无源物联网通信研究进展与演进思考

摘要:

在推动产业数字化转型升级的过程中，无源物联网被视为一种基础性驱动技术。近年来，在资产管理领域得到了广泛应用的基础上

关键词：无源物联网通信；反向散射；环境能量采集；蜂窝系统

0 引言

物联网基于‘物物相连’的理念展开探索与实践，在追求全面连接发展的道路上不断前行。该技术不仅成功实现了数十亿设备之间的高效互通，在全球范围内推动了无数创新应用的落地。面对市场呈现快速增长态势的新机遇与新挑战，在智能城市、智慧城市等领域的快速发展背景下，物联网设备面临的供能、续航等挑战日益突出。

自2010年起逐渐兴起的低功耗物联网技术，在经过多年的演进后已逐步完善。其中代表性的技术包括低功耗蓝牙（BLE）、远距离无线电（LoRa）、窄带物联网（NB-IoT）以及5G RedCap等系列方案。尽管这些低功耗物联网技术在一定程度上实现了物联网终端的大连接目标，但在实际应用中仍面临诸多挑战：一方面，在成本、体积等方面已接近极限，在食品溯源、商品流通等对个体追踪精度要求较高的场景中难以发挥显著优势；另一方面，则受限于传统供电方式的物理特性，在严苛通信环境下的设备运行存在明显障碍。

针对上述问题

无源物联网凭借其超低功耗、超低成本以及体积最小的特点，在克服BLE技术局限性的同时也有显著效果。它不仅能够有效解决LoRa技术的电池续航问题、NB-IoT面临的数据传输速率限制以及5G RedCap技术下的网络延迟挑战等关键问题。该技术在资产盘点与管理、低频次传感采集与监控等领域展现出独特优势，并广泛应用于仓储物流、制造车间、交通系统及医疗健康等多个行业场景中，在 Home automation 和智能家庭设备领域也展现出巨大潜力与应用前景。根据市场调研数据显示,中国超高频RFID芯片销量从2017年的约35亿颗增长至2019年的约45亿颗,预计到2024年将突破115亿颗大关,其中以超高频RFID为代表的无源物联网技术由于其卓越性能而具备广阔的市场应用前景与研究价值

随着应用场景不断拓展和深化发展

1 无源物联网通信方式

依据具备环境能量收集与存储的能力以及主动载波生成的能力特征，在无源物联网领域中（如图1所示），主要可分为以下几种类型：反向散射通信、环境能量采集辅助型通信和兼具前述两种特征的环境反向散射通信。

图1 无源物联网通信方式

反向散射通信的代表技术为超高频 RFID。超高频RFID起源于20世纪40年代，最先用于军事领域，后经探索期、试点期、蓬勃发展期，在2010年前后达到规模化推广阶段，ISO/IEC等标准组织形成了以18000系列为主的超高频RFID技术标准，更加促进了该技术的应用与推广。传统无源反向散射RFID系统架构如图2所示，系统包含无源标签和读写器两部分。其中，无源标签（以下简称标签）是指以RFID为代表的一类不依赖电池供电的物联网终端，读写器发射激励信号激活标签，并接收来自标签的反射信号，完成系统信息读取。

图2 传统无源反向散射RFID系统架构

环境反向散射通信技术是当前无源物联网通信领域的重要研究热点之一。该技术集反向散射技术和能量采集功能于一身，在无源物联网通信系统中展现出巨大的发展潜力。如图3所示的环境反向散射系统架构图表明：与传统的RFID技术不同，在这种环境下工作时可以通过利用环境中可用的射频信号（包括蜂窝、蓝牙等）作为标签的能量来源和激发信号，并通过特定接收装置捕获其反向散射信号来实现数据传输和信息处理功能。

图3 环境反向散射系统架构

环境能量采集辅助式通信基于反向散射通信系统，在标签硬件电路升级改造后发展而来，并形成新型无源物联网通信体系。该系统的架构如图4所示，在与环境反向散射系统具有相似性的同时通过复用环境能量源并配备接收机来实现数据回传功能，并增添能量采集、储存以及转换等核心组件以驱动自身的电路运行机制。这种设计不仅支持反向信号放大和主动载波生成等功能，而且显著提升了与传统无源RFID标签不同的通信距离能力。

