无源物联网发展现状和未来趋势分析

通信世界网消息（CWW）数字经济与实体经济深度融合，产业数字化迈向全新阶段，海量要素亟需精准、泛在且低成本的管理。然而，传统物联网的电池依赖问题愈发凸显：高昂的维护成本、居高不下的设备成本以及对环境的污染，成为其规模化落地的巨大阻力。在这样的形势下，无源物联网应运而生。凭借“环境取能+反向散射通信”技术，无源物联网以超大规模连接、超低成本、泛在感知三大核心优势，彻底摆脱了对电池的依赖，一举解决了传统物联网的痛点，因而加速成为万物智联的核心引擎。

2021年，中国移动率先提出“无源物联网”理念，推动其从“单点读取”向“网络覆盖”演进，构建了组网式、蜂窝式和智能式无源物联网。通过架构、算法和能力的三重创新，无源物联网突破了传统RFID（射频识别）在性能、场景和自动化程度上的限制，借助连续组网和无缝覆盖，实现了“局域+广域”全要素、全流程、全生命周期的可视化和智能化管理，目前已在资产、人员、仓储、产线、环境监测等众多领域实现规模落地。随着5G-A全面商用以及6G预研的加速推进，蜂窝无源物联网将充分复用现有的百万级基站站址，实现“一网多能”的创新模式，不仅为构建万物智联生态奠定基础，更有力推动数字经济与实体经济深度融合，加速全球数字化转型进程，开启端到端智能物联的新纪元。

无源物联网成为物联网未来趋势

无源物联网是一种创新型物联网技术，终端设备通过采 集环境中的射频信号、光能、热能等微弱能量并将其转化为电能，从而为自身供电，同时利用反向散射等极低功耗通信技术实现高效信息交互。凭借“极低成本、极低功耗、易部署、免维护”的特性，无源物联网为海量“哑终端”提供即插即用的联网能力，以此夯实万物互联的数字基座。

蜂窝无源物联网则是蜂窝网络与无源物联网的深度融合。通过基站或中继设备记录和采集标签信息，蜂窝无源物联网不仅为标签“无线供能”，还能同步回采数据，以一张泛在蜂窝网支撑灵活通信与全域感知，成为无源物联网未来发展的重要方向。

在消费电子领域，无源物联网可实现设备无缝连接与智能管理，提升用户体验。在智能家居场景中，无源传感器实时监测温度、湿度、光照强度等，实现智能控制；在跨域物流场景中，利用无源标签可实时追踪货物位置与状态，提升物流效率与透明度；在城市治理场景中，无源物联网广泛应用于环境监测、交通管理、公共设施维护等领域，为智慧城市提供数据支撑。随着技术的不断进步，无源物联网的性能和应用范围将持续拓展，有望在工业自动化、医疗健康、农业监测等多元场景实现深度应用，加速智能物联生态落地。

全球技术创新和标准推进情况

端到端核心技术

1.系统设计目标

蜂窝无源物联网以系统增强、能力提升、功能拓展为核心目标，围绕新网络、新标签、新业务三大方向，全面推进技术体系构建与核心技术攻关，为用户提供全程、全网、全域的优质服务，加速万物智联进程。蜂窝无源物联网系统设计目标如图1所示。

图1 蜂窝无源物联网系统设计目标

系统增强。蜂窝无源物联网的通信距离可达百米以上，支持室内外连续组网及大规模标签接入，为物联网的规模化部署奠定基础。

能力提升。网络具备跨域标签全生命周期管理能力，支持海量标签的轻量级鉴权与安全防护，可有效防止非法入侵与数据泄露，保障系统安全可靠运行。

功能拓展。无源标签在传统身份识别功能的基础上，新增温湿度、振动、气压等多维度感知及米级定位功能，能够满足环境监测、资产追踪等多样化需求，为物联网应用提供更丰富的支持。

2.新网络

为支持标签读写，蜂窝无源物联网须对通信网络进行优化，其端到端架构（如图2所示）的变化主要体现在空口拓扑多样化和核心网数据管理量增加等方面。为拓展通信距离和提升组网能力，在保留基站直连架构的基础上，引入中继/终端设备，增加收发分离式和独立激励源拓扑，以解决反向散射全双工通信的干扰问题。这些多样化拓扑虽拓展了应用场景，但也带来了组网挑战，需要从空口协议、灵活组网 方案等方面进行设计，以实现更广覆盖与更高效的 读取机制。同时，由于蜂窝无源物联网连接海量节 点，标签数据条目虽多，但信息密度低，因此需要探 索极简核心网方案，提供更便捷的数据管理服务。

