 3 下 AIoT 設備與輔助節點的最大通信距離拓撲結構 4 下 AIoT 設備與 UE 的最大通信距離其中，5G-A 無源物聯網的最大覆蓋距離目標是室內 10 米到 50 米，室外 50米到 500 米。不同設備類型以及部署場景支持的最大覆蓋距離可以是不同的，具體可實現的最大距離在 RAN1 SI 中進一步確定。Ambient IoT 應采用低復雜度技術支持覆蓋需求，例如：前向糾錯碼、時域擴展、適合的接收機和發送功率、反射增益增強等。設備的數據速率設備的數據速率對于下行和上行傳輸，Ambient IoT 設備的數據

37、速率最大值大于等于 5 Kbps，最小值大于等于 0.1 Kbps。在數據速率方面，一些可能的技術方案包括：傳輸帶寬和波形的選擇、幀結構的定義、調制、碼率、資源的靈活分配等。最大數據包大小最大數據包大小基于應用層最大數據包大小，上下行傳輸的最大數據包約為 1000 比特，RAN工作組將基于該最大數據包比特數量進行相關的傳輸塊大小設計。網絡需要選取適合這些數據包傳輸的信號和信道，制定緊湊的協議棧和輕量級信令過程。5G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-006 時延時延端到端時延包含觸發時間，不包含能量收集、充電等時間，能量收集、充電視為實現問題。Ambient I

38、oT 的最大端到端時延目標包括：長時延目標 10 秒，短時延目標1秒。RAN1/RAN2能夠在上述最大時延范圍內定義適合的時延。AmbientIoT 系統需在接入機制、信令過程、數據包傳輸方面滿足所述時延需求。定位精度定位精度對于拓撲結構 1、2、3 的網絡執行定位精度，室內場景 Ambient IoT 終端設備能夠達到 90%的概率定位誤差在 3 米以內（對于頻譜帶寬和天線配置有一定要求），進一步考慮實際應用頻段和系統帶寬，設備定位誤差能力可能在 10 米以內；室外場景 Ambient IoT 終端設備則能夠達到 90%的概率定位誤差在幾十米以內。對于拓撲結構的網絡執行定位精度，室內室外場景

39、 Ambient IoT 終端設備能夠達到 90%的概率定位誤差在 3 米以內。Ambient IoT 應支持適用于相應連接拓撲的定位方法，滿足定位精度能力。連接密度連接密度Ambient IoT 最大連接密度是室內場景每百平米 150 個設備以上，室外場景每百平米 20 個設備（每平方千米 20 萬個設備）。為支持更大連接密度，Ambient IoT需要考慮具有高效的多址接入方法和競爭解決機制，能夠在覆蓋范圍內支持一個或一組 Ambient IoT 設備的盤點。設備移動速度設備移動速度至少在室內場景下，設備的移動速度不超過 10 km/h。其中，對于拓撲結構 1、2、3，設備的移動速度為絕對

40、移動速度，對于拓撲結構 4，設備的移動速度為設備和 UE 之間的相對移動速度。Ambient IoT 需要選取適合的物理層技術（例如低階調制、參考信號等）來確保移動環境下的魯棒性。2.2.5小結小結依據 5G-A 無源物聯的技術特性和能力，5G-A 無源物聯具備以下幾方面的增強特性：155G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-006 覆蓋能力提升：典型室外變電站區域覆蓋能力150m；典型室內制造工廠的域覆蓋能力20m；支持大連接的能力：一方面相對 RFID 的連接能力需要提升，以解決現有RFID 的瓶頸，另一方面由于覆蓋增大，相應的連接數量能力也需要增強，以滿足

41、由于覆蓋增大導致的連接數量增加需求；支持溫濕度、壓力、振動等 100uw 級別的低功耗傳感；支持連續組網能力；支持粗定位能力：典型室內庫位級別定位能力（定位精度小于 3m），室外定位能力（定位精度幾十米量級）；面向工業、電力、醫藥、畜牧、物流等垂直行業，5G-A 無源物聯網能夠提供覆蓋廣、終端極低成本、零功耗、大連接、支持微型傳感、連續組網、粗定位的能力，將極大拓展無源物聯的行業應用能力，是實現行業物流、資產管理、信息采集等數字化、自動化的基石。35G-A 無源物聯應用領域及市場前景分析無源物聯應用領域及市場前景分析3.1 5G-A 無源物聯應用領域無源物聯應用領域依據無源物聯的技術特性，本節