图4 环境能量采集辅助式通信系统架构

2 最新研究进展

当前，在能量受限条件下追求可靠通信的场景成为学术研究的核心关注点。为此，“无源”特性成为该领域研究的重要支撑方向，在此背景下形成了图5所示的技术研究热点分布图。具体而言，在这一领域中，能量利用技术旨在满足多场景需求，并保证系统的供能稳定性。其中核心技术包含环境反向散射技术、环境能量采集技术等；而在高效通信方面，则以提升链路预算能力、增强系统抗干扰性能为目标。基于此展开的技术创新见表1展示

图5 无源物联网通信系统技术研究热点

2.1 环境反向散射

该系统的技术架构主要由多元天线阵列和宽谱段式能量采集系统组成。其核心目标是通过环境中的多种射频信号以反向散射通信为基础实现标签数据的回传过程，并有效弥补了单点天线在能量密度分散上的不足。研究者们致力于开发一种新型的方法论框架，在确保系统稳定性的同时显著提升了其能效表现。这种创新方案不仅实现了对复杂电磁环境下的精准响应能力，在理论上也验证了其在实际应用中具有广泛的适用性

2.1.1 多天线技术

多天线技术能够深入挖掘空间维度资源，并分别带来阵列增益、复用增益以及分集增益的同时具备较强的干扰抑制能力。将其应用于标签中以实现同步能量收集与数据传输，则可显著提高接收信号强度与分集增益水平。然而，在读写器与标签配置多个天线时相关问题将变得更加复杂化。

该研究发现：由于标签的能量受限，在信号检测方面可提供的训练符号数量有限；相比之下，在多输入多输出（MIMO）无源反向散射系统中实现信道估计所需的计算资源更为密集；传统检测算法（如广义似然比检验）由于其固有特性无法直接应用于这种复杂场景；为此，在现有研究中已有学者基于卡方检验、F检验以及Bartlett检验等统计方法设计了三类适用于多输入多输出无源反向散射系统的信号检测方案；他们还提出了基于信号检测性能优化的天线选择策略；在此基础上，相关研究者进一步探讨了能量收集效率与信息传输速率之间的制约关系，并提出了一种新型的能量波束成形方法：该方法通过在标签端部署多阵元技术实现同步的能量采集与信息传输目标。

2.1.2 宽带射频能量采集技术

环境射频信号表现出显著的时变特性、非均匀的空间分布以及频率分布的非平衡特征，在某些特定的时间点和地点上可能出现某些特定频率的有效激励源缺失情况。通过宽带射频能量采集技术，在超广谱范围内获取了更多可作为激励源的信号，并且这种技术处理方式能够有效拓展环境反向散射通信的有效应用范围。

该文献采用了最大干扰比合并算法与载波干扰消除算法相结合的方法，在80至900兆赫兹频段内实现了一个宽带环境反向散射系统，并具备高达每秒千比特的数据传输能力。研究者提出了基于超宽带-冲激无线电技术的发射机与频率平移式接收机组合作为方案，在接收端通过频谱转换技术将反向散射系统的宽带脉冲频谱转换至150兆赫兹中频段波段，并以此降低了接收信号恢复过程中的复杂度。

2.2 环境能量采集

主要依靠环境能量的无源通信系统利用环境能量实现了"无源"功能。然而尽管存在地域分布上的不均匀性和运行中的不确定性等挑战,该系统的长时间可靠性仍无法得到充分保障。

一方面而言，在能源系统设计方面可探索多维度能量组合供电方案。具体而言，《该文献》构建了一个集太阳能、静电能及射频能于一体的综合能源收集体系，并创新性地提出了时域最大功率点动态跟踪方法以实现精准能量捕获。另一方面，在提升能量转化效率方面需研究高效率接收整流与电能转化方案以实现有效节电利用。《该文献》通过引入辅助变量手段将双基地无源物联网通信系统的能量效率优化问题转化为一个凸函数优化模型从而实现了资源的最佳分配配置。此外为确保系统的稳定运行需合理规划并建立关键节点监控机制以便在能量恢复后程序仍可顺畅运行《该文献》提出了一种基于控制流图与控制数据流图整合信息的方法来设定中断检查点并综合考量了新增开销与重新计算成本以此实现最优检查点插入策略。”

2.3 高效通信

为了增强高效通信能力,研究者致力于探索能够显著提升通信性能的通用技术方案,主要包括以下两个关键方向:采用先进的调制与编码策略以显著提升通信效率;通过优化接入方案有效降低调度指令的交互频率并减少信号干擾的影响。

2.3.1 调制-编码方式

传统无源RFID标签的承载数据量相对较小；主要采用振幅键控和相位移关键技术以及基于脉冲编码的低复杂度编码方案；尽管这些方案具有较高的实现效率，在实际应用中却面临较低的系统吞吐量；从而在实际应用场景中受到一定的限制。

