零功耗通信白皮書(shū)

1.引言

歷經(jīng)10余年發(fā)展，3GPP標(biāo)準(zhǔn)化了多項(xiàng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了低成本、低功耗、

大連接以及深覆蓋的設(shè)計(jì)目標(biāo)，較好滿足了多樣化的物聯(lián)網(wǎng)通信場(chǎng)景需求。然而，

仍有較多的物聯(lián)網(wǎng)通信場(chǎng)景需要超低功耗甚至零能耗、超低成本、極小尺寸等特

性的物聯(lián)網(wǎng)終端形態(tài)。零功耗通信借助于能量采集、反向散射以及低功耗計(jì)算，

可滿足這些新的物聯(lián)網(wǎng)通信需求。鑒于其優(yōu)良特性，零功耗通信有望發(fā)展成為下

一代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

1.1物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，移動(dòng)通信技術(shù)蓬勃發(fā)展。數(shù)字移動(dòng)通信經(jīng)歷2G、3G、

4G一直到當(dāng)前的5G，很好的滿足了人們?cè)谡Z(yǔ)音通信、數(shù)字移動(dòng)通信和移動(dòng)寬帶

互聯(lián)網(wǎng)通信等方面的需求。然而，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)通信需求逐漸

興起。從2010年開(kāi)始，滿足物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)逐步得以發(fā)展。其中，3GPP

（3rdGenerationPartnershipProject，第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織）標(biāo)準(zhǔn)化

了MTC（MachineTypeCommunications，機(jī)器類(lèi)通信）、NB-IoT（NarrowBandIoT，

窄帶物聯(lián)網(wǎng)）和RedCap（ReducedCapabilityUE，縮減能力終端）等一系列

的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。MTC、NB-IoT采用小帶寬、單天線、降低峰值速率、半雙工、降

低發(fā)射功率等技術(shù)顯著降低了物聯(lián)網(wǎng)終端的成本。進(jìn)一步地，通過(guò)引入eDRX

（enhancedDiscontinuousReception，增強(qiáng)的非連續(xù)接收）、PSM（PowerSaving

Mode，節(jié)能模式）極大降低了物聯(lián)網(wǎng)終端的功耗。同時(shí)，MTC、NB-IoT可以支持

大量物聯(lián)網(wǎng)終端接入網(wǎng)絡(luò)，從而滿足大連接的需求。

其中，NB-IoT是一種低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)，具有低成本、低功耗、強(qiáng)覆蓋、

大連接4大關(guān)鍵特點(diǎn)。它在很大程度上基于非后向兼容的E-UTRA來(lái)制定，其覆

蓋目標(biāo)是MCL為164dB，大大增強(qiáng)了室內(nèi)覆蓋，而且能支持大量低吞吐量、低延

遲敏感度的設(shè)備。NB-IoT支持帶內(nèi)工作、獨(dú)立工作、保護(hù)帶工作三種工作模式，

其上下行射頻帶寬都是180kHz，下行采用基于15kHz子載波間隔的OFDMA技

術(shù)，上行采用SC-FDMA技術(shù)，且支持單子載波（single-tone）和多子載波

（multi-tone）發(fā)送。增強(qiáng)版本的NB-IoT能支持多載波、定位、多播、喚醒信

號(hào)、快速小數(shù)據(jù)傳輸?shù)蓉S富功能，并能與LTE和NR系統(tǒng)共存。

eMTC是LTE-M（LTE-Machine-to-Machine）的增強(qiáng)版本，是基于LTE演進(jìn)的

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。它也是一種低成本、低功耗的廣域網(wǎng)技術(shù)。相比NB-IoT，eMTC覆

蓋能力略弱，目標(biāo)是MCL156dB，但可以支持更高的傳輸速率、一定的移動(dòng)性和

語(yǔ)音業(yè)務(wù)。eMTC的上下行射頻帶寬都是1.4MHz，能支持最大1Mbps的峰值速率。

RedCap，全稱(chēng)ReducedCapability，它是基于5GNR的一種新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)

單的說(shuō)，RedCap就是輕量級(jí)的5G。在5G需求所描述的大規(guī)模工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)

絡(luò)（IWSN）用例中，不僅包括要求非常高的URLLC服務(wù)，還要求設(shè)備外形尺寸較

小、支持完全無(wú)線傳輸以及電池壽命數(shù)年的相對(duì)低端應(yīng)用。這些應(yīng)用的要求高于

LPWA（即LTE-M/NB-IOT），但低于URLCC和eMBB。此外，5G需求的智能城市場(chǎng)

景中的監(jiān)控?cái)z像機(jī)，以及以智能手表、電子健康相關(guān)設(shè)備和醫(yī)療監(jiān)控設(shè)備為代表

的可穿戴設(shè)備用例等，也都存在設(shè)備體積小、功能簡(jiǎn)化、且需要連接到5G無(wú)線

接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的特點(diǎn)，迫切需要引入更低成本的簡(jiǎn)化5GNR終端。為此5GNR

在R17版本引入NRRedcap議題，預(yù)計(jì)2022年中可以完成所有標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容。

近些年來(lái)，基于NB-IoT和eMTC技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)已得到廣泛測(cè)試和商用，如智

能電網(wǎng)、智慧停車(chē)、智能交通運(yùn)輸/物流、智慧能源管理系統(tǒng)等，涉及智慧城市、

智慧家庭、智慧工廠等眾多垂直領(lǐng)域，快速推動(dòng)了傳統(tǒng)行業(yè)的升級(jí)改造。

圖1.1-1智慧停車(chē)場(chǎng)示意圖圖1.1-2智能電網(wǎng)系統(tǒng)示意圖

如圖1.1-1所示，智慧停車(chē)系統(tǒng)可以滿足地下場(chǎng)景的深覆蓋需求，基于多種

類(lèi)型傳感器，可實(shí)現(xiàn)停車(chē)位查找、車(chē)場(chǎng)狀況監(jiān)控、分區(qū)信息顯示等多種功能。如

上圖1.1-2所示，在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)智能抄表、自主故障上報(bào)等等功

能。

基于eMTC技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)則可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛跟蹤，物品跟蹤等等，因而可

應(yīng)用于交通運(yùn)輸/物流行業(yè)，共享單車(chē)行業(yè)等。如下圖1.1-3所示：

圖1.1-3智慧物流系統(tǒng)示意圖

1.2未滿足的物聯(lián)網(wǎng)通信需求

現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如MTC、NB-IoT等技術(shù)雖然實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)終端的低成本、低

功耗和大連接，進(jìn)而滿足了眾多場(chǎng)景下的物聯(lián)網(wǎng)通信需求，但仍有很多場(chǎng)景下的

物聯(lián)網(wǎng)通信需求無(wú)法使用現(xiàn)有技術(shù)得到滿足，例如：

嚴(yán)苛的通信環(huán)境

某些物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，可能面臨高溫、極低溫、高濕、高壓、高輻射或高速

運(yùn)動(dòng)等極端環(huán)境。如超高壓電站、高速運(yùn)動(dòng)的列車(chē)車(chē)軌監(jiān)測(cè)、高寒地帶環(huán)境

監(jiān)測(cè)、工業(yè)產(chǎn)線等。在這些場(chǎng)景中，受限于常規(guī)電源的工作環(huán)境限制，現(xiàn)有

物聯(lián)網(wǎng)終端將無(wú)法工作。另外，極端的工作環(huán)境也不利于物聯(lián)網(wǎng)的維護(hù)，如

更換電池。

極小尺寸的終端形態(tài)需求

某些物聯(lián)網(wǎng)通信場(chǎng)景，如食品溯源、商品流通以及智能可穿戴等要求終

端具備極小的尺寸以方便在這些場(chǎng)景下使用。例如，用于流通環(huán)節(jié)上商品管

理的物聯(lián)網(wǎng)終端通常使用電子標(biāo)簽的形式，以非常小巧的形態(tài)嵌入到商品包

裝。再例如，輕巧的可穿戴設(shè)備可以在滿足用戶需求的同時(shí)提升用戶使用體

驗(yàn)。

極低成本的物聯(lián)網(wǎng)通信需求

眾多的物聯(lián)網(wǎng)通信場(chǎng)景要求物聯(lián)網(wǎng)終端的成本足夠低廉，從而提升相對(duì)

于其他可替代的技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力。如物流或倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景，為了便于管理大量流通

的物品，可以將物聯(lián)網(wǎng)終端附著在每一件物品上，從而通過(guò)該終端與物流網(wǎng)

絡(luò)之間的通信完成物流全過(guò)程、全周期的精確管理。這些場(chǎng)景要求物聯(lián)網(wǎng)終

端價(jià)格具備足夠競(jìng)爭(zhēng)力。

因此，以上述場(chǎng)景為代表的物聯(lián)網(wǎng)通信場(chǎng)景要求支持具備免電池、超低功耗、

極小尺寸和極低成本的物聯(lián)網(wǎng)通信終端?，F(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)還難以滿足這些