42、總結了三大類潛在應用領域，包括消費盤存型、生產流轉型及廣域泛在型。1）消費盤存型消費盤存型領域以零售商超類等海量消費品盤點為代表，當前全球的應用數量約 400 億/年，盤存頻次需求以月盤點為主，準確度要求為 99%以上，市場上的無源物聯標簽價格約為 0.3 元。在該類領域中，高頻 RFID 技術已在卡口和手持式盤點場景中形成了低成本應用市場，滿足了絕大多數場景的應用需求。2）生產流轉型生產流轉型領域以制造業高價值生產要素流動跟蹤為代表，包括生產數字化、大型倉庫倉儲盤點、動產抵押等場景，預計未來全球的需求數量約 200 億/年，盤存頻次需求以實時盤點為主，準確度要求為 99.99%以上，根據實際

43、需求（集成傳5G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-006感器，防水防爆等功能），預計商用無源物聯標簽的價格需為 0.3 元至 5 元之間。相比于常見的鞋服場景盤點，金屬零件或塑料載具對信號穿透的要求更高，且生產物料在數千平方米的廠房中流通轉運，很難通過設置卡口進行實時盤點管控，通過人力盤點也非常困難。3）廣域泛在型廣域泛在型領域以貴重資產跟蹤類為代表，具有在廣域范圍內連接點位分散、隨機等特點，預計未來全球在多個領域具有較大的市場空間，包括國有資產跟蹤約 20 億/年、物流載具約 30 億/年，尋人尋物約 50 億/5 年，通常采用非實時、按需上報，準確度要求為

44、 99.99%以上，預計商用無源物聯標簽或無源物聯芯片集成的商用終端價格需為 10 元至 50 元之間。廣域泛在型典型應用場景包括：電力、油氣、運營商機房等的固定資產盤點、區域性物流/載具的游牧式跟蹤、城市中隨機分布的個人/行業/政府資產跟蹤等。5G-A 無源物聯技術利用運營商商用頻譜和 5G 基站的多天線技術，大幅提升下行的發射功率，從而提升鏈路傳輸性能，并通過多站聯合收發、沖突時隙重接入機制和非正交多址復用等方式提升連接數量，構建了 5G 宏基站+室內分布式系統聯合的室內外區域連續覆蓋能力，依托 5G 蜂窩系統成熟的產業鏈和技術，構筑差異化競爭優勢。在室外廣域場景，行業企業能夠利用運營商的

45、已有站點資源和 5G 網絡，通過C類標簽獲得連續性服務能力。標簽可通過能量采集技術從環境中采集太陽能、無線電等能量，同時標簽也可以在存儲物品 ID 信息的同時支持溫度、濕度、三軸等低功耗的傳感功能，從而顯著豐富廣域的應用場景，如工廠園區物流全域跟蹤、廣域資產管理等場景。在室內局域場景，行業企業能夠利用 5G 室內分布式系統的多天線技術，實現對室內復雜堆疊場景下物品的高盤存能力，也可以實現 3 米級別的定位能力。行業企業結合 A 類標簽實現對即用即拋物料的跟蹤管理，結合 B 類或者 C 標簽實現對可重復利用容器等的跟蹤管理，結合 C 類標簽實現對從室外到室內具有全流程管理需求物品的跟蹤管理，如廠

46、區內生產物流數字化、室內門店貨物跟蹤和盤存、動產抵押管理等場景。175G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-0063.2 5G-A 無源物聯重點場景及市場前景無源物聯重點場景及市場前景國際標準化組織 3GPP 在 SA1 的研究中，提出了 5G-A 無源物聯技術潛在的應用場景，包括倉儲自動化、醫療設備管理及定位、物流、自動化生產和家用傳感器?；趯?5G-A 無源物聯技術能力和潛在場景的分析，結合我國特定需求和當前技術發展階段，5G-A 無源物聯預計將在生產流轉型生產流轉型和廣域泛在型廣域泛在型兩個領域形成技術優勢及市場前景，具體場景包括生產數字化生產數字化、倉

47、儲盤點倉儲盤點、物流跟蹤物流跟蹤、廣廣域資產盤點域資產盤點、尋人尋物、出入管理和車位管理尋人尋物、出入管理和車位管理。3.2.1生產數字化生產數字化生產數字化屬于典型的生產流轉型場景之一。區別于傳統生產現場，現代化制造工廠環境中存在大量傳感器節點，用于溫度/濕度/振動監測、生產線監測、危險事件監測等方面。同時，某些應用中可能要求傳感器節點部署在惡劣的環境（如高/低溫、高濕度、易泄露環境等）、特殊的位置空間（如密集磁場環境）、甚至是極端危險環境（如移動或旋轉部件、高振動條件等），以完成對制造流程數據的智能感測。此外，隨著供應鏈流轉速度的加快，現代制造業對上下游供應鏈的銜接與數據及時共享提出更高的