为增强标签信息传输速率，请研究对标签上行和下行信号施加BPSK和QAM调制方式的同时，在多载波技术中采用OFDM方案也是可行的选择。现有研究表明，在RFID系统中采用BPSK和16-QAM调制方案已实现基础功能；类似地，在反向散射技术框架下采用OFDM载波策略亦可获得良好的通信性能。

此外，在研究新型调制-编码方案时发现了一些更为高效的技术。例如文献[20]报道了一种基于比特能耗差异的新型编码方法。这些技术有望在无源物联网领域中应用，并通过提升调制-编解码深度来减少信号反射损耗。然而，在实际应用中会面临挑战：由于射频和基带模块设计较为简单，在优化编解码方案时需重点关注其对电路复杂度和功耗的影响。

2.3.2 多址接入方式

在标签灵敏度显著提升的同时，环境能量采集技术和反向散射系统架构也得到了相应的优化。这种优化使得无源通信距离进一步扩大，在网络覆盖区域内，多个标签同时被激活的概率显著提高。因此，在实际应用中实现高效的多标签协调多址接入机制显得尤为重要。一方面，在实际应用中占据主导地位的无源多址接入方式主要是基于时分多路访问（TDMA）的技术。这类算法虽然操作简便且易于实现但对用于同步的时钟精度要求较高；特别是在面对海量连接场景时会遇到信号远距离传输导致高时延的问题会在网络边缘设备处显现出来；另一方面传统的频分多路访问（FDMA, frequency division multiple access）技术则通过在频域内划分多个具有不同中心频率的信道来实现资源分配；然而由于功耗限制等因素的影响现有技术难以有效利用FDMA实现大规模的高效性与能效兼备的大规模数据传输需求

近年来兴起的NOMA技术相较于现有的TDMA和FDMA技术而言，在信号同步到达要求方面更为宽松，在无需在上行信号传输前发送调度信息的同时也特别适用于上行反向散射链路，并能有效提升多个关键性能指标如覆盖范围效率和网络容量等。研究者们提出了将下行TDMA与上行功率域NOMA相结合的反向散射终端混合接入方案，在同时不显著地提升终端复杂度水平下能够有效提高网络容量。该方案还通过非凸优化模型求解能量最大化分配方法，并且特别注重确保服务质量（QoS quality of service）的同时提高了系统的能量利用率。

3 技术挑战与未来方向

3.1 技术挑战

在行业的持续演进中，在能量利用效率和信息传输效率方面已取得显著进步的基础上

首先，在现有无源物联网通信系统中主要采用收发一体的全双工架构模式；由于接收端信号经双重路径损耗影响，并且存在严重的自干扰现象；此外，在接收机之间的互相干扰下导致接收灵敏度较低；这使得系统的覆盖范围难以进一步扩大。其次，在现有技术条件下无法实现大规模组网并统一调度；因此造成其功能性局限性；仅能实现低速标签存储；而缺乏广域定位能力或者定位精度不足等特性。

在近年来的研究中，业界开始探索长距离分离式的收发方案。对传统的RFID读写器进行分类研究时发现其主要由激励器与接收器两个独立设备组成。这种划分使得系统的通信范围与工作效率均得到显著提升。同时，在一定程度上缓解了各信号间的自干扰问题。然而，在实际应用中仍面临时延风险及收发范围不均衡性等问题。这些局限性制约了该技术方案的整体部署

3.2 未来方向

针对当前的技术困境

3.2.1 蜂窝无源物联网通信系统潜在空口架构

蜂窝无源物联网通信系统的潜在空口架构如图6所示。该系统包含两类主要的潜在空口架构设计：第一类是基于蜂窝基站与标签的直接通信模式，在这种架构下，蜂窝基站不仅能够发射下行信道激励信号，并且还能接收上行数据链路的信息；该方案具有较低的硬件部署成本，并且特别适合于大面积 outdoor场景的应用。第二类是依赖中继设备完成激励信号发送及反向散射信号接收的技术方案，在此架构下可以通过中继设备实现区域内固定位置的标签定点激励，并支持区域内固定位置的标签定点激励以及数据汇总后进行二次加密处理，并最终统一上报至云端平台

1. 直连式空口架构

其显著特点是基站能够直接管理标签。凭借基站在频率 bands, 发射 power, 接收 sensitivity 等方面的优势。该架构明显解决了 tag 和 reader 之间距离失衡的问题。从而增强了 overall system communication range。扩展至更多户外场景的应用。如图6(a)和图6(b)所示。基于不同的应用场景。此类架构发展出了两大主要形式。\n

