# 无源物联网商用记：电池消失了 **概述**：2026年的物联网行业正在悄悄酝酿一场「供电革命」——3GPP在R19完成了无源物联网（Ambient IoT）研究、R20推进正式规范，Vodafone已在MWC 2025公开演示电池免充电的Ambient IoT设备，Energous的e-Sense Tag无源标签已于2025年推向零售与物流市场。本文回答三个问题：不要电池的标签靠什么工作？3GPP给它上了什么户口？工程师现在能不能把它用起来？文中标准进展据3GPP公开立项资料，商用案例据CircuitDigest、Embedded.com等媒体报道，链路估算为作者推算。 ## 目录 - 一、为什么盯上「不要电池」的物联网 - 二、原理：反向散射，把雷达玩成局域网 - 三、3GPP上户口：从R19研究到R20规范 - 四、商用现场：MWC演示与首批产品 - 五、一本链路预算账：百米读取靠什么 - 六、落地三道坎与部署清单 - 七、结语：电池消失之后 ## 一、为什么盯上「不要电池」的物联网 干了十几年核心网和物联网专网，我对「电池」这两个字有过刻骨铭心的体会。物联网项目立项时，方案书上写得最漂亮的参数是覆盖和速率；项目交付三年后，客户投诉最多的却是两件事——**模组进水，和电池没电了**。 一栋智能楼宇里几千个无线传感器，一颗纽扣电池标称能用五年，这是理想实验室数据。真实世界里，冬季低温让锂电容量跳水、重传风暴让功耗翻倍，三年就开始成片掉线。换电池的人工成本，往往比电池本身高一个数量级：一个部署在物流托盘缝隙里的标签，让工人蹲下来找出来换电池，人力成本可能超过标签价格的十倍。更麻烦的是环保——据行业机构统计，全球每年为物联网设备丢弃的电池以数十亿计，欧盟新电池法规对电池回收的合规要求一年比一年紧。 再看另一头。无源RFID其实已经「不要电池」几十年了：超市防盗、服装盘点、机场行李条，全球无源UHF RFID标签年出货量早就是百亿级。但RFID的天花板工程师都清楚——**读距太短**。手持读写器凑到一两米内才能读，固定式门式读写器撑死十来米，而且标签和读写器之间必须视距良好、极化对准。RFID本质上是「专用设备 + 专用网络」的玩法，读写器自己就是一张独立的局部网，数据出不了仓库大门就得靠中间件倒手。 那NB-IoT呢？覆盖和成本结构都好，但它是「有源」技术——每个连接点都得带电池，模组成本也压不到标签价。物流行业算过账：一个周转箱的价值可能就几十块钱，给它配一个十几块的模组加电池，商业上立不住。行业真正想要的，是一种**既有RFID的价格、又有蜂窝网的管理的设备**：单枚成本几分到几毛钱、不要电池、能被运营商的现网直接读到、能进BSS/OSS做全生命周期管理。 这个「既要又要」的物种，就是无源物联网（Ambient IoT）：**标签不装电池，从环境中的无线电波里收集微瓦级能量，用反向散射把数据「弹」回基站**。它被3GPP写进了5G-Advanced之后的演进路线，也被普遍视为6G时代海量物联的候选底座之一。 ## 二、原理：反向散射，把雷达玩成局域网 无源物联网的核心原理，说穿了和二战时期的雷达敌我识别是一脉相承的，工程上叫**反向散射（Backscatter）**，整个链路分三步。 **第一步，供能。** 基站（或其他射频源）持续发射一股载波。标签天线收到这股电波后，通过整流电路把交流射频信号变成直流，给一颗指甲盖千分之一大的储能电容充电。这个过程效率很低——射频整流电路的转换效率通常只有百分之几十，所以标签攒下的能量是**微瓦级**的，只够一颗超低功耗芯片偶尔「眨一下眼」。 **第二步，调制。** 标签要回话时，改变自身天线的阻抗匹配状态（开关一个微型晶体管），天线的反射特性随之变化——相当于把打过来的电波「按自己的节奏弹回去」。弹回去的波里就叠加了标签的ID、温度读数、状态位。标签自己不产生载波，**发射功耗几乎为零**，这是它和传统无线设备最本质的区别。 **第三步，接收。** 基站把反射回来的微弱信号解调出来，还原成数据。因为标签发射的信号与基站载波同源，相干接收的灵敏度可以做得很高。 ```mermaid flowchart TD A["5G基站天线"] -->|发送载波| B["标签天线"] B --> C["射频整流电路"] C --> D["能量收集"] D --> E["储能电容"] E --> F["超低功耗芯片"] B --> G["反向散射调制"] F --> G G -->|反射已调波| H["基站接收机"] H --> I["解调出标签数据"] ``` 供能的射频源从哪里来？