需求，如何解決這些未滿足的物聯(lián)網(wǎng)通信需求，更好服務(wù)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展，是一

個(gè)值得探討和研究的問(wèn)題。

1.3零功耗通信的技術(shù)定位與發(fā)展愿景

零功耗通信技術(shù)使用射頻能量采集、反向散射和低功耗計(jì)算等關(guān)鍵技術(shù)。零

功耗通信通過(guò)采集空間中的無(wú)線電波獲得能量以驅(qū)動(dòng)終端工作，因此零功耗通信

終端可不使用常規(guī)電池。進(jìn)一步地，可采用反向散射和低功耗計(jì)算技術(shù)使得零功

耗終端實(shí)現(xiàn)極其簡(jiǎn)單的射頻和基帶電路結(jié)構(gòu)，從而極大降低了終端的終端成本、

終端尺寸和電路能量功耗。因此，零功耗通信有望實(shí)現(xiàn)免電池終端，滿足超低功

耗、極小尺寸和極低成本的物聯(lián)網(wǎng)通信需求。正是基于終端免電池的優(yōu)良特性，

我們稱(chēng)之為零功耗終端，對(duì)應(yīng)的通信過(guò)程稱(chēng)之為零功耗通信。

圖1.3-1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)比

如圖1.3-1所示，相對(duì)于現(xiàn)有的MTC、NB-IoT以及RedCap等技術(shù)，零功耗

通信在終端的功耗、終端尺寸以及終端成本等方面將具有顯著優(yōu)勢(shì)。例如，從功

耗上有望將終端功耗從NB-IoT終端的數(shù)十毫瓦降低至幾十微瓦甚至數(shù)微瓦；從

成本上有望將終端通信模組成本從上述技術(shù)中最便宜的NB-IoT終端的十幾元降

低至1元甚至更低。因此，基于上述與其他物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)明顯的差異化特性，零功

耗通信技術(shù)有望成為下一代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要候選技術(shù)。

圖1.3-2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展路線

綜上，零功耗通信將致力于滿足現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)仍無(wú)法滿足的通信場(chǎng)

景，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的良好互補(bǔ)，從而滿足多層次多維度的物聯(lián)網(wǎng)通

信需求。

2.零功耗通信的典型應(yīng)用場(chǎng)景

零功耗通信的突出技術(shù)優(yōu)勢(shì)是免電池通信。由于使用射頻能量采集、反向散

射和低功耗計(jì)算等關(guān)鍵技術(shù)，終端可以做到免電池，支持極低硬件復(fù)雜度，因此

零功耗通信能夠滿足超低功耗、極小尺寸和極低成本的需求?？梢灶A(yù)見(jiàn)，零功耗

技術(shù)在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒕哂酗@著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。例如面向垂直行業(yè)的工業(yè)傳感器

網(wǎng)絡(luò)、智能交通、智慧物流、智能倉(cāng)儲(chǔ)、智慧農(nóng)業(yè)、智慧城市、能源領(lǐng)域等應(yīng)用

以及面向個(gè)人消費(fèi)者的智能穿戴、智能家居以及醫(yī)療護(hù)理等方面的應(yīng)用。本節(jié)我

們將選取其中部分典型場(chǎng)景說(shuō)明零功耗通信在這些領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

2.1工業(yè)傳感網(wǎng)

工業(yè)傳感網(wǎng)（IWSN,IndustrialWirelessSensorNetwork）的應(yīng)用范圍非

常廣泛，包括建筑自動(dòng)化、工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化、電力設(shè)施自動(dòng)化、自動(dòng)抄表和庫(kù)存

管理、環(huán)境傳感、安全、生產(chǎn)線監(jiān)控等。應(yīng)用場(chǎng)景中往往會(huì)部署大量的傳感器節(jié)

點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)用于溫度、濕度、振動(dòng)監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)、工業(yè)自動(dòng)化和數(shù)值化管

理等、危險(xiǎn)事件監(jiān)測(cè)等方面。緊湊、低成本的傳感器設(shè)備是實(shí)現(xiàn)IWSN大規(guī)模部

署的關(guān)鍵，為了應(yīng)對(duì)技術(shù)挑戰(zhàn)并滿足各種IWSN應(yīng)用的需求，需要遵循低成本、

小傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

鑒于前述零功耗通信終端所具有的超低功耗、極小尺寸和極低成本的優(yōu)點(diǎn)，

零功耗通信在IWSN場(chǎng)景下將具有廣泛的應(yīng)用潛力。特別需要指出的是，零功耗

終端免電池通信的特點(diǎn)，也可使得零功耗通信拓展到傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)無(wú)法

涉及的應(yīng)用場(chǎng)景。例如，在某些IWSN應(yīng)用中，工業(yè)傳感器節(jié)點(diǎn)可能部署在惡劣

的環(huán)境和特殊的位置空間，甚至是在極端危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行部署（例如高/低溫、

移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)部件、高振動(dòng)條件、高濕度環(huán)境等）。在這些應(yīng)用場(chǎng)景下，一方面受

限于工作環(huán)境，普通電池終端可能無(wú)法正常工作（受限于電池的理化特性對(duì)工作

環(huán)境的要求）。另一方面使用傳統(tǒng)電源終端時(shí)高昂的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本或工作環(huán)境的

限制使得網(wǎng)絡(luò)維護(hù)無(wú)法執(zhí)行，因此使用常規(guī)電池終端無(wú)法滿足這類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景下的

使用需求。

在IWSN中應(yīng)用零功耗通信技術(shù)，借助于能量采集和反向散射等技術(shù)，傳感

器節(jié)點(diǎn)可以做到免電池、超低功耗，這將極大程度解決傳感器節(jié)點(diǎn)的生命周期問(wèn)

題，大大延長(zhǎng)使用壽命。同時(shí)零功耗通信的免電池特性，也將大大降低傳感器節(jié)

點(diǎn)的維護(hù)成本甚至做到免維護(hù)。

因此，將零功耗通信技術(shù)與IWSN結(jié)合，能夠極大的拓展工業(yè)傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)

用場(chǎng)景，增加傳感器節(jié)點(diǎn)使用時(shí)間，降低部署、維護(hù)成本。一些典型用例如下:

輪胎管理：在輪胎中嵌入零功耗標(biāo)簽（或搭載相應(yīng)傳感器），利用標(biāo)簽收

集和記錄輪胎的基本信息[1](如輪胎氣壓、輪胎壽命、品牌、工廠等)，便

于輪胎的生產(chǎn)、售后和使用管理。使用零功耗終端的顯著優(yōu)勢(shì)是可以做

到在不破壞輪胎、不移除輪胎的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和記錄。

[2]

鐵路軌道測(cè)量：在鐵軌下部署零功耗設(shè)備，配備相應(yīng)的傳感器，用來(lái)進(jìn)

行鐵路軌道諸如壓力、溫度和其他信息的監(jiān)測(cè)和采集。

環(huán)境信息采集：在一些特殊環(huán)境（例如高溫、高壓、極寒、輻射等）下

進(jìn)行信息收集。例如特高壓電站、變電站等應(yīng)用環(huán)境。

圖2.1-1零功耗技術(shù)在工業(yè)傳感網(wǎng)中的應(yīng)用示例

工業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下的典型需求如下：

終端需求：

零功耗物聯(lián)網(wǎng)終端形態(tài)為電子標(biāo)簽，可集成存儲(chǔ)器用于數(shù)據(jù)存取或傳感器用

于傳感信息采集。由于一般是大規(guī)模應(yīng)用（每個(gè)資產(chǎn)或者設(shè)備都會(huì)貼一個(gè)標(biāo)簽），

其成本、功耗都需要重點(diǎn)考慮。

-標(biāo)簽功耗：終端功耗小于1mw，無(wú)源免電池，免維護(hù)。

-工作環(huán)境：能夠匹配特殊環(huán)境，在高溫、高壓、極寒、輻射等特殊環(huán)境

下正常工作；

-標(biāo)簽體積：極小體積，便于大規(guī)模應(yīng)用；

-通信距離：能夠支持?jǐn)?shù)十米到數(shù)百米范圍的通信；

-標(biāo)簽類(lèi)型：紙質(zhì)標(biāo)簽和抗金屬標(biāo)簽。

網(wǎng)絡(luò)需求：

-基于蜂窩網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，靈活部署：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可部署于室外桿站，室內(nèi)同

DIS（DigitalIndoorSystem，室內(nèi)數(shù)字系統(tǒng)）站間距部署，提供基礎(chǔ)