图2 蜂窝无源物联网端到端架构

轻量化空口。采用OFDM（正交频分复用）模拟OOK（开关键控）技术以实现超低功耗下行传输。通过控制OFDM符号中的数据子载波，使蜂窝信号在短时间内产生显著的能量波动，让无源物联网设备仅利用简单的包络检波器和电压比较器即可完成数据解调。

灵活组网。针对以往蜂窝无源物联网人工组网耗时、难以适应业务与环境变化的问题，设计适配室内外场景的高效组网方法，综合考量传输效率、时间和成本。通过分析多类型干扰，构建多目标优化模型（如最大化覆盖范围、最小化干扰强度等），并利用图论、深度强化学习等方法设计多目标、多拓扑、柔性并发调度方案，实现目标区域标签信息的高效高质读取。

极简网络架构。为提升成本效益和部署 效率，设计极简化的蜂 窝无源物联网核心网 架构，将协议栈简化为MAC（媒体介入控制）层和物理层，仅支持从标签到核心网的NAS（非接入层）安全保护，不设计AS（接入层）空口安全保护。同时，支持基站直连和中继设备辅助架构，以增强无源通信覆盖能力。

3.新标签

作为蜂窝无源物联网端侧的核心组件，标签的性能直接决定整个系统的运行效能。当前基于反向散射的无源标签能力有限，通信距离仅约10米，且在部署时易受多种干扰影响。因此，必须在高接收灵敏度、低功耗移频、高增益反射放大等关键技术领域实现突破与创新，而高效能量采集及利用技术、通信能力增强技术、通感融合技术是全方位提升无源物联网性能与应用能力的关键。

高效能量采集及利用技术。通过材料科学与微电子技术 创新，提高射频、光热、振动等微弱环境能量的获取效率，并优化能量管理算法及集成电路设计，实现高效用能。例如，利用二维材料整流器件提升射频能量转换效率，采用自适应阻抗匹配优化能量管理，并通过亚阈值设计降低待机功耗。这些技术突破显著提升了标签在复杂环境中的能量利用效率，为无源标签的长期稳定运行提供了关键支撑。

通信能力增强技术。面向极低功耗通信，开发高增益、自适应、低损耗的射频架构，围绕天线、匹配网络、滤波器等关键器件进行设计，实现海量无源标签的可靠接入、通信距离的拓展以及数据的稳定传输。

低功耗传感集成。这是拓展蜂窝无源物联网应用的关键环节。由于传感器集成会增加功耗，并且可能导致无源标签的接收灵敏度下降3~5dB，因此需要在传感器集成与功耗控制之间取得平衡。目前的主要方案包括外围接口集成、片上SoC （系统级芯片）集成和天线融合感知三种方式。

4. 新功能 蜂窝无源物联网融合定位技术能以极低成本提供人员或物品的位置信息，显著提升服务能力。其中，融合多测量定位通过综合多种测量方式与先进算法，提升定位精度和可靠性；融合多模态定位通过协同Wi-Fi、蓝牙、5G、摄像头、毫米波雷达、红外传感器等，整合多源信息进行定位，以弥补单一技术在复杂环境下的局限性，提供更全面、更智能的定位解决方案（如图3所示）。

图3 融合多模态定位示意

标准推进情况

在标准研制方面，国内外相关标准组织积极推进蜂窝无源物联网的技术研究与标准制定工作。

国际上，3GPP（第三代合作伙伴计划）作为全球领先的通信标准组织，自2022年起便在蜂窝无源物联网领域展开了一系列研究与立项工作。2022年7月，3GPP SA1工作组启动了蜂窝无源物联网应用需求研究项目，发布了TR 22.840《Study on Ambient power-enabled Internet of Things》。同年12月，3GPP RAN工作组立项开展蜂窝无源物联网空口要求研究，形成TR 38.848《Study on Ambient IoT (Internet of Things) in RAN》。这两项研究已于2023年9月完成。2023年12月，3GPP RAN1工作组与SA2工作组分别立项，开展蜂窝无源物联网空口方案TR 38.769《Study on solutions for Ambient IoT (Internet of Things) in NR》和核心网方案TR 23.700-13《Study on Architecture support of Ambient power-enabled Internet of Things》的研究工作。2024年12月，3GPP RAN及SA工作组进一步立项，启动蜂窝无源物联网空口技术、网络架构技术及安全技术的研究工作项（Work Item, WI），标志着蜂窝无源物联网技术规范制定流程正式启动。