图6 蜂窝无源物联网通信系统潜在空口架构

Case 1：蜂窝直连式

在蜂窝直连架构设计中，在线部署时蜂窝基站直接与物联网终端设备进行通信操作。具体而言，在发射阶段，基站通过发送射频载波信号及指令控制信息给终端设备；而在接收阶段，则利用射频载波传输能量给终端，并通过反向散射技术实现与基站的数据交互。该架构可作为其他变体的基础模型，在硬件设备数量少、通信时延短、组网配置较为简单的前提下应用广泛；但受下行端射频灵敏度限制，在预算分配上通常低于上行链路预算，并主要适用于物流运输、畜牧业监控以及交通管理等空旷开放的场景区域。

Case 2：辅助供能式

基于直连式的通信技术框架下，在针对下行覆盖区域过小的问题上取得突破性进展。通过引入辅助供能节点构建新的能量供给架构。基站发送下行射频载波信号给标签，并接收来自标签的上行散射数据。借助空闲信道管理分布式供能节点的运行状态。从而让近端标签能够持续输出射频信号。该架构中的供能节点功能较为单一，在现有无线网络资源基础上可复用传统无线通信手段无需额外升级同时还可以作为补充的能量来源增强整体能量密度提升端站的能量转化效率并延长通信距离。这种架构特别适用于那些已有现成可复用供能设备的场景比如家居零售等以及对多径干扰敏感需要提高发射功率以弥补穿透损耗的情况如仓储工厂电力电缆监测等领域

2. 中继式空口架构

该中继式空口架构的主要特点在于其引入了中间节点以辅助基站完成与标签之间的连接关系，并且在运行过程中仅对标签实施弱度量管理。这些中间节点不仅能够实现对标签的定点定位以及近距离激励功能，并且还能够对上行信息进行统一汇总和上报操作；这一过程不仅有助于减少带宽资源的占用效率还可以通过对数据进行二次加密处理从而保证长距离传输的安全性；然而由于工作模式的限制此类架构在实际应用过程中往往会导致基站与中间节点之间的通信时延达到每十分之一秒的程度造成一定的性能瓶颈；从图6(c)至图6(e)的展示可以看到根据具体应用场景的不同该类空口架构可以通过不同的设计思路衍生出三种典型变形形式

Case 3：中继收发一体式

应用中继收发一体式架构配置中继设备（包括但不限于微基站、用户终端和网关），以实现基站空口信令的中继传输和数据转发功能，并完成标签信息的上报过程。支持基站与中继节点之间采用5G NR技术和有线通信方式进行数据传递；维持现有RFID通信协议框架下完成中继节点与标签之间的数据交互。通过近距离激励措施有助于提升下行链路的覆盖范围，并允许实现精准定位激励策略（如仅针对某车间特定流水线上的物品进行识别）。该系统配备多端口兼容接口以支持不同通信协议间的无缝切换。因此，在具备传统标签应用基础的企业环境以及需要定点智能识别的应用场口中均可部署该技术方案；特别适用于工厂生产线上物品定位追踪系统设计等定点激励场景。

Case 4：中继分离激励式

在中继分离激励架构设计中，基站通过发布统一调度指令实现对中继设备的控制，并通过射频载波发送数据和控制命令完成对标签的激活过程。在这一过程中，基站接收来自标签的反向散射信号以完成信息反馈。该架构设计充分考虑了单向链路资源分配的优势，在将反射信号的收发功能分离处理的同时，并未显著增加系统复杂度。其适用场景与中继型收发一体架构具有相似性

Case 5：中继分离接收式

在该架构下,基站通过发射射频载波与下行指令信号实现与标签之间的通信.随后,标签将上行反向散射信息发送至中继设备,并通过回传机制传递给相关方.值得注意的是,相较而言,采用该架构的中继设备具有结构简单且成本低廉的特点.然而,在这种架构下存在一个关键挑战:由于基站与终端之间的上下行数据传输量存在显著差异,蜂窝网络对于实现身份认证（IDN）、权限认证（OAlice/OBob）以及移动性管理等方面的能力较为有限.基于此分析可知,在当前无线网络技术背景下（尤其是4G/LTE环境下）,该架构主要适用于那些仅依赖于被动采集与展示场景的需求.