覆蓋；可按需部署補(bǔ)盲或擴(kuò)展覆蓋；

-覆蓋要求：?jiǎn)握镜母采w距離要求（室內(nèi)>30m室外>100m）；

-網(wǎng)絡(luò)安全：基于授權(quán)的標(biāo)簽讀取，保護(hù)隱私和數(shù)據(jù)安全；

-連接需求：支持足夠的系統(tǒng)容量，支持大量終端的數(shù)據(jù)讀取。

2.2物流和倉(cāng)儲(chǔ)

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，經(jīng)濟(jì)體量越來(lái)越大，隨之而來(lái)的便是物流規(guī)

模的進(jìn)一步擴(kuò)大。物流是商品流通供應(yīng)鏈中非常重要的環(huán)節(jié)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)

重要地位,而倉(cāng)儲(chǔ)是現(xiàn)代物流的核心環(huán)節(jié)。

在物流和倉(cāng)儲(chǔ)應(yīng)用場(chǎng)景中，大量的包裝/貨物需要頻繁的在物流站或倉(cāng)庫(kù)(數(shù)

萬(wàn)平方米)進(jìn)行轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)存、裝卸和盤(pán)存。伴隨著倉(cāng)庫(kù)訂貨、貨物入庫(kù)、貨物管

理和貨物出庫(kù)的發(fā)生，會(huì)產(chǎn)生大量的倉(cāng)儲(chǔ)信息，這些信息一般具有數(shù)據(jù)讀取操作

頻繁、數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)。

為了對(duì)物流包裹/貨物進(jìn)行數(shù)字化信息管理，提升物流和倉(cāng)儲(chǔ)的管理效率，

通常需要將通信終端標(biāo)識(shí)貼在包裹/貨物的包裝表面用于物流信息的獲取和物流

全流程管理。因此，小巧的終端尺寸更加有利于行業(yè)應(yīng)用。同時(shí)，由于貨物的數(shù)

目巨大以及考慮使用的經(jīng)濟(jì)性和競(jìng)爭(zhēng)力，快遞或倉(cāng)庫(kù)供應(yīng)商只能接受極低成本的

通信終端。

圖2.2-1倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)示意圖

如上圖所示，倉(cāng)儲(chǔ)物流行業(yè)流程復(fù)雜，步驟繁多，但它已經(jīng)是一個(gè)自動(dòng)化程

度很高的行業(yè)，通過(guò)使用基于RFID技術(shù)的標(biāo)簽，管理員可以實(shí)現(xiàn)電子化的物品

記錄、查詢(xún)和跟蹤。但由于需要使用專(zhuān)用設(shè)備依次讀取每個(gè)標(biāo)簽，這樣的工作量

仍然非常巨大。人們期待有更智能、更高效的通信技術(shù)出現(xiàn)來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)真正的

智慧物流和智慧倉(cāng)儲(chǔ)。

零功耗設(shè)備本身具有成本極低、體積小、免維護(hù)、耐用、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。在

物流和倉(cāng)儲(chǔ)中，利用零功耗設(shè)備來(lái)記錄、保存、更新貨物的信息，構(gòu)建基于零功

耗物聯(lián)網(wǎng)的物流、倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，能夠進(jìn)一步降低運(yùn)營(yíng)成本，顯著提高物流和倉(cāng)儲(chǔ)管

理的效率，有助于智慧物流和智慧倉(cāng)儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)。

圖2.2-2智慧物流和智慧倉(cāng)儲(chǔ)中的零功耗標(biāo)簽

具體的，零功耗技術(shù)可以通過(guò)以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)智慧倉(cāng)儲(chǔ)管理并提高倉(cāng)庫(kù)效

率和生產(chǎn)力：

批量讀?。褐С指蟮牧愎臉?biāo)簽同時(shí)讀取數(shù)目。當(dāng)貨物到達(dá)倉(cāng)庫(kù)時(shí)，

可以批量讀取貼在貨物上的無(wú)線標(biāo)簽（例如每秒讀取千級(jí)標(biāo)簽），以準(zhǔn)確

獲取商品信息，例如尺寸/重量、制造商、

有效期、序列號(hào)編號(hào)、生產(chǎn)線等，可以幫助提高物流倉(cāng)儲(chǔ)效率和準(zhǔn)確性。

大范圍讀寫(xiě)：支持更大的讀寫(xiě)范圍[3]。在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，部署一個(gè)或少數(shù)個(gè)網(wǎng)

絡(luò)設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)倉(cāng)庫(kù)的零功耗標(biāo)簽通信覆蓋。在貨物或容器上貼

的無(wú)線標(biāo)簽，會(huì)保存其基本信息和在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的位置信息，通過(guò)在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)

設(shè)置中心網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，能夠及時(shí)快速的對(duì)倉(cāng)庫(kù)中所有的貨物進(jìn)行識(shí)別，幫

助快速盤(pán)點(diǎn)，便于管理者及時(shí)了解庫(kù)存分布和總量以及實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)需求的

快速預(yù)測(cè)。

搬運(yùn)管理：能夠?qū)?biāo)簽進(jìn)行定位和信息更新[4]。貨物在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠及時(shí)識(shí)別并進(jìn)行標(biāo)簽信息的更新。當(dāng)需要挑揀相應(yīng)貨物時(shí)，

在整個(gè)倉(cāng)庫(kù)范圍內(nèi)能夠快速定位貨物位置，大大提高貨物的分揀效率。

圖2.2-3零功耗技術(shù)在智慧倉(cāng)儲(chǔ)中的應(yīng)用

終端需求：

零功耗物聯(lián)網(wǎng)終端形態(tài)一般為簡(jiǎn)單電子標(biāo)簽；由于一般是大規(guī)模應(yīng)用（每件

貨物都會(huì)貼一個(gè)標(biāo)簽），其成本、尺寸、功耗等方面需要重點(diǎn)考慮。

-標(biāo)簽功耗：無(wú)源標(biāo)簽，不涉及更換電池等相關(guān)維護(hù)問(wèn)題；

-標(biāo)簽成本：由于物流和倉(cāng)儲(chǔ)中的貨物數(shù)目巨大，需要極低成本；

-標(biāo)簽體積：極小體積，便于大規(guī)模應(yīng)用；

-通信距離：能夠支持?jǐn)?shù)十米到數(shù)百米范圍的通信。

網(wǎng)絡(luò)需求：

-基于蜂窩網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，靈活部署：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可部署于室外桿站，室內(nèi)同

DIS站間距部署，提供基礎(chǔ)覆蓋；可按需部署補(bǔ)盲或擴(kuò)展覆蓋；

-覆蓋要求：?jiǎn)握镜母采w距離要求（室內(nèi)>30m室外>100m）；

-網(wǎng)絡(luò)安全：基于授權(quán)進(jìn)行標(biāo)簽讀取，保護(hù)隱私和數(shù)據(jù)安全；

-讀取效率：貨物數(shù)量巨大，需要同時(shí)檢測(cè)大量標(biāo)簽（如每秒千級(jí)）。

2.3智能家居

智能家居以住宅為平臺(tái)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)將家中的各種設(shè)備連接到一起，構(gòu)建高

效的宜居系統(tǒng)，智能家居利用家電的自動(dòng)控制、照明控制、溫度控制、防盜和報(bào)

警控制等多種功能和手段，使家居環(huán)境更加安全、便利、舒適。智能家居中的傳

感器和小型設(shè)備可以基于反向散射技術(shù)[5]來(lái)進(jìn)行通信。

零功耗通信可以實(shí)現(xiàn)免電池，不需要充電，能夠極大增加智能家居中相應(yīng)設(shè)

備的使用時(shí)間，降低維護(hù)成本。同時(shí)由于其超低成本、極小體積、可清洗、靈活

/折疊的外形因素等特點(diǎn)，可以在智能家居中非常靈活的進(jìn)行部署，例如嵌在墻

壁、天花板和家具中，或者貼在鑰匙、護(hù)照、衣服、鞋子上?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，零

功耗通信能夠擴(kuò)展智能家居場(chǎng)景的應(yīng)用，對(duì)智能家居領(lǐng)域有著極大吸引力。

圖2.3-1零功耗技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用

在智能家居中使用零功耗技術(shù)的一些典型場(chǎng)景如下：

物品尋找：極小體積、可清洗、靈活可折疊的零功耗設(shè)備，可以貼在家

庭中一些容易丟失的物品上，例如鑰匙、護(hù)照、銀行卡、錢(qián)包等。當(dāng)需

要尋找這些物品時(shí)，可以快速定位、找到丟失的物品；

環(huán)境監(jiān)測(cè)、告警：零功耗設(shè)備與傳感器集成，用于監(jiān)測(cè)房屋的溫度、濕

度等，也可以用于緊急情況如燃?xì)庑孤r(shí)的告警。零功耗設(shè)備的免電池

特性，可以極大增加設(shè)備的使用時(shí)間，實(shí)現(xiàn)免維護(hù)；

智能控制：零功耗設(shè)備與傳感器集成，可以實(shí)現(xiàn)家庭設(shè)備的智能控制。

例如控制洗衣機(jī)、空調(diào)、電視、窗簾等的開(kāi)關(guān)。也可以通過(guò)嵌在/貼在門(mén)