48、要求。目前，大多數企業原材料物流管理主要通過一個條形碼貫穿部分流程，存在人工打印紙張慢、掃碼操作多、缺少統一服務標準等問題，且現有物流管理側重于點對點或線對線服務，主要管理入和出兩個環節，環節內部的精細管理、及各個環節間數據互聯互通存在挑戰。此外，信息流與實物流無法實時同步，最終導致人找料、料等人、賬實不一致等問題。傳統無源物聯技術通信距離短、組網困難，在大面積的廠房中僅能提供卡口式能力，無法滿足生產數數字化場景需求。5G-A 無源物聯技術打破了傳統掃描識別的方法，借助 5G 網絡廣覆蓋的能力，無源物聯的標簽能夠實時上報感知數據，確保企業及時準確地掌握產前、產中物流每一個環節的真實情況，實現了

49、生產物流全域連續覆蓋，對于大批量、多規格的物料，實現了出入庫、倉儲、配送全過程的數字化智能高效協同決策，顯著提升配送效率，讓制造的全環節都能跟蹤可視。5G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-0063.2.2倉儲盤點倉儲盤點倉儲盤點是生產流轉型的另一個重要場景。作為物流環節的關鍵組成部分之一，倉儲盤點具有數據量大、數據讀取頻繁、成本敏感等特點，這對信息識別的準確性、信息整合的高效性、盤存效率和成本提出了更高要求。以典型制造行業為例，倉儲物流總面積大，從車間的道口到地面倉庫、翻包排序區、產線，整個流程中的物料流轉都需要周期達到小時級別的跟蹤和盤點。倉儲物流單個倉儲塊

50、（18m18m）范圍內上千金屬料箱相互堆疊，需實現自動遠程快速盤存、庫位級別 37m 的定位能力、以及全區域連續覆蓋的能力。傳統無源物聯技術存在讀取距離短、準確率低等問題，往往難以滿足實際倉儲盤點需求。此外，通常一個倉庫內涉及多個企業管理方，每個管理方都需要部署無源物聯設備，不僅成本較高且實施難度大。5G-A 無源物聯技術借助 5G 網絡的深度覆蓋能力，倉儲盤存的準確率得到了極大提升；同時，5G-A 物聯物聯技術還支持粗定位能力，實現了實時盤存和出入庫雙重校驗，從而極大地節約了人力成本，并提高了盤存效率。截至 2023 年 6 月，我國倉庫總面積已達 4.04 億平方米，預計未來每年可實現數十

51、億級標簽體量。3.2.3物流跟蹤物流跟蹤物流跟蹤是生產流轉型場景和廣域泛在型場景的結合。物流跟蹤通過對采購過程中資金流、物流和信息流的統一控制，可達到采購過程總成本和總效率的最優匹配，為供應商、生產商、消費者提供運輸、倉儲、包裝、配送等全方位的信息服務，降低運營風險。物流跟蹤具有移動范圍廣、數據讀取頻發、并發數據量大等特點，一般要求室內網絡通信距離大于 30 米，室外網絡通信距離大于 100米，且要求標簽具備溫濕度傳感、壓力/振動傳感等感知能力。5G-A 無源物聯主要聚焦高商業價值貨物，在貴重消費品物流跟蹤方面，通過前裝無源物聯標簽，實現局域查找、廣域防丟，打造差異化產品，包括電子消費品、酒類

52、、煙草等，每年預計約 200 億個包裹；在高社會價值貨物跟蹤方面，通過循環物流載具前裝無源物聯標簽，實現局域盤點、廣域跟蹤、回收定位，助力綠色供應，包括循環周轉箱、循環托盤等，每年預計約 25 億連接需求。195G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-0063.2.4廣域資產盤點廣域資產盤點廣域資產盤點是廣域泛在型的主要應用場景，包括能源行業設備資產盤點、運 營 商 機 房 資 產 盤 點 等。例 如，電 力 行 業 超 高 壓 變 電 站 在 總面 積100200m2500 x600m2范圍中存在數百到上千個一次設備，包括變壓器、斷路器、刀閘、交流 CT、直流穿

53、墻套管、避雷器、電纜、接地極等，需要對設備本體進行溫度檢測，同時超高壓一次設備安全距離需要大于 10m。在該類場景中，需要一種安全的技術手段實現超高壓一次設備小時級別的周期自動遠程監控，包括溫度信息、身份信息及位置信息等，并通過全區域連續覆蓋能力實現廣域監控。廣域資產盤點場景普遍站址分散，傳統依賴人工或現有無源物聯技術的盤點成本高，效率僅能達到 2-3 個機房/天；同時，現有各類局域無線技術所使用的重點依賴電池，無法實現長生命周期及免維護。5G-A 無源物聯支持環境能量供能(免電池)，生命周期長且免維護，可以大大降低維護人力；支持廣域定位能力，可以滿足資產盤點的基本需求。廣域資產盤點類的標簽需