3.2.2 蜂窝无源物联网通信系统潜在网络架构

对比现有无源物联网技术与蜂窝通信系统，在数据传输方面存在显著差异。具体而言，在数据类型上主要传输基于标签识别的小数据量传感数据；在交互过程上相对简洁；其控制调度信令相比而言相比蜂窝系统要简单得多。因此，在网络架构设计上也将在蜂窝系统的基础上进行动态优化升级以实现更加轻量化便捷化的端到端服务架构。参考图7所示的网络架构框架可知该系统包含两种基本类型：一种是完整的体系结构设计参考核心网功能模块对标签实施认证鉴权以及移动性管理；另一种是简化型架构则将部分功能转移至代理节点设备以完成本地化标签识别等功能流程的基本执行

该文详细介绍了两种不同类型的网络架构配置方案：完整版与简化版各有侧重满足不同应用场景的需求。完整版架构方案着重于提供全面的功能覆盖包括但不限于标签认证、鉴权以及复杂的移动性管理流程；而简化版则侧重于实现基础层的本地化能力提升设备处理效率并降低通信 overhead

图7 蜂窝无源物联网通信系统潜在网络架构

1. 完整版网络架构

完整版网络架构继承了部分核心网功能单元，并如图7(a)所示。用户的指令通过无源物联服务器发起后，在经过核心网处理并向下发至各基站之后，在这些基站中将被执行为盘存操作以及接入控制操作，并将其获取的盘存信息、标签数据等传递给核心网之后。随后，在其开放功能（NEF, 网络曝光功能）下反馈至提供端以供用户查询调用。

此类网络架构可通过接入管理功能（AMF, access management function）等核心网网元实现对标签的移动性管理，并支持对标签实施全程追踪管理，在交通、物流以及畜牧业等多个应用场景中应用。同时，在认证环节提供支持；在授权方面也具备相应的功能；此外，在计费和加密方面同样拥有相应的处理能力。

基于核心网的技术架构下，该系统具备完整的功能性配置。然而，在标签机制的设计中需要特别注意其对非接入层协议的支持能力，在提升系统复杂度的同时也带来了更高的技术挑战性。为此可探索新型会话管理方案，在确保统一数据管理功能的基础上进行网元间策略下发与控制，并结合多粒度（如群组、深度神经网络和切片）的会话共用技术实现资源的有效共享；通过采用通用分组无线电业务隧道-用户协议实现用户端资源的共享优化，并以群组为颗粒度的能力开放和流程管控框架下完成控制面网元间的资源交互机制建设，在保障服务质量的同时显著提升网络运行效率和资源利用率

2. 简化版网络架构

简化版网络架构基于无源应用的需求优化后，在边缘代理节点处下沉了核心网的路由功能，并通过代理节点与用户应用服务器之间的交互来获取用户指令。从而实现对基站执行盘存操作和接入控制操作的同时，在此基础上将基站上报的信息如标签数据等转发至服务器形成新型网络架构（如图7(b)所示）。由于代理节点与基站实现了本地化部署关系因此该架构特别适用于仓储物流家居以及工厂等领域内的局部化应用场景。此外作为承载通信功能的关键部分代理节点不仅需要具备基本的路由能力还需配备中间件功能以实现对基站资源的有效调度以及数据处理流程的支持

在该架构中进行的包括标签认证、授权以及移动性管理的任务全部由用户端处理。基于本地化通信的特点，在该架构中进行的包括标签认证、授权以及移动性管理的任务全部由用户端处理。这些任务仅涉及'无线资源控制层-媒体接入控制层-物理层'三层协议的实现。这些任务仅涉及实现'无线资源控制层-媒体接入控制层-物理层'三层协议的能力，并且由于其简单的功能和较低的功耗特点，在实际应用中表现优异。

3.2.3 蜂窝无源物联网关键技术方向

针对当前存在的无源物联网通信距离受限、传输效率低下且难以实现大规模组网的同时定位精度不足的关键问题，在研究领域中亟需突破的技术瓶颈方面

1. 通信距离提升

在现有无源物联网通信系统中，在读写器端表现出较强的载波泄露自干扰以及激励信号间的相互干扰现象较为显著，并导致读写器与标签之间的有效通信距离受限。目前而言，在无源物联网应用领域内已形成一个关键技术瓶颈问题。