和家具上的標(biāo)簽，為家庭機(jī)器人進(jìn)行導(dǎo)航，提供更加精細(xì)的控制[6]。

終端需求：

零功耗物聯(lián)網(wǎng)終端形態(tài)為電子標(biāo)簽，可集成存儲(chǔ)器用于數(shù)據(jù)存取或集成傳感

器用于傳感信息采集。家庭應(yīng)用中，其成本、功耗、體積、防水和可折疊性都需

要重點(diǎn)考慮。

-標(biāo)簽功耗：無(wú)源標(biāo)簽，不涉及更換電池等相關(guān)維護(hù)問(wèn)題；

-通信時(shí)延：智能家用電器調(diào)節(jié)：十毫秒至百毫秒級(jí)別；家居定位：百毫

秒至秒級(jí)別；

-標(biāo)簽類(lèi)型：紙質(zhì)標(biāo)簽和抗金屬標(biāo)簽，支持清洗、具備靈活可折疊的外形；

-標(biāo)簽體積：極小體積，便于家庭中進(jìn)行應(yīng)用；

-通信距離：能夠支持?jǐn)?shù)十米到數(shù)百米范圍的通信（室內(nèi)）；

-連接數(shù)：支持?jǐn)?shù)十到數(shù)百的設(shè)備連接。

網(wǎng)絡(luò)需求：

-靈活部署：使用智能終端作為網(wǎng)關(guān)設(shè)備，或者與基站直連；

-覆蓋要求：?jiǎn)握镜母采w距離要求（室內(nèi)10-30m（與智能設(shè)備連接情況）

室外>100m（與基站直連情況））；

-網(wǎng)絡(luò)安全：基于授權(quán)的標(biāo)簽讀取，保護(hù)隱私和可能的數(shù)據(jù)安全；

-大連接需求：室內(nèi)零功耗終端數(shù)目眾多，數(shù)十到數(shù)百；

-激勵(lì)信號(hào)：將家庭室內(nèi)的智能設(shè)備例如智能手機(jī)、CPE

-（CustomerPremiseEquipment，客戶前置設(shè)備）、WIFI的信號(hào)作為無(wú)

源終端的能量激勵(lì)信號(hào)，無(wú)需額外的激勵(lì)信號(hào)，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)布局。

2.4智能可穿戴

智能可穿戴場(chǎng)景以消費(fèi)者為中心，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將消費(fèi)者所穿戴的各種設(shè)

備進(jìn)行無(wú)線連接，在多個(gè)領(lǐng)域中（例如健康監(jiān)測(cè)[7]、活動(dòng)識(shí)別[8][9]、輔助生活[10]、

移動(dòng)感知[11]、智能服裝[12]、室內(nèi)定位[13]等）均得到了應(yīng)用。目前主流的產(chǎn)品形態(tài)

有以手腕為支撐的手表類(lèi)（包括手表和腕帶等產(chǎn)品），以腳為支撐的鞋子類(lèi)（包

括鞋、襪子或者將來(lái)的其他腿上佩戴產(chǎn)品），以頭部為支撐的眼鏡類(lèi)（包括眼鏡、

頭盔、頭帶等）。此外還有智能服裝、書(shū)包、拐杖、配飾等各類(lèi)非主流產(chǎn)品形態(tài)。

由電池驅(qū)動(dòng)的智能可穿戴設(shè)備，續(xù)航時(shí)間往往比較短。如果開(kāi)啟更多功能，

耗電量會(huì)進(jìn)一步增加，使用者往往需要頻繁的進(jìn)行充電才能保證設(shè)備的正常使用。

這將極大程度上影響用戶的使用體驗(yàn)。

零功耗物聯(lián)網(wǎng)終端具有極低成本、極小體積、極低功耗（免電池）、柔性可

折疊、可水洗等優(yōu)良的特性，特別適合智能可穿戴場(chǎng)景，易于為消費(fèi)者相關(guān)行業(yè)

（如幼兒園，服裝廠等）所接受。一方面，零功耗設(shè)備通過(guò)能量采集的方式獲取

能量，不需要電池，這將從根本上解決智能可穿戴設(shè)備需要頻繁充電的問(wèn)題；另

一方面，零功耗設(shè)備成本低，體積小，并且材質(zhì)柔軟，可水洗可折疊，極大的提

升了佩戴的舒適度和用戶體驗(yàn)。

圖2.4-1零功耗技術(shù)在可穿戴領(lǐng)域中的應(yīng)用

零功耗物聯(lián)網(wǎng)在智能可穿戴領(lǐng)域中的一些應(yīng)用如下：

健康監(jiān)測(cè)：零功耗設(shè)備與傳感器集成，鑲嵌在腕帶[14]或者鞋子、襪子等

佩戴產(chǎn)品上，進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)，及時(shí)反饋人的身體狀況，對(duì)睡眠狀況、體

重信息、心率、血壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和收集；

定位、追蹤：零功耗設(shè)備可以與定位結(jié)合[15]，用于老人、兒童或者醫(yī)院

病人的監(jiān)護(hù)，當(dāng)發(fā)生走失時(shí)進(jìn)行定位和追蹤。更舒適的材質(zhì)可以?xún)?yōu)化佩

戴體驗(yàn)，同時(shí)無(wú)源超低功耗的特征能夠極大的延長(zhǎng)使用時(shí)間；

便攜支付：與個(gè)人信息綁定，能夠用于進(jìn)行乘坐公交、地鐵、購(gòu)物等的

便攜支付。

終端需求：

零功耗物聯(lián)網(wǎng)終端形態(tài)為電子標(biāo)簽，可集成存儲(chǔ)器用于數(shù)據(jù)存取或集成傳感

器用于傳感信息采集。從穿戴角度考慮，應(yīng)該具備小尺寸、免電池、防水性、靈

活可折疊的外形。

-標(biāo)簽功耗：無(wú)源標(biāo)簽，不涉及更換電池、充電等相關(guān)維護(hù)問(wèn)題；

-標(biāo)簽類(lèi)型：紙質(zhì)標(biāo)簽和抗金屬標(biāo)簽，支持清洗、具備靈活可折疊的外形；

-標(biāo)簽體積：極小體積，便于穿戴；

-通信距離：能夠支持?jǐn)?shù)十米范圍的通信；使用智能終端作為中繼：1~2m

的通信距離；

-業(yè)務(wù)連續(xù)性要求：滿足周期性的傳輸需求，業(yè)務(wù)周期為數(shù)秒至數(shù)分鐘；

-連接數(shù)：支持?jǐn)?shù)十到數(shù)百的設(shè)備連接。

網(wǎng)絡(luò)需求：

-靈活部署：對(duì)于可穿戴場(chǎng)景，由于使用者在大多使用場(chǎng)景同時(shí)攜帶可穿

戴設(shè)備以及傳統(tǒng)智能終端，因此可以考慮使用智能終端作為中繼設(shè)備或

網(wǎng)關(guān)設(shè)備用于收集和傳輸可穿戴設(shè)備采集的數(shù)據(jù)；或者與基站直連；

-網(wǎng)絡(luò)安全：基于授權(quán)的標(biāo)簽讀取，保護(hù)隱私和數(shù)據(jù)安全；

-激勵(lì)信號(hào)：將用戶攜帶的智能設(shè)備作為無(wú)源終端的能量激勵(lì)信號(hào)，無(wú)需

額外的激勵(lì)信號(hào)，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)布局。

2.5醫(yī)療健康

醫(yī)療健康領(lǐng)域涉及病患信息管理、健康數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和管理、醫(yī)療急救管理、藥

品存儲(chǔ)、血液信息管理、藥品制劑防誤、醫(yī)療器械與藥品

追溯、信息共享互聯(lián)等方方面面。在就醫(yī)過(guò)程中，需要確保病人使用正確的藥物、

正確的劑量、在正確的時(shí)間使用正確的用藥方法，同時(shí)臨床醫(yī)療過(guò)程中需要全程

高質(zhì)量的監(jiān)控及管理。

零功耗物聯(lián)網(wǎng)終端具有極低成本、極小體積、極低功耗（免電池）、柔性可

折疊、可水洗等優(yōu)良的特性，能夠幫助醫(yī)院實(shí)現(xiàn)對(duì)人的智能化醫(yī)療和對(duì)物的智能

化管理工作，支持醫(yī)院內(nèi)部醫(yī)療信息、設(shè)備信息、藥品信息、人員信息、管理信

息的數(shù)字化采集、處理、存儲(chǔ)、傳輸、共享等。此外，零功耗技術(shù)的優(yōu)良特性使

得體內(nèi)通信、植入治療等成為可能，業(yè)界在基于反向散射的體內(nèi)通信上也有相關(guān)