在国内，CCSA（中国通信标准化协会）也在积极推动蜂窝无源物联网的标准化工作。2024年8月，CCSA正式成立无源物联网子工作组，全面开展以蜂窝无源物联网为代表的无源物联网端到端技术研究及标准制定工作。目前，该工作组已推进十余项行业标准和研究课题。凭借无电源限制、免维护、超低成本等特性，蜂窝无源物联网对6G网络也具有极大的吸引力，有望助力6G网络将传统的大规模机器类通信进一步扩展为海量大规模连接，进而丰富应用场景。

应用场景和赋能行业的潜力

蜂窝无源物联网通过架构、算法与能力的全面创新，融合极简协议栈和轻量化核心网等先进技术，实现大规模覆盖、灵活组网、海量接入、低成本定位及融合感知等核心功能，构建起覆盖全场景、全流程、全生命周期的服务能力。凭借低功耗、易部署、免维护的显著优势，蜂窝无源物联网能够在局域和广域场景中构建智能化连接生态，为to C和to B业务提供多元化的高价值应用，有效支撑各行业的数字化转型与智能化升级。

在局域环境下的智慧家庭场景中，通过低功耗标签为家庭物品（如门窗、水电设施等）等“哑终端”赋予通信和感知能力，支持物品查找、资产防盗、环境监测等应用。未来可与家庭机器人、智能家电协同，实现全屋设备联动，进一步提升家居智能化体验。在智慧园区场景中，为人员、物资、车辆等管理对象提供互联互通能力，结合室内外基站和中继设备的灵活部署，实现办公设备实时盘点、生产线物资动态监测、仓储货物精准调度、园区设施健康监测、人车出入智能管控等细分场景的个性化、智能化应用。

在广域环境下的寻人找物场景中，利用全域覆盖网络，实现贵重物品、行李、特殊人群的远程定位与实时追踪，保障安全出行和物品管理。未来可与社交经济结合，拓展社交圈子、物品共享等服务。在运动监测场景中，凭借广域覆盖和低功耗感知能力，可实时采集参赛选手和赛事物资的状态信息，监测运动轨迹、心率等数据，同时实现补给物资和医疗设备的高效调度。未来可与体育社交结合，开发成绩比拼、路线分享等功能，进一步提升参赛体验。在智慧物流场景中，实现物流包裹、供应链商品的全生命周期管理，提供仓储盘点、货物定位、温湿度监测、运输轨迹追踪等服务。基于采集数据构建的上下游协作平台，能实现订单协同、运力共享、货物溯源等功能，有效提升供应链效率和产品竞争力。

产业链推进和应用落地情况

产业链推进情况

自2022年起，产业界通过技术创新、标准制定和场景验证“三路并进”，推动蜂窝无源物联网从概念走向规模商用。目前，无源物联网产业链呈“倒金字塔”雏形。在上游环节，芯昇、复旦微电、飞英思特等依托既有物联网产线，快速推出5G-A蜂窝无源芯片及微能管理方案，形成“芯片—天线—能量采集模组”的密集企业集群。在中游环节，中国移动联合华为、中兴通讯完成Rel-19蜂窝无源基站商用验证，并于2023年6月在上海世界移动通信大会（MWCS）上首发组网式无源物联网系统“e百灵”、资产管理平台“e载物”及首批标杆解决方案；2024年3月巴塞罗那MWC期间，中国移动5G-A无源物联生产物料数字化管理解决方案获GTI Awards“创新移动业务与应用奖”，同年6月又发布首个蜂窝无源物联网中继端到端原型系统。在下游环节，仓储、电力、制造、城市治理等六大领域的样板项目已落地，但规模复制刚刚启动。

2024年11月，中国移动联合产业伙伴成立“无源物联网技术创新与产业生态联盟”（AIoT Technology and Industry Association，缩写为ATIA）。联盟以技术创新为核心，推动“产学研用投”深度协同，加速无源物联网技术的规模化应用与产业升级，致力于打造开放、创新、协同、共赢的生态合作平台。新型无源物联网发展大事如图4所示。