在蜂窝无源物联网通信系统中，依赖于站点间的协调调度机制，在获取基站的时频参数时，通过时间分段与频率分段的交错发送方式（如图6(a)所示），指导基站在特定时刻发送盘存指令；同时，在辅助供能式架构下（如图6(b)所示），可使无源物联网通信系统的下行链路容量提升约10 dB。借助反向增益放大器、窄带传输技术和全双工干扰消除机制（如图6(c)所示），借助反向增益放大器、窄带传输技术和全双工干扰消除机制（如图6(c)所示），借助反向增益放大器、窄带传输技术和全双工干扰消除机制（如图6(c)所示），借助反向增益放大器、窄带传输技术和全双工干扰消除机制（如图6(c)所示），借助反向增益放大器、窄带传输技术和全双工干扰消除机制（如图6(c)所示）。从而实现系统通信距离从米级扩展至百米级。

2. 盘存效率优化

随着蜂窝无源物联网通信的距离若得以进一步拓展，则可使系统内所含标签的数量呈现指数级增长。这将导致标签间的碰撞概率明显上升。因此，在确保系统性能方面必须采取措施来优化无源物联网通信系统的盘存效率。

在随机接入流程中竞争窗口大小的配置可以根据基站对标签数量的预估值以及基于此实现的标签碰撞检测机制来实现；对于固定资产盘点等静态场景，则可基于固定的标签数量特点设计适用于蜂窝无源物联网通信系统的非竞争接入方法；通过基站感知标签到达与离开的变化信息并据此动态优化空口资源分配策略以降低碰撞概率；针对新型蜂窝无源系统中的新标签接入问题则应研究基于频分复用或多进程盘存思想的标签并发接入方案以提升盘存效率

3. 兼容性增强

现有无线物联网通信系统之间存在孤岛化现象，在功能上仅能接入一个服务提供商的服务器架构设计不够完善，在大规模组网方面存在明显局限性。在蜂窝无线物联网通信系统架构中通过引入新的代理节点或者基于核心网NEF网元构建接口与无线电接入网（RAN）进行对接同时对多台服务器实施准入管控措施从而实现多个服务提供商的有效接入显著提升了系统的扩展能力；另外通过制定相应的协议升级方案使得RAN具备5G NR制式兼容能力并支持主流RFID协议以及各状态间的转换功能从而能够兼容现有无线射频识别技术应用环境下的无源RFID标签部署情况极大提升了系统的适用性和通用性

4. 功能拓展

现有无源物联网通信系统缺乏对标签位置动态管理的支持，在服务器端仅存储了标的信息针对大规模组网场景为了实现精准追踪和全流程追溯蜂窝无源物联网系统需具备自动更新定位信息并能响应单个或群组标签的寻呼和定位请求以增强系统功能

针对上述需求，在现有基础上可采取以下两种方案：第一种方案中，在原有功能基础上新增空口指令功能模块，并由RAN部门定期检查和校核现有标签状态及配置参数；随后根据自身的地理位置反馈相关信息至上级节点用于管理与通信请求；此外还可以同步更新本地驻留信息以提高资源利用率。第二种方案中，则可以通过利用蜂窝小区、基站波束等位置数据，并综合考虑接收端的角度测量、信号强度反馈以及下行链路特性分析；再结合现有的到达角度测量方法和接收信号强度指示技术，并通过多终端协同计算实现精确定位；从而实现对标签位置的联合确定，并有效提高蜂窝无源物联网的定位精度水平。

作为一种新型通信技术,蜂窝无源物联网通信系统研究正处于探索阶段,面向未来,这一领域仍有许多值得深入挖掘的技术点.例如,尽量减少硬件冗余以降低功耗的同时,进一步提升终端设备的集成度;开发轻量化且低功耗的安全加密机制,并将其应用于蜂窝无源物联网通信系统;优化协议栈结构,通过简化信令交互流程来实现整体系统的最小化能耗.

4 结束语

本文探讨了物联网及低功耗物联网技术发展过程中遇到的主要问题，并归纳出无源物联网通信技术的主要分类。从能量利用优化和高效通信两大方面梳理了近年来无原物联网热点研究领域的最新研究进展。深入分析现有无线物联通信技术所面临的主要挑战——系统通信距离受限、大规模组网难以及调度机制不完善等问题。基于此提出了一种蜂窝无线物联通信方案，并详细阐述了该方案中的潜在空接架构设计、潜在网络架构规划以及关键技术研究重点。通过整合蜂窝网络的优势资源，在提升覆盖范围的同时显著提升了信号接收灵敏度和干扰管理能力等关键性能指标，在解决现有无线物联痛点的基础上实现了质的飞跃性发展；预计未来这一创新方案将在应用价值和市场潜力方面展现出巨大的发展潜力与广阔前景