研究[16][17]?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)可能出現(xiàn)更先進(jìn)、更迷你、更關(guān)注人體健康的可穿戴

日用或醫(yī)療設(shè)備，例如可以貼在牙齒上的貼片，用于監(jiān)測(cè)口腔疾病或飲食健康；

可進(jìn)入血管的微型機(jī)器人，用于疾病救治等等。

圖2.5-1零功耗技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域中的應(yīng)用

零功耗通信在醫(yī)療健康領(lǐng)域中的一些應(yīng)用如下：

特殊器械監(jiān)測(cè)：零功耗終端的極小體積、極低功耗（免電池）特性，能

夠輔助特殊器械的監(jiān)測(cè)，例如一些植入人體的設(shè)備，可以利用零功耗終

端進(jìn)行重要參數(shù)的監(jiān)測(cè)，確保相關(guān)器械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，做到及時(shí)更換故障

設(shè)備。由于是對(duì)人體內(nèi)的器械進(jìn)行監(jiān)測(cè)，免電池的零功耗設(shè)備能夠做到

免維護(hù)，具有非常長(zhǎng)的使用壽命，很好的完成器械監(jiān)測(cè)的任務(wù)；

皮下/體內(nèi)健康數(shù)據(jù)采集：零功耗設(shè)備與傳感器集成，可以用于健康數(shù)據(jù)

采集。例如谷歌智能隱形眼鏡[18]（GoogleContactLens），通過(guò)無(wú)線控

制器采集射頻能量，并將測(cè)得的血糖水平反向散射到無(wú)線控制器進(jìn)行傳

輸，從而免去糖尿病患者取血化驗(yàn)的痛苦；由于免電池、具有防水性、

體積極小，甚至可以將零功耗設(shè)備植入人體，用于體內(nèi)健康數(shù)據(jù)采集，

例如膠囊內(nèi)鏡[19]，通過(guò)零功耗設(shè)備與傳感器結(jié)合，可以記錄胃腸道內(nèi)部

圖像，用于醫(yī)學(xué)診斷，在整個(gè)胃腸道的特定位置進(jìn)行活組織檢查和釋放

藥物，在實(shí)現(xiàn)更精細(xì)檢查的同時(shí)，也能避免患者做胃鏡的痛苦。

患者數(shù)據(jù)收集、校驗(yàn)：極小體積的零功耗設(shè)備，可以嵌在腕帶或者衣服

中，用于數(shù)據(jù)收集和校驗(yàn)。患者診斷、取藥、治療等過(guò)程中，可以在不

打擾患者的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，實(shí)現(xiàn)高效就醫(yī)管理。也可以幫助確保

患者在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間服用適當(dāng)?shù)膭┝康乃幬铩⑿ｒ?yàn)輸液、注射藥物的品名、

規(guī)格是否正確、已完成過(guò)的治療事項(xiàng)以及是否會(huì)有不良反應(yīng)等等。

藥品、醫(yī)療器械的管理：零功耗設(shè)備體積極小，可以貼在器械、藥品的

瓶子上，用于藥品和醫(yī)療器械的管理、追蹤管制。大型醫(yī)療中心一般都擁有

大批重要醫(yī)用資產(chǎn)和醫(yī)用物品存儲(chǔ)基地，后勤人員每天都要根據(jù)訂單從成千

上萬(wàn)件物資中找出所需的物品。由于這些醫(yī)用物品的外包裝高度相似，用途

差異很大，因此，醫(yī)院后勤部門(mén)往往要耗費(fèi)巨大的人力物力查找、核對(duì)這些

物品。此外，在庫(kù)房調(diào)整或騰挪過(guò)程中很可能會(huì)發(fā)生醫(yī)用物品誤置事件，導(dǎo)

致物品大范圍損壞或者流通到市場(chǎng)后產(chǎn)生藥品事故。通過(guò)粘貼零功耗標(biāo)簽，

能夠便于進(jìn)行管理，提高藥品和醫(yī)療器械的管理效率和可靠性。

終端需求：

零功耗物聯(lián)網(wǎng)終端形態(tài)為簡(jiǎn)單標(biāo)簽或者與傳感器集成。

-標(biāo)簽功耗：無(wú)源標(biāo)簽，不涉及更換電池、充電等相關(guān)維護(hù)問(wèn)題；

-通信時(shí)延：百毫秒至秒級(jí)別；

-標(biāo)簽類(lèi)型：紙質(zhì)標(biāo)簽和抗金屬標(biāo)簽，支持清洗、具備靈活可折疊的外形；

-標(biāo)簽體積：極小體積；

-通信距離：能夠支持?jǐn)?shù)米到數(shù)百米范圍的通信；

-連接數(shù)：支持?jǐn)?shù)百到數(shù)千的設(shè)備連接。

網(wǎng)絡(luò)需求：

-靈活部署：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可部署于室外桿站，室內(nèi)同DIS站間距部署，提供

基礎(chǔ)覆蓋；可按需部署補(bǔ)盲或擴(kuò)展覆蓋；單站的覆蓋距離要求（室內(nèi)>30m

室外>100m）；

-網(wǎng)絡(luò)安全：基于授權(quán)的標(biāo)簽讀取，保護(hù)隱私和數(shù)據(jù)安全。

2.6智慧農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)

受限于經(jīng)濟(jì)水平，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化程度目前仍然不如預(yù)期，在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，

施肥、灌溉、育種、蟲(chóng)病防治等方面工作以人力為主，不僅需要眾多勞動(dòng)人員，

而且效率低下、農(nóng)作物的質(zhì)量也難以保障。未來(lái)農(nóng)業(yè)一定會(huì)變得更加現(xiàn)代化和智

能。如下圖所示，多種傳感器可以用于土壤、水、光照、肥力等作物生長(zhǎng)條件以

及蟲(chóng)害、作物生長(zhǎng)等狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可用于驅(qū)動(dòng)小型控制器對(duì)生長(zhǎng)條

件進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，對(duì)災(zāi)害及時(shí)處理，并且結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能給農(nóng)戶提供相適

宜的解決方案和技術(shù)支持。

圖2.6-1智慧農(nóng)業(yè)示意圖

未來(lái)的智慧畜牧業(yè)中，多種生物識(shí)別傳感器可以被放置于牲畜身體上，用于

監(jiān)測(cè)牲畜的數(shù)量、身體狀態(tài)、行為軌跡，并在必要時(shí)及時(shí)向農(nóng)戶反饋，農(nóng)戶不需

要實(shí)地逐個(gè)清點(diǎn)和檢查牲畜，通過(guò)手機(jī)即可遠(yuǎn)程掌握牲畜情況，節(jié)省了大量人力

和時(shí)間，極大地提高了工作效率和便利性。由于傳感器必須放置在動(dòng)物身體的特

定部位，因此應(yīng)嚴(yán)格限制設(shè)備的尺寸、重量以及安全性受到嚴(yán)格限制，既要防止

設(shè)備被動(dòng)物損壞，也要避免設(shè)備對(duì)動(dòng)物本身造成傷害。

此外，考慮到未來(lái)農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)會(huì)越來(lái)越向大型和集約化發(fā)展，農(nóng)作物和牲

畜的分布范圍將非常廣大，所部署的傳感器的遠(yuǎn)程操作需求，即支持較大傳輸距

離的需求將比較強(qiáng)烈。

終端需求：

零功耗物聯(lián)網(wǎng)終端形態(tài)為簡(jiǎn)單標(biāo)簽或者與傳感器集成。

-標(biāo)簽功耗：無(wú)源標(biāo)簽，不涉及更換電池、充電等相關(guān)維護(hù)問(wèn)題；

-通信時(shí)延：百毫秒至秒級(jí)別；

-標(biāo)簽類(lèi)型：抗金屬、耐腐蝕標(biāo)簽；

-標(biāo)簽體積：極小體積；

-通信距離：能夠支持?jǐn)?shù)米到數(shù)百米范圍的通信；

-連接數(shù)：支持?jǐn)?shù)百到數(shù)千的設(shè)備連接。

網(wǎng)絡(luò)需求：

-靈活部署：以室外部署為主，可按需部署補(bǔ)盲或擴(kuò)展覆蓋；單站的覆蓋

距離要求大于100米；

-網(wǎng)絡(luò)安全：基于授權(quán)的標(biāo)簽讀取，保護(hù)隱私和數(shù)據(jù)安全。

2.7智慧圖書(shū)館

如下圖所示，在未來(lái)的智慧圖書(shū)館場(chǎng)景中：一個(gè)智慧圖書(shū)館中可能所有圖書(shū)