图4 新型无源物联网发展大事记

应用落地情况

1.野外勘测站节点仪管理

石化领域某公司通过集成应用“e载物”与“e百灵”系统，实现了物资管理的全面智能化转型。在盘点场景中，系统可自动收集并上传设备信息，快速排查异常，单次盘点超5000个节点仪的耗时由人工1天缩短至5秒，并可实时统计设备作业时长，提前充电保障作业可靠进行。智能流转调度平台基于实时数据自动规划最优调度方案，提升设备流转效率与资源利用率。整体管理流程大幅简化，人工干预显著减少，物资管理响应速度与决策能力明显增强，企业生产、管理及运营效率提升60%以上，为能源勘探项目实施提供了有力支撑，标志着能源行业物资管理向智能化、高效化迈出重要一步。

2.物流仓储管理

某物流中心通过部署“e百灵”新型无源物联网系统，实现了仓储管理的自动化、智能化和无人化，实施效果显著。在出入库管理方面，系统实现了自动化操作，无需人工核对，整体效率提升约70%。入库环节由原来的30分钟缩短至7分钟，效率提升4倍；出库环节由原来的30分钟缩短至10分钟，效率提升3倍；以50个货品为例，盘点环节由原来人工核对的20分钟缩短至5秒，效率提升超过30倍。整体来看，该方案有效提升了仓储管理效率，降低了运营成本，为仓储管理数字化转型提供了有力支撑。

3.住宅区电动车管理

某小区引入无源物联网技术后，实现了电动车的数字化管理，显著提升了管理水平。通过信息高效收集、车辆出入自动记录和违规入楼实时报警等功能，该系统实现了车辆管理的自动化、智能化和可信化，减少了人工投入，使违规入楼充电现象降低了95%以上，有效保障了居民安全。此外，基于大量数据采集和智能分析，该系统还能为小区停车区、充电区和出入口规划提供建议，进一步方便居民日常出行。经验证，该方案可有效提升电动车管理效率，监测异常报警时延小于2 秒，有力推动了电动车管理数字化转型。基于无源物联网的电动车管理平台如图5所示。

图5 基于无源物联网的电动车管理平台

存在的问题和关键技术挑战

传统无源RFID利用反向散射机制，能高效监管人员、物品和车辆，具有低成本、易部署、易维护的优势；但其收发一体的结构导致严重自干扰，且多读写器间缺乏协同调度，进一步引发互干扰，从而限制了通信距离（仅米级）、覆盖范围（点状分布）和识别效率，制约了应用普及。如图6所示，融合蜂窝通信的组网和调度技术可有效突破这些限制：通信距离扩展至百米级，覆盖由点状变为连续网络，识别效率由低速提升为高效，实现从“近、少、慢”到“远、多、快”的跨越，显著拓展应用场景。然而，蜂窝无源物联网仍面临能量供给、资源分配和系统复杂度三重制约，导致广覆盖、大连接和低成本需求相互矛盾，给网络架构和标签设计带来重大挑战。

远距离通信挑战

无源物联系统依靠反向散射通信实现极低功耗，但也带来技术挑战：上行信号与载波同频共存，与蜂窝网络双工机制不同，易产生回波干扰并缩小覆盖范围；标签频率选择能力较弱，多设备（包括基站和中继设备）密集组网时互干扰严重，甚至出现“1+1＜2”的网络性能劣化。因此，如何在保持低功耗优势的同时，融合蜂窝网络的连续覆盖能力，提升干扰抑制和协调调度能力，实现远距离、抗干扰的反向散射通信及灵活组网，是蜂窝无源物联网亟待突破的关键难题。

海量接入挑战

在万物互联场景中，无源物联网标签面临高密度连接和大规模接入需求，但受限于功耗和复杂度，其交互逻辑简单，给网络承载带来挑战。传统无源物联网接入效率低，无法支持多标签同时响应，经典防碰撞算法效率仅为36.8%，提升空间较大。因此，需要研究低复杂度、低信令开销、高性能的多址并发方法。同时，无源物联网标签难以承载基于SIM卡的签约、注册和认证机制，且信息 密度低，多处于静默 状态，无法沿用现有 连接和会话管理机 制。这凸显了开发新 型低复杂度多址接入 技术的必要性，以显 著提升接入效率，满足大规模接入需求。