据3GPP研究中的公开分类，主要有三种模式： - **同频载波**：基站自己发一股载波给标签供能，边供能边收反射，覆盖可控，是运营商最青睐的模式； - **跨载波供能**：一个载波专门供能（比如低频大功率），另一个载波收数据，把「发电」和「通信」解耦； - **环境射频取能**：借用广播电视塔、Wi-Fi路由器等现成的电波。Eseye在无源物联网技术解读中列出的环境能量源还包括太阳能、温差和机械振动，但射频取能是标签形态能做到最薄、最便宜的一条路。 AirFuel联盟也在推动这一方向，把环境射频取能视为彻底去掉电池的终极路线。国内厂商同样行动很早——据MWC展会的公开演示报道，中国移动、华为等厂商近两年在5G-A主题下展示过无源物联的仓储与供应链场景演示，具体性能数据以各厂商现场公布为准。 ## 三、3GPP上户口：从R19研究到R20规范 一项技术要规模化，必须进标准。无源物联网在3GPP的路线，据其公开立项资料大致是：R19设立了Ambient IoT研究项目，输出研究报告**TR 38.848《Study on Ambient IoT (Airinterface) for NR》**，随后规范制定工作转入R20推进。 研究项目最关键的产出之一，是把设备分成三档。这个分级直接决定了「哪些场景先用、哪些后用」： | 设备档位 | 电池 | 板上储能 | 研究假设的发射能力 | 典型形态与场景 | |---------|------|---------|------------------|---------------| | Device A | 无 | 无（即收即用） | 微瓦级 | 超薄纸感标签，零售盘点、包裹面单 | | Device B | 无 | 电容可储能 | 微瓦至毫瓦级（攒能量突发发射） | 带传感的位置/温度标签，冷链、资产追踪 | | Device C | 带电池 | 电池供电 | 约100mW级（接近现有蜂窝物联网终端） | 高价值资产、要求频繁上报的场景 | （表中发射能力为3GPP研究报告中的仿真假设量级，具体以最终版规范为准。） 分级背后是一个朴素的工程判断：**能量越紧，通信就得越「省着说」**。Device A没有储能，发一次数据全靠当场收集的能量，所以只能用最简单的调制方式、最短的数据包，上报周期也长；Device B可以先花几秒攒能量，然后集中「喊一嗓子」，信噪比和距离都更好；Device C本质上已经是有源终端，只是把成本和复杂度压到极致。 ```mermaid timeline title 无源物联网标准化之路 立项 : R19通过Ambient IoT研究项目 研究 : 输出研究报告TR 38.848 分级 : 定义Device A B C三类设备 规范 : R20推进正式规范制定 展望 : 规范冻结后进入预商用 ``` 按3GPP的常规节奏，R20的规范工作如果顺利，频段定义、物理信道设计、接入流程会在未来一两年内陆续冻结，之后才是芯片、模组、网络的商用爬坡。换句话说，**2026年的今天，这项技术正处在「标准定形、产品先行」的窗口期**——这正是历代物联网技术（NB-IoT、RedCap）都经历过的阶段，也是试点数据含金量最高的观察期。 ## 四、商用现场：MWC演示与首批产品 标准还在路上，产品和演示已经先跑起来了。这一节的信息均来自公开媒体报道，我按「谁、在哪、展示了什么」分开陈述。 **Vodafone：把无源标签搬上MWC展台。** 据CircuitDigest报道，Vodafone在2025年3月的MWC上展示了一整套创新方案，其中就包括**电池免充电的Ambient IoT设备**，同台展出的还有无人机网络抢修、微波链路气象感知等方案。这场演示的重要信号在于：这是一家拥有全球物联网连接平台的运营商，在向企业客户预告「未来标签可以直接挂到蜂窝网上」的产品路线。海外技术社区对该演示的记录也印证了其与3GPP标准化工作的关联——Ambient IoT被明确介绍为「3GPP标准组织中正在开发的新技术」，特点是设备无需电池、从环境射频中取能。 **Energous：e-Sense Tag，已经卖的产品。** 比演示更进一步的，是真正商用的货。据Embedded.com在2025年9月对Energous高级副总裁Giampaolo Marino的专访报道，该公司推出e-Sense Tag——一个**完全无电池的传感标签**，靠射频取能供电，面向零售、供应链和物流环境，提供**持续的位置与温度监测**。注意这两个指标：位置和温度，恰好是供应链行业付费意愿最高的两种数据（防丢、防断链）。这符合物联网商用的经典规律：标准还在画图时，市场先为刚需场景买单。 **行业基本盘。** AirFuel联盟、Eseye等行业组织与方案商都在2025年密集输出了无源物联网的教育性内容，把它定位为「可持续连接」的下一代方案。