都裝入了零功耗物聯(lián)網(wǎng)終端，圖書(shū)在圖書(shū)館內(nèi)各處的流動(dòng)將被全程跟蹤。例如：

圖書(shū)查找、定位、數(shù)量或狀態(tài)統(tǒng)計(jì)等都有可能實(shí)時(shí)完成。海量設(shè)備數(shù)目可能是此

類(lèi)應(yīng)用的典型特征之一。一些常見(jiàn)應(yīng)用如下所列：

圖書(shū)查找定位：在傳統(tǒng)的圖書(shū)館場(chǎng)景中，讀者用戶借書(shū)、借閱資料通常

需要人工親自查找，首先需要確定圖書(shū)的類(lèi)別，再到類(lèi)別相應(yīng)的區(qū)域內(nèi)

查找具體書(shū)籍資料，不僅浪費(fèi)時(shí)間，而且容易遺漏，尤其在多類(lèi)別、多

區(qū)域書(shū)籍查找時(shí)，缺點(diǎn)更加明顯。利用零功耗物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，用戶可

以在終端設(shè)備（例如手機(jī)）上查找書(shū)籍，書(shū)籍上附加的標(biāo)簽?zāi)軌驅(qū)崟r(shí)反

饋書(shū)籍所在的區(qū)域、所屬的類(lèi)別、書(shū)架編號(hào)和具體坐標(biāo)等，使查找時(shí)間

大幅縮短，查找精確度增強(qiáng)，提高用戶查找書(shū)籍資料的效率和便利性。

圖書(shū)復(fù)位輔助：在將歸還書(shū)籍、錯(cuò)位書(shū)籍放置回原位置時(shí)，管理員能夠

利用終端設(shè)備掃描書(shū)籍或遠(yuǎn)程查詢(xún)書(shū)籍的理論位置和實(shí)際位置，終端簡(jiǎn)

單直接地顯示書(shū)籍應(yīng)在的擺放地，便于管理員放置歸還書(shū)籍，以及調(diào)整

錯(cuò)位書(shū)籍。

圖書(shū)遠(yuǎn)程盤(pán)點(diǎn)：由于書(shū)籍?dāng)?shù)量巨大、類(lèi)別眾多，傳統(tǒng)圖書(shū)館難以做到對(duì)

書(shū)籍整體的實(shí)時(shí)盤(pán)點(diǎn)和管理，書(shū)籍的借閱歸還需要逐本進(jìn)行人工掃描和

數(shù)據(jù)錄入，容易造成誤差。使用零功耗物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，管理員可以利

用終端設(shè)備，遠(yuǎn)程地、即時(shí)地針對(duì)書(shū)籍?dāng)?shù)量和變動(dòng)情況做整體記錄和管

理，節(jié)省大量人力和工作時(shí)間。

圖2.7-1智慧圖書(shū)館示意圖

智慧圖書(shū)館場(chǎng)景與現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用有比較明顯的差異化需求。例如，與圖書(shū)

的數(shù)量匹配，零功耗終端的數(shù)量非常巨大，大多數(shù)設(shè)備的尺寸非常微小，僅支持

簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)，無(wú)法集成電池。

終端需求：

零功耗物聯(lián)網(wǎng)終端形態(tài)為簡(jiǎn)單標(biāo)簽或者與傳感器集成。

-標(biāo)簽功耗：無(wú)源標(biāo)簽，不涉及更換電池、充電等相關(guān)維護(hù)問(wèn)題；

-通信時(shí)延：百毫秒至秒級(jí)別；

-標(biāo)簽類(lèi)型：紙質(zhì)標(biāo)簽和抗金屬標(biāo)簽；

-標(biāo)簽體積：極小體積；

-通信距離：能夠支持?jǐn)?shù)米到上百米范圍的通信；

-連接數(shù)：支持?jǐn)?shù)百到數(shù)萬(wàn)的設(shè)備連接。

網(wǎng)絡(luò)需求：

-靈活部署：室內(nèi)同DIS站間距部署，提供基礎(chǔ)覆蓋；可按需部署補(bǔ)盲或

擴(kuò)展覆蓋；單站的覆蓋距離要求（室內(nèi)>30m室外>100m）；

-網(wǎng)絡(luò)安全：基于授權(quán)的標(biāo)簽讀取，保護(hù)隱私和數(shù)據(jù)安全。

2.8參考文獻(xiàn)

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3.零功耗通信技術(shù)原理

零功耗設(shè)備主要結(jié)合射頻能量采集技術(shù)、反向散射技術(shù)和低功耗運(yùn)算技術(shù)，

以實(shí)現(xiàn)設(shè)備節(jié)點(diǎn)不攜帶供電電池的優(yōu)勢(shì)。如圖3-1所示，終端通過(guò)能量采集方式

獲得驅(qū)動(dòng)自身工作的能量。采用低功耗計(jì)算和反向散射技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的解調(diào)和調(diào)

制。

其中，射頻能量采集的核心是將射頻能量轉(zhuǎn)化為直流，能量可以存儲(chǔ)在儲(chǔ)能

單元（如電容）里，也可以采集后直接用于驅(qū)動(dòng)邏輯電路、數(shù)字芯片或傳感器件

等，完成對(duì)反向散射信號(hào)的調(diào)制和發(fā)射以及傳感信息的采集與處理等功能。

圖3-1零功耗通信基本原理圖

在基于反向散射的零功耗通信系統(tǒng)中，反向散射發(fā)射機(jī)調(diào)制和反射接收到的

RF（RadioFrequency，射頻）信號(hào)以傳輸數(shù)據(jù)，而不是自己生成RF信號(hào)。該

技術(shù)已在實(shí)踐生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，例如RFID（RadioFrequency

Identification，射頻識(shí)別技術(shù)）[1]、跟蹤設(shè)備、遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)、醫(yī)療遙測(cè)和低成本

傳感器網(wǎng)絡(luò)等。

3.1射頻能量采集

能量采集的基本原理是通過(guò)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)對(duì)空間電磁波能量的采集。射

頻能量采集的本質(zhì)就是將射頻能量轉(zhuǎn)化為直流電壓（RF-DC）。應(yīng)用于零功耗通信

中，采集能量的核心需求是將采集到的能量有效地用于對(duì)負(fù)載電路的驅(qū)動(dòng)（低功

耗運(yùn)算、傳感器等），以實(shí)現(xiàn)免電池的通信。

隨著技術(shù)的發(fā)展，射頻能量采集的工藝和效率都有所提升，但是仍面臨幾個(gè)

方面的挑戰(zhàn)：

1）由于電磁波多徑傳播效應(yīng)、能量在空間和時(shí)間上不均勻分布以及各種干

擾，無(wú)線環(huán)境中能夠采集到的射頻能量密度極低（小于10nW/cm2），真正能夠有

效采集的射頻能量需要滿足一定的輸入功率。

2）為驅(qū)動(dòng)邏輯電路或芯片等運(yùn)算單元，一般采集到能量后轉(zhuǎn)化的直流電壓，

需要滿足最低輸出電壓要求，并轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的直流電壓。如何提升能量采集效率，

特別是在低輸入電壓的條件下，采集到的能量仍能驅(qū)動(dòng)電路是需要著重解決的問(wèn)

題。

3）采集或儲(chǔ)存的能量如何合理管理，用于驅(qū)動(dòng)終端工作。

低功率下RF能量采集轉(zhuǎn)化為DC能量的效率是零功耗設(shè)備設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)。目前

很多實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，一般系統(tǒng)輸入功率（inputpower）低于-30dBm的射頻

信號(hào)很難有效的采集并整流為可用的直流電壓。而不同的輸入功率和能量采集電

路設(shè)計(jì)下的射頻能量轉(zhuǎn)化效率有所差別[2]，如-20dBm的低輸入功率下的能量轉(zhuǎn)化

效率往往都不足10%，-1dBm左右的輸入功率下轉(zhuǎn)化效率接近50%。而基于目前

的工藝實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)低功耗計(jì)算電路的功率需要10uw左右，為滿足最簡(jiǎn)單的低功耗

的計(jì)算和反向散射通信需求可見(jiàn)，在低輸入功率的情況下提升能量采集效率是零

功耗通信系統(tǒng)研發(fā)中最重要的工作之一。

表3.1-1輸入能量與能量轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系圖[2]