54、求量預計能達到每年 8 億左右。3.2.5尋人尋物尋人尋物尋人尋物是廣域泛在型的主要應用場景。當前，電子防丟器市場火熱，2021年新增 1.36 億連接，蘋果 AirTag 產品在 2021 年累計出貨 2000 萬、2022 年累計出貨 3500 萬，增速達 60%。目前主流尋人尋物的標簽采用手機眾籌+UWB 定位服務，價格昂貴，定位服務可獲得性低。5G-A 無源物聯主要在覆蓋、功能、定位等方面構筑優勢，借助運營商基站，實現室外連續覆蓋，室內有信號區域可接入，支持 10 米級定位精度，通過環境能量功能，實現標簽免電池，徹底消除“電量焦慮”。同時，5G-A無源物聯終端的價格也會遠低于當前的定位

55、標簽終端。利用 5G-A 無源物聯 C 類標簽廣覆蓋低成本的特點，通過廣域連接接入市政設施管理、尋人尋物、資產跟蹤等業務，預計每年將達到 75 億個人/行業/政府資產等連接數量。5G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-0063.2.6出入管理出入管理出入管理是生產流轉型的一個典型應用場景。各行業中對于園區、樓宇、機房、倉庫、營地等重點場所需實現人員、物資進出管理，涉及安防管理、物資管理、訪客管理、涉密管理等眾多應用需求。目前常見的出入管理仍需使用人工進行現場手動識別控制，效率低下，且存在疏漏問題。而通過 RFID 掃碼、UWB 定位等方式也存在一些問題，例如 R

56、FID識別距離僅為米級，識別精度較低，且難以進行人員出入自動化管理（例如需要人員主動刷卡）；UWB 網關設備和標簽成本高，且為有源設備，能量獲取和維持問題明顯，大批量應用時難以進行維護。運用 5G-A 無源物聯技術，可實現標簽的無源化，消除“電量焦慮”，實現標簽生命周期內免運維，且標簽價格也便于客戶進行成本控制，從而實現大批量大范圍部署。通過在人員、物資上綁定無源物聯標簽，例如將無源物聯標簽與工卡進行融合設計，并在重點進出卡口部署運營商 5G-A 無源物聯基站，對出入卡口的人員、物資進行實時、大范圍、精準的掃描識別，可快速識別并獲取進出人員、物資的 ID、數量、時間、定位等信息，賦能出入管理的

57、精準化、智能化水平提升。出入管理場景廣泛存在于各行業，預計未來每年可實現十億級標簽體量。3.2.7車位管理車位管理地下/地上車位管理是生產流轉型的一個典型應用場景。當前，截至 2022 年底，中國機動車保有量達 4.17 億輛，其中汽車保有量達 3.19 億輛，汽車保有量的迅猛增加帶來了停車位緊張、車位難尋、停車場安全無法保障、停車數量難以精確統計等一系列問題，而智能停車場利用無源物聯標簽、無線通信模塊、云平臺等技術來實現車位可用性管理。通感在每個停車位上安裝無源標簽，作為原有地磁傳感器的有效補充，檢測車位是否被占用。無源標簽實時監測車位狀態，一旦檢測到車輛進入或離開，立即將狀態變化信息發送給

58、數據采集設備。使用 5G-A 無線網絡，將無源標簽采集到的數據實時傳輸到中央處理系統或云平臺，云平臺接收到數據后，進行數據處理和分析，更新車位狀態信息，確保車位可用性信息的實時性和準確性。通過云215G 應用產業方陣研究報告2023-01-C-0062023-01-C-006平臺，將實時車位狀態信息發布到用戶的移動設備或停車場的指示牌上，幫助車主快速找到可用的停車位。車主可以通過移動應用查詢停車位信息，并進行車位預訂，系統根據車主的位置和需求，提供導航至空閑車位的路徑。4展望展望5G-A 無源物聯網技術當前已受到廣泛關注，面向倉儲盤點、生產數字化、物流跟蹤、廣域資產盤點、尋人尋物、出入管理、車位管理等應用場景，提出了智能社會千億連接的發展需求愿景，能夠為 5G 網絡提供綠色低碳、免維護的物聯網解決方案，有助于打造 5G-A 萬物互聯的新型數字化設施底座。當前，5G-A 無源物聯網技術已處于國際國內標準化的初期階段，技術架構、關鍵技術方案及技術能力將顯著影響應用場景；產業整體處于起步階段，預計將有效帶動 5G-A 芯片模組、終端、基站、核心網等產品推陳出新，產業環節全面升級。未來，產業各方需持續加強合作，共同提出便捷高效的實際解決方案，面向重點應用場景，聯合行業企業構建示范驗證測試床，推動 5G-A 無源物聯網的實際應用落地，發揮 5G-A 無源物聯網技術的愿景價值。