国内方面，据展会公开报道，无源物联被纳入5G-A的物联新能力版图，与-passive类的传统RFID形成互补组合。 这里要分清事实与判断：**「有运营商演示、有产品在卖、标准在推进」是可验证的事实**；而「无源物联网将在哪些年份达到多大规模」，各家预测分歧很大，我不打算引用精确的市场规模数字——工程师只需要记住一个结构性判断：它的目标市场，是RFID（太近）和NB-IoT（太贵）之间的那条巨大缝隙。 ## 五、一本链路预算账：百米读取靠什么 作为工程师，我们不看概念看账本。下面这段是我用自由空间模型做的粗算，**属于作者推算**，用于说明量级，不是任何厂商的实测数据。 载波在自由空间的路径损耗：FSPL = 32.45 + 20·lg(f_MHz) + 20·lg(d_km)。取900MHz频段： - **距离100米**：FSPL ≈ 71.5 dB。假设载波EIRP为60dBm（1千瓦量级，宏站多通道合并或专用供能节点可及），标签处接收功率 ≈ -11.5dBm ≈ 71µW。整流效率按30%算，标签可用功率约**20微瓦**——恰好是超低功耗芯片间歇工作的量级； - **距离30米**：FSPL ≈ 62dB，同样条件下标签可用功率约200微瓦，从容得多； - **距离300米**：功率预算直接崩掉，差出20dB。 这张账本说明了三件事： **第一，「百米级读取」不是吹的，但它的物理前提是大功率载波 + 好的部署几何。** 反向散射的上行回程还要再吃一遍路径损耗（工程上按距离的双倍指数估算），所以无源标签的真实覆盖，对载波功率、天线增益、极化对准、遮挡物都极度敏感。货架背面的标签读不到，不是产品缺陷，是物理定律。 **第二，频率选择是覆盖与天线体积的权衡。** 频率越低，路径损耗越小、绕射越好，但标签天线越大；频率越高，标签能做到 postage stamp 般薄，能量预算却急剧恶化。这就是为什么低频段在研究中被反复讨论。 **第三，和两代前辈比，它的生态位非常清晰：** | 维度 | 无源UHF RFID | 无源物联网（Ambient IoT） | NB-IoT（有源） | |-------|-------------|--------------------------|----------------| | 供电方式 | 读写器近场供能 | 基站/环境射频取能 | 纽扣电池 | | 典型读距 | 1~3米，门式可达10米级 | 试点目标十米至百米级（依部署几何） | 数公里 | | 单点成本 | 几分至几毛钱 | 目标签到几毛钱量级（规模化后更低） | 模组+电池十余元 | | 网络形态 | 专用读写器，数据孤岛 | 复用蜂窝网与运营商平台 | 复用蜂窝网 | | 管理能力 | 无运营商级管理 | 可进BSS/OSS、全生命周期管理 | 完整终端管理 | | 生态位 | 门店盘点、门禁 | 供应链全程追踪、低成本传感 | 表计、市政资产 | （成本为行业目标与公开市场价的量级描述，非报价。） ## 六、落地三道坎与部署清单 按18年工程经验，我判断无源物联网从演示到规模商用，要迈过三道坎。这是**作者观点**，供参考。 **第一道坎：单枚成本的「最后一毛钱」。** 标签要替代RFID进供应链，价格必须压进几分钱区间。这里面的大头不是芯片——是天线（印刷在柔性基材上）和封装。薄膜工艺、纸基天线这几年进步很快，但要达到RFID级的价格点，还需要出货量滚起来。典型的先有鸡还是先有蛋。 **第二道坎：能量预算的确定性。** 微瓦级能量意味着系统设计必须「按最坏情况」：标签贴在金属托盘上、被液体箱挡住、极化转了90度，能量收集功率可能掉一个数量级。方案设计阶段就必须做现场RF勘测——这和当年部署RFID门禁是一个工种，但 stakes 更高，因为标签还承担传感任务。 **第三道坎：商业模式归谁。** RFID是「买断制」，标签是一次性耗材；无源物联网挂在运营商网上，天然带连接费。一枚标签生命周期收入几毛钱，运营商愿不愿意为它优化网络、企业愿不愿意付月租，需要跑出标杆案例。Energous选择零售和冷链切入，正是因为这两个行业对「实时位置+温度」的付费意愿最强。 给准备试点的工程师一份清单： 1. **先勘测后设计**：在目标场景实测载波场强分布，金属架、液体、人流的遮挡衰减各记一笔； 2. **频段与载波源优先**：试点阶段优先选基站同频供能或专用供能节点，环境射频取能留作对照实验； 3. **标签贴装标准化**：制定贴装工艺规范（朝向、离金属间距、衬垫材料），把极化和失谐变量锁死； 4. **压测并发读**：仓库整托盘场景一次数十枚标签同时应答，防碰撞流程的容量要在真实密度下压测； 5. **数据链路先打通**：标签读到只是第一步，数据进平台、进BSS/OSS、和现有WMS/ERP对账，这段集成工作量常被严重低估。 ## 七、结语：电池消失之后 回顾移动通信的历史，每一代网络都在回答同一个问题：**把「什么」连进网？** 1G连了语音，2G连了短信，3G/4G连了人手一部的智能机，5G连了工厂和摄像头。而连接数的下一个数量级，藏在那些从来没有资格「入网」的东西上——托盘、衣架、药品箱、信封。它们入不了网的理由从来不是技术，是**供电和成本**：任何一颗电池，都会让「给一块钱的东西联网」这笔账崩掉。 无源物联网试图拆掉的就是这个死结。当标签薄得像一张贴纸、便宜得像一枚邮票、不需要任何维护地躺在供应链里十年，物联网的连接数叙事才会真正从「十亿级」跳到「百亿级」。3GPP的规范还在路上，Vodafone们的演示和Energous们的首批产品，是这场革命的先头部队。 对我们运维和方案工程师来说，更现实的是：这项技术会最先以「企业专网+供应链」的形态落地，而不是公网广域覆盖。提前把射频勘测、防碰撞压测、能耗预算这套方法论捡起来，等标准冻结、产品成熟的那一天，你就是那个能拍方案的人。电池消失之后，物联网的版图会被重新画一遍——而这一笔，很可能就落在通信工程师手里。 ## 参考来源 1. [Vodafone to Showcase Innovative Connectivity and Weather Sensing Solutions at MWC 2025](https://circuitdigest.com/news/vodafone-to-showcase-innovative-connectivity-and-weather-sensing-solutions-at-mwc-2025) — CircuitDigest报道Vodafone在MWC 2025展示电池免充电的Ambient IoT设备，本文商用案例主轴之一 2. [Battery-Free e-Sense Tag Aims at Integral Ambient IoT Platform Expansion](https://www.embedded.com/battery-free-e-sense-tag-aims-at-integral-ambient-iot-platform-expansion/) — Embedded.com对Energous高管的专访，e-Sense Tag无电池、射频取能、面向零售与物流的位置/温度监测 3. [Battery-Free IoT: Sustainable Connectivity with Ambient IoT](https://www.eseye.com/resources/iot-explained/battery-free-iot-sustainable-connectivity-with-ambient-iot/) — Eseye关于无电池物联网原理与能量收集技术路线的解读 4. [Energy Harvesting for Ambient IoT and Battery-Free Devices](https://airfuel.org/ambient-iot-and-battery-free-devices/) — AirFuel联盟关于环境射频取能与无电池设备的行业视角 --- > 本文由「51学通信」技术团队出品。51学通信由通信行业18年老兵**爱卫生**（微信ID: gprshome201101）维护，聚焦5G/6G核心网、3GPP标准解读、通信前沿技术深度分析。 > 出版作品有《5G核心网原理与实践》《IMS原理与实践》等4本通信专业书籍。知识星球「51学通信」提供深度技术答疑和行业洞察。 > [!tip] 51学通信知识星球 > **星主：爱卫生**（微信：gprshome201101）——公众号「51学通信」创办者，19 年通信行业运维与讲师经验，著有《GPRS网络信令实例详解》《EPC原理与实践》《5G核心网原理与实践》三本纸质书（各大电商平台有售）。 > **星球定位**：深耕 5G 核心网、IMS、NFV/AI、云原生等 ICT 领域，主打运维岗位与信令分析。 > **当前规模**：5200 篇主题 / 990 个回答，198 元/年。 > **加入福利**：加入星球后请加爱卫生微信，拉您进知识星球年度陪伴与答疑群——不限量回复您的各种问题，另有群内分享。 > **AI 加持**：51学通信知识星球已作为 skill 接入 WorkBuddy，使用 deepseek-4-flash 在海量星球帖子中精准找贴、找视频、找 FAQ 和案例，做总结、找文档和 PPT 等场景全覆盖。