高效能量利用挑战

纯无源和半无源标签依赖环境能量通信，能量采集效率和灵敏度直接影响性能。复杂环境中能量波动会降低转化效率，因此需要设计“休眠—唤醒机制”，并细化功能以实时调整工作模式。受限于功耗，标签无法频繁交互更新配置，因此必须突破传统能量采集设计的局限，探索创新的能量采集架构和材料，构建智能能量管理算法及机制，实现能量采集与管理的体系化设计。

信号处理挑战

高性能信号放大与降噪是提升通信质量的关键环节，但纯无源及半无源标签因能量受限，无法像传统有源终端那样使用高功耗放大器和滤波器来增强信号。这带来了核心挑战：如何在现有反向散射架构下，让标签芯片精准接收复杂电磁环境中的微弱射频信号，并以最小损耗反射回基站以实现可靠解调。解决这一问题需要在以下方面取得突破：优化半导体工艺、改进阻抗匹配技术、创新天线设计，以降低信号传输与反射损耗，同时提升解调灵敏度和抗干扰能力。

未来发展建议

近年来，蜂窝无源物联网产业在核心技术研发、典型应用场景验证和国际标准体系构建等方面取得了显著进展，逐步从技术孵化期迈向产业化推进阶段。然而，产业发展仍面临诸多挑战：宏观经济形势对市场拓展带来不利影响，现有RFID 产品高度依赖国外芯片，新技术导入存在生态风险，应用场景和运营模式仍在探索之中。为进一步推动产业高质量发展，现提出以下建议。

强化核心技术攻关，夯实产业发展基础。聚焦极简网络架构、轻量化通信协议、分层灵活组网、动态资源调度、融合定位方案，以及AI、物联网、大数据等关键技术，开展协同攻关，突破产业发展瓶颈，构建具备国际竞争力的无源物联网基础技术体系，为产业规模化发展提供坚实支撑。

构建全栈生态体系，提升产业整体竞争力。推动无源标签设计与制造技术创新，开发新型低功耗传感集成方案，提升标签性能和可靠性；加强基站设备和中继设备研发，优化网络架构，支持基站直连和中继设备辅助架构，扩大无源通信覆盖范围；构建强大的物联网平台，提供设备管理以及数据存储、分析和应用开发等服务，满足不同行业用户的定制化需求，打造端到端解决方案能力。

推进标准制定与国际化合作，抢占产业发展制高点。积极参与国内外标准组织（如3GPP、ITU、IEEE、CCSA）工作，主导或推动蜂窝无源物联网技术标准制定，确保技术兼容性和互操作性，掌握产业发展话语权。加强与全球合作伙伴的协作，共享资源和技术经验，加速蜂窝无源物联网技术的全球化推广应用。

加速应用落地与市场推广，推动产业规模化发展。聚焦主被动融合技术、高谱效多址技术等创新方向，提升系统性能与效率；开发具有创新性和实用性的硬核原型系统，为应用场景提供技术验证和示范；构建室内外贯通的试验网络，验证系统在不同场景下的性能和应用效果，为大规模商用奠定基础，推动产品快速走向市场。

促进产业协同与创新，打造产业发展新生态。加快推进无源物联网技术创新与产业生态联盟建设，加强产业界、学术界、科研机构、用户和投资方的深度协同，加速技术成果转化和应用推广，提升产业整体竞争力；积极探索基于数据、平台、权益等的多元服务模式，拓展市场空间，提升产业经济效益；联合产业链上下游企业，整合行业优质资源，大力推进国产化进程，共同建设无源物联网产业体系，努力在全球产业竞争中抢占制高点。

展望未来，中国移动期待与全球合作伙伴携手，共同攻克高效率能量利用、广覆盖能力升级、大规模连接管理等技术挑战，构建涵盖标签、网络、平台的全栈生态体系，加速技术基座夯实与场景化创新。中国移动将联合产业合作伙伴，在蜂窝无源物联网标志性技术突破、硬核原型系统打造、国内外标准引领、室内外贯通试验网构建等方面开展深度合作，推动蜂窝无源物联网技术成熟与产品规模化应用，共同引领行业发展，开启万物智联的新篇章。