效率（%）輸入功率中心頻率整流單元

（dBm）（MHz）

10-22.69060.25-μmCMOS轉(zhuǎn)換器

11-1491590-μmCMOS轉(zhuǎn)換器

12.8-19.59000.18-μmCMOS,CoSi2

-SiSchottky

13-14.79000.35-μmCMOS轉(zhuǎn)換器

16.4-99630.35-μmCOMS轉(zhuǎn)換器

18-198690.5-μmCMOS轉(zhuǎn)換器

26.5-11.19000.18-μmCMOS轉(zhuǎn)換器

36.6-69630.35-μmCMOS轉(zhuǎn)換器

47-89150.18-μmCMOS轉(zhuǎn)換器

49-1900SkyworksSMS7630Si

Schottky

射頻能量收集系統(tǒng)主要由接收天線、射頻整流以及能量?jī)?chǔ)存等模塊組成。接

收天線收集環(huán)境中的電磁波能量，進(jìn)而輸入射頻交流信號(hào)給整流電路。整流電路

將射頻交流能量轉(zhuǎn)換成直流，進(jìn)一步使用電池或電容將直流能量?jī)?chǔ)存，從而給后

續(xù)電路、應(yīng)用負(fù)載提供直流電能。其中接收天線和整流電路是系統(tǒng)的核心部分，

直接決定了射頻能量采集可得到的功率和能量轉(zhuǎn)換效率。

天線負(fù)責(zé)收集自由空間中的無(wú)線射頻能量。為了獲取更多的功率，通常需要

在盡可能寬的頻帶上收集能量。在一般環(huán)境中，射頻能量的信號(hào)到達(dá)方向不確定，

信號(hào)極化方向不確定，因此設(shè)計(jì)全向、圓極化的天線能降低對(duì)天線擺放角度的敏

感度。而在一些另外的應(yīng)用場(chǎng)合，如基站、直放站附近，由于已知射頻能量源的

方向和極化方向，采用定向天線或線極化的接收方式可以獲得更高的接收效率和

功率。射頻能量收集天線的關(guān)鍵技術(shù)包括以下幾個(gè)方面：

（1）小型化天線技術(shù)。射頻能量收集技術(shù)用在傳感器、可穿戴電子的場(chǎng)合，

對(duì)整流天線的體積很敏感，因此需要設(shè)計(jì)小型化的天線來(lái)滿足終端設(shè)備整體體積

要求。天線尺寸取決于電磁波長(zhǎng)，對(duì)于環(huán)境中已有的射頻能量段（如0.7~2.5GHz），

其波長(zhǎng)是相對(duì)明確的。曲流技術(shù)、加載技術(shù)、分形技術(shù)是實(shí)現(xiàn)天線小型化的有效

方式。

（2）阻抗匹配技術(shù)。為保證天線收集的射頻功率傳輸給整流電路，需要設(shè)

計(jì)良好的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)盡量減少對(duì)天線的尺寸、輻射特性等方面的影響。

（3）多頻、寬頻技術(shù)。更多頻段的射頻信號(hào)包含更多的能量，為收集較多

的射頻能量，要求天線工作在較寬的頻段。但是工作頻段需要與整流電路一致，

而不是越寬越好，以免整流電路的高次諧波從天線反射出去，造成功率損失。

考慮頻段、體積、效率等因素，可以設(shè)計(jì)單頻、雙頻或多頻的方式，側(cè)重于

不同頻段的射頻能量收集。下圖給出了幾種天線設(shè)計(jì)的實(shí)物圖：

（a）單頻分形環(huán)天線(b)雙頻單極子天線（正面）(c)雙頻單極子天線（背面）

(d)寬帶圓極化交叉偶子天線（正面）(e)寬帶圓極化交叉偶子天線（背面）

圖3.1-1射頻能量收集天線實(shí)物圖

能量采集電路的研究經(jīng)歷了很多年的發(fā)展探索，提升效率一直是電路設(shè)計(jì)中

最關(guān)注的問(wèn)題。從射頻能量到直流電源的轉(zhuǎn)換，不同電路設(shè)計(jì)和工藝對(duì)效率的影

響較大。整流器的恰當(dāng)使用可以讓射頻能量更好地轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的直流電壓

（RF-DC），而一般輸出電壓較低時(shí)還需要進(jìn)一步地直流轉(zhuǎn)換升壓（DC-DC），以產(chǎn)

生可供驅(qū)動(dòng)數(shù)字邏輯電路的電壓水平。電壓調(diào)節(jié)器和電壓監(jiān)控器也是常用到幫助

升壓和穩(wěn)壓的器件，常使用級(jí)聯(lián)二極管-電容器的方式將電壓升至可用水平?；?/p>

于二極管的整流電路（diode-basedrectifiercircuits）是最基本的能量采集

方法。采用分離式器件和CMOS工藝的設(shè)備對(duì)射頻輸入功率的要求差別很大。由于

CMOS工藝的定制電子設(shè)備，與微控制器或其他外部數(shù)字設(shè)備相比，往往效率更

高、工作電壓更低，所以輸入信號(hào)的能量可以做到-20dBm甚至更好。

典型的能量采集電路包括：半波整流器（如圖3.1-2所示）、單并聯(lián)整流天線、單

級(jí)電壓倍增器（如圖3.1-3所示）、Cockcroft-Walton/Greinacher電荷泵、

Dickson電荷泵和改進(jìn)的Cockcroft-walton/greinacher電荷泵。

3.1-2能量采集電路—半波整流器3.1-3能量采集電路—單級(jí)電壓倍增器

3.2反向散射

反向散射技術(shù)是一種無(wú)需有源發(fā)射機(jī)而實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸與編碼的無(wú)線技術(shù)。類(lèi)

似于雷達(dá)原理，電磁波在到達(dá)物體表面時(shí)有一部分會(huì)被反射，被反射信號(hào)的強(qiáng)弱

取決于此物體的形狀，材質(zhì)與距離，從雷達(dá)的角度講每個(gè)物體有其雷達(dá)截面（RCS，

RadarCross-Section)[3]，標(biāo)簽（tag）通過(guò)改變其RCS實(shí)現(xiàn)對(duì)反射信號(hào)的調(diào)制。

反向散射發(fā)射機(jī)調(diào)制接收到的RF信號(hào)以傳輸數(shù)據(jù)，而無(wú)須自己生成RF信號(hào)。

反向散射技術(shù)（BackScattering）于1948年由Stockman首次提出[4]。但

由于如下一些限制，傳統(tǒng)的反向散射通信不能廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)密集型無(wú)線通信系

統(tǒng)：

1)首先，傳統(tǒng)的反向散射通信需要將反向散射發(fā)射器放置在其射頻發(fā)射源

附近，從而限制了設(shè)備的使用和覆蓋區(qū)域。

2)其次，在傳統(tǒng)的反向散射通信中，反向散射接收器和射頻發(fā)射源位于同

一設(shè)備中，即閱讀器（reader），這會(huì)導(dǎo)致接收和發(fā)射天線之間的自干擾，

從而降低通信性能。

3)此外，傳統(tǒng)的反向散射通信系統(tǒng)是被動(dòng)操作的，即反向散射發(fā)射機(jī)僅在

反向散射接收機(jī)詢(xún)問(wèn)時(shí)才傳輸數(shù)據(jù)。

最近，環(huán)境反向散射通信（AmbientBackscatterCommunication，AmBC）

[5]已經(jīng)成為使能低功耗通信的一項(xiàng)更有前途的技術(shù)，它可以有效地解決傳統(tǒng)反

向散射通信系統(tǒng)中的上述局限性，使得AmBC技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中得到更廣泛采用。

環(huán)境反向散射通信系統(tǒng)一般包括三個(gè)部分：環(huán)境射頻源（ambient

radio-frequency(RF)source）、反向散射設(shè)備（backscatterdevice(BD)）

和讀寫(xiě)器（reader）。在環(huán)境反向散射通信系統(tǒng)中，反向散射設(shè)備可以通過(guò)利用

從環(huán)境RF源（例如電視塔、FM塔、蜂窩基站和Wi-Fi接入點(diǎn)(AP)）廣播的

無(wú)線信號(hào)來(lái)相互通信。進(jìn)一步地，通過(guò)分離載波發(fā)射器和反向散射接收器，反向

散射設(shè)備的RF組件數(shù)量被最小化，并且設(shè)備可以主動(dòng)運(yùn)行，即反向散射發(fā)射器

可以在從RF源采集足夠能量時(shí)無(wú)需接收機(jī)啟動(dòng)即可發(fā)送數(shù)據(jù)。

圖3.2-1AmBC系統(tǒng)示意圖[6]

零功耗設(shè)備（如反向散射標(biāo)簽）接收讀寫(xiě)器發(fā)送的載波信號(hào)，通過(guò)RF能量

采集模塊采集能量，用于低功耗處理模塊的供能。獲取能量后，反向散射標(biāo)簽驅(qū)

動(dòng)相應(yīng)電路對(duì)來(lái)波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并進(jìn)行反向散射。

圖3.2-2反向散射通信原理圖

在反向散射通信系統(tǒng)中，負(fù)載調(diào)制是電子標(biāo)簽經(jīng)常使用的傳輸數(shù)據(jù)方法。負(fù)

載調(diào)制通過(guò)對(duì)電子標(biāo)簽振蕩回路的電參數(shù)（如電阻或電容）按照數(shù)據(jù)流的節(jié)拍進(jìn)

行調(diào)節(jié)，使電子標(biāo)簽阻抗的大小和相位隨之改變，從而完成調(diào)制的過(guò)程。

負(fù)載調(diào)制技術(shù)主要有電阻負(fù)載調(diào)制和電容負(fù)載調(diào)制兩種方式。在電阻負(fù)載調(diào)

制中，負(fù)載并聯(lián)一個(gè)電阻，稱(chēng)為負(fù)載調(diào)制電阻，該電阻按數(shù)據(jù)流的時(shí)鐘接通和斷

開(kāi)，開(kāi)關(guān)S的通斷由二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼控制。在電容負(fù)載調(diào)制中，負(fù)載并聯(lián)一個(gè)電

容，取代了由二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼控制的負(fù)載調(diào)制電阻。

圖3.2-3電阻負(fù)載調(diào)制的電路原理圖

以電阻調(diào)制實(shí)現(xiàn)ASK（AmplitudeShiftKeying，振幅鍵控）調(diào)制的過(guò)程為

例，終端通過(guò)切換負(fù)載反射系數(shù)可以在吸收和反射狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。在吸收狀態(tài)，

即終端實(shí)現(xiàn)了阻抗匹配，射頻信號(hào)完全被終端吸收，使得終端不向空間輻射射頻

信號(hào)，接收側(cè)接收到的信號(hào)將是低電平信號(hào)，該狀態(tài)可代表位‘0’。相反，在

反射狀態(tài)下，即終端通過(guò)切換電路阻抗，使得電路阻抗不匹配，部分RF信號(hào)被

反射，接收側(cè)接收到的信號(hào)將是高電平信號(hào)，因此該狀態(tài)表示位“1”，ASK調(diào)

制信號(hào)過(guò)程如圖3.2-4所示。可見(jiàn)，終端以簡(jiǎn)易的阻抗切換的方式即可實(shí)現(xiàn)對(duì)入

射射頻信號(hào)的ASK調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)與接收機(jī)的通信。從接收機(jī)角度，ASK信號(hào)可

以通過(guò)低復(fù)雜度包絡(luò)檢測(cè)和比較器實(shí)現(xiàn)信號(hào)檢測(cè)。

圖3.2-4ASK調(diào)制示意圖

類(lèi)似地，終端也可以通過(guò)調(diào)整電路的電容，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路調(diào)諧頻率的改變，使

得終端輻射的信號(hào)頻率隨著電容的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)FSK（FrequencyShift

Keying，頻移鍵控）調(diào)制。盡管與ASK相比，F(xiàn)SK需要額外的殘余頻偏估計(jì)

處理，但它在BER（Biterrorratio，誤碼率）性能方面優(yōu)于ASK。此外，

FSK可實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備頻分使用。

因此，反向散射通信巧妙利用阻抗調(diào)制實(shí)現(xiàn)了極低復(fù)雜度的信號(hào)調(diào)制和傳輸。

相對(duì)而言，反向散射終端無(wú)需復(fù)雜的射頻結(jié)構(gòu)，如PA（PowerAmplifier，功

率放大器）、高精度晶振、雙工器以及高精度濾波器。也不需要復(fù)雜的基帶處理，

例如僅需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)檢測(cè)而不需要復(fù)雜信道估計(jì)和均衡運(yùn)算。因此，反射

散射技術(shù)使得簡(jiǎn)易的終端實(shí)現(xiàn)成為可能。

3.3低功耗計(jì)算

零功耗通信技術(shù)的主要特點(diǎn)是通過(guò)調(diào)制來(lái)波信號(hào)實(shí)現(xiàn)反向散射通信，同時(shí)它

還可以通過(guò)能量采集獲得能量以驅(qū)動(dòng)數(shù)字邏輯電路或芯片（如MCU

（MicrocontrollerUnit，微控制單元）或傳感器芯片），實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的編碼，

加密或簡(jiǎn)單計(jì)算等功能。

從3.1節(jié)中可以看到，射頻能量的轉(zhuǎn)化效率往往不足10%，決定了驅(qū)動(dòng)數(shù)字

邏輯電路或芯片用于計(jì)算的功耗要求不能太高。如下圖示出1微焦耳能量可支持

計(jì)算的次數(shù)。雖然隨著工藝的改進(jìn)和設(shè)計(jì)的優(yōu)化有所提高，每微焦耳能量可使用

于計(jì)算的次數(shù)增多，但是仍不能滿足復(fù)雜的計(jì)算。

圖3.3-1計(jì)算能力向低功耗方向發(fā)展[7]

而針對(duì)零功耗通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可從以下幾個(gè)方面考慮實(shí)現(xiàn)低功耗計(jì)算：

?低功耗接收機(jī)

零功耗設(shè)備從功能需求上可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)主要功能是類(lèi)似beacon的廣

播發(fā)射，為降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜度和降低功耗，可以不實(shí)現(xiàn)接收機(jī)功能；另一類(lèi)是考慮

設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單低功耗的接收機(jī)，例如采用比較器（如下圖3.3-2所示）實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的

ASK/解碼功能。

圖3.3-2包絡(luò)檢測(cè)解調(diào)流程圖

?低功耗芯片

低功耗的芯片一般包括MCU和傳感器等。驅(qū)動(dòng)數(shù)字處理芯片的電路一般

有最低的輸入電壓要求。這就要求采集到的能量滿足一定的電壓要求。往往采集

到的能量，并不能完全用于反向散射和低功耗計(jì)算。目前比較成熟的用于低功耗

計(jì)算的MCU一般的功耗在uW級(jí)別。選擇低功耗的MCU和傳感器芯片，實(shí)現(xiàn)低壓

驅(qū)動(dòng)的電路設(shè)計(jì)，是實(shí)現(xiàn)低功耗計(jì)算的關(guān)鍵和挑戰(zhàn)。

?簡(jiǎn)單編碼和調(diào)制

在第3.2節(jié)中提到了反向散射常采用的ASK，F(xiàn)SK的方式，可由簡(jiǎn)單的電

路設(shè)計(jì)即可實(shí)現(xiàn)。對(duì)于編碼技術(shù)，反向不歸零、曼徹斯特編碼是反向散射系

統(tǒng)中最常用的兩種編碼方式。除外，還有單極性歸零（UnipolarRZ）編碼、

差動(dòng)雙相（DBP）編碼、米勒（Miller）編碼利差動(dòng)編碼，F(xiàn)M0編碼等簡(jiǎn)單

易于實(shí)現(xiàn)的編碼方式也比較適合于反向散射通信。

采用簡(jiǎn)單的編碼和調(diào)制，也可在很大程度降低零功耗通信的計(jì)算功耗。

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4.零功耗通信系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，零功耗通信可采用不同的工作頻段。針對(duì)不同的通信

需求，可以采用不同的網(wǎng)絡(luò)部署形態(tài)。零功耗通信的部署也應(yīng)考慮與現(xiàn)有通信系

統(tǒng)的共存。

4.1零功耗通信的頻段以及鏈路預(yù)算

在部署零功耗通信系統(tǒng)時(shí)，需要考慮采用合適的通信頻段?？傮w而言，零功

耗通信可以使用非授權(quán)頻段和授權(quán)頻段。使用非授權(quán)頻段工作，頻譜資源在滿足

規(guī)范要求的情況下可以自由靈活使用，因此可以降低運(yùn)營(yíng)成本，擴(kuò)展零功耗通信

系統(tǒng)的應(yīng)用。而使用授權(quán)頻段工作，可以充分利用現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)商的頻譜資源，規(guī)范

允許的授權(quán)頻段上的系統(tǒng)發(fā)射功率較高，因此有利于實(shí)現(xiàn)蜂窩覆蓋以及相對(duì)較遠(yuǎn)

距離覆蓋。運(yùn)營(yíng)商可以合理規(guī)劃授權(quán)頻段的使用，從而避免其他系統(tǒng)與零功耗系

統(tǒng)之間的干擾，因而有利于構(gòu)建相對(duì)可靠的零功耗通信網(wǎng)絡(luò)。因此，在設(shè)計(jì)零功

耗通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，非授權(quán)頻段和授權(quán)頻段都需要考慮。

與傳統(tǒng)通信一樣，零功耗通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋受限于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)射功率、工

作頻段、設(shè)備天線增益以及設(shè)備接收機(jī)靈敏度等多方面的影響。此外，特別需要

指出的是，零功耗通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋與無(wú)線供能信號(hào)的功率水平密切相關(guān)。