# 无源物联网开跑：零电池上蜂窝 ## 概述 2025年12月，3GPP宣布Release 19规格全部冻结，其中最反直觉的一项正式落地：Ambient IoT（环境物联网）——峰值功耗约1微瓦、不装电池、靠「借」网络发来的射频波束干活并向基站反射应答的全新设备类别。2026年，这条技术曲线第一次交出了规模商用答卷：沃尔玛宣布在500多个设施用上了数千万枚Wiliot零电池标签。本文回答三个问题：一枚不装电池的标签凭什么「上网」？3GPP Rel-19到底冻结了什么、删掉了什么？运营商的基站当读头，这笔账怎么算？ ## 目录 - 一、一枚不装电池的标签，怎么「上网」 - 二、标准交卷：Rel-19把「设备1」冻结进规范 - 三、商用战报：沃尔玛的500个设施先跑起来 - 四、三张无源网对比：RFID、蜂窝A-IoT、NB-IoT - 五、运营商的机会：基站当读头，账怎么算 - 六、冷思考：三个容易翻车的坑 - 七、结语：第三条物联曲线 --- ## 一、一枚不装电池的标签，怎么「上网」 干了这么多年核心网和无线，第一眼看到Ambient IoT的规格书，我的反应和很多同行一样：这玩意儿是不是把RFID换个3GPP的马甲？拆开看才知道，它是把蜂窝网「倒过来」设计的一次尝试。 传统UE无论多省电，都绕不开三样东西：电池、晶振、功放。NB-IoT和LTE-M已经把功耗压到纽扣电池级别，但它们的前提仍然是设备自己拥有一台发射机、自己拿着电池、能自己定时醒来。3GPP在Rel-18的需求研究（TR 22.840）里给出的判断是：还有一层数量级的缺口，目标功耗和复杂度要比现有LPWA再低几个数量级——低到一枚标签的成本能贴在一瓶洗发水上，低到它能在这瓶洗发水的整个生命周期里永远不用换电池。 物理上的答案只有一条路：**把发射机从设备上删掉**。 这就是背散射（backscatter）通信。设备不产生信号，只改变自己对入射波的反散射特性——天线阻抗在两种状态间切换，入射波就被「调制」着反射回去。发射功耗的大头（功放）从设备上彻底消失，设备端的能耗只剩下接收前端和一点点数字逻辑，Rel-19冻结的「设备1」峰值功耗定在约1微瓦量级。接收端同样简化到极致：一枚RF包络检波器，只感知幅度，不解调相位——它连复数运算都不做，全程在实数域上处理方波。 但账没有被免掉，只是被**挪走了**。设备不发电，就得有人替它发：网络侧必须有一个网元向外辐射一路未调制的等幅载波，标签把数据调制到这路载波上反射回去。3GPP为此写了一个史无前例的规格——TS 38.195，专门规范「载波节点」（carrier wave node）和基站的传导测试。3GPP家族里第一次出现一个专职「发等幅波」的盒子，这本身就是信号：这不是一次常规的无线演进，而是一次架构上的让渡——**端侧的成本，由网络侧来垫**。 载波节点和读头（通常由基站兼任）可以合一，也可以分开。合一是单站（monostatic）拓扑，部署简单，但同一个盒子要一边发强载波一边收微弱反射，自干扰抵消是硬骨头，Rel-19研究报告里专门评估了可行性；分开是双站（bistatic）拓扑，链路预算更好，但站点规划从「一张覆盖图」变成了「两张图的交集」——照射场和接收场必须同时覆盖标签，托盘挪两米，可能照明没了、接收还在，读不到的原因肉眼根本看不出来。 还有一个数字值得每个无线工程师多看两眼：105 ppm。设备1的初始采样频偏容许到百万分之一百零五，比常规NR终端的频偏要求宽松了几个数量级。这不是规格写松了，这是成本决策——只有容许这种级别的晶振温漂和器件离散性，物料清单才可能压到「贴在单品上」的水平。代价是它彻底与OFDM无缘：105 ppm的钟，撑不起任何子载波格栅。 ## 二、标准交卷：Rel-19把「设备1」冻结进规范 Ambient IoT在3GPP里走了四步，节奏比很多人预想的快： ```mermaid timeline title 无源物联网四年路线 2023 : Rel-18需求研究 TR 22.840 2024 : RAN可行性研究 TR 38.848 2025 : Rel-19功能冻结 年底规格可用 2026 : 沃尔玛规模化部署 : Wiliot第三代标签上市 2027 : Rel-20协议冻结目标 ``` Rel-19的RAN1功能冻结落在2025年年中，RAN2/3/4随后在三季度收尾；按3GPP官方发布页的口径，整个Rel-19的「可实施规格」在2025年12月全部就绪。2026年4月3GPP官方Rel-19总结材料里，Ambient IoT的解决方案工作项（Ambient_IoT_Solutions）已经作为Rel-19的标志性成果之一列出。ETSI官网已经可以下载TS 38.191 V19.0.0——Ambient IoT设备的射频收发一致性规格。标准这件事，不是「进行中」，是**已交卷**。 Rel-19冻结的范围刻意收得很窄：设备1、拓扑1、部署场景1（行话叫D1T1）——室内、基站兼读头、标签与基站直连双向通信；只取研究报告里两个代表性用例：室内盘点和室内指令。窄，是为了把间歇供电这个怪物第一次关进规范的笼子。 真正精彩的是3GPP**删掉了什么**。设备1的储能在一个读写回合内就会耗尽，断电即失忆，所以所有「假设连续性」的协议层被整层删除：RRC、PDCP、SDAP、ARQ、移动性管理、接入层安全，全部不存在。L1层的扰码、交织、MIMO、HARQ，同样不要。链路方向上的不对称设计最能体现这种取舍：下行（R2D）用方波OOK加曼彻斯特编码，无信道编码——曼彻斯特保证每个符号都有跳变沿，标签靠这些沿逐符号地「借」基站的时钟，它自己从不持有时间基准；上行（D2R）反而用上了LTE卷积码，因为解码的算力开销落在基站侧，基站有的是电。**每一克负担，都推给了基础设施。** 网络侧为此新增了一个核心网元：AIOTF（Ambient IoT Function）。应用发盘点请求，AIOTF经AMF或直连方式指挥读头，读头触发标签群并下达标识掩码，命中的标签在随机时隙里应答（slotted ALOHA，RFID同款抗碰撞算法），读头汇聚结果回传。报告给出的设计目标是几秒内读数百枚。 标识体系里藏着一个容易被忽略的巧思：每枚标签有全球唯一永久标识，且标识内部结构化——可包含PLMN ID、信息类型ID和EPC（电子产品码）。这意味着空中接口的过滤在**发射任何能量之前**完成：仓库里四万枚标签，掩码圈定600枚，其余三万九千四百枚保持沉默、不争时隙、不耗空气时间。掩码粒度取决于出厂时标识空间怎么编码——这直接桥接了GS1的供应链编码生态，也意味着现场改不了、只能出厂定死。 ```mermaid flowchart TD AF["企业应用"] -->|盘点请求| FN["AIOTF核心网元"] FN -->|直连RAN| BS["基站兼读头"] FN -->|经AMF| AMF["AMF"] AMF --> BS BS -->|下行触发与掩码| DEV["无源标签群"] CW["载波节点"] -->|上行等幅波| DEV DEV -->|背散射应答| BS BS -->|汇聚读数| FN ``` ## 三、商用战报：沃尔玛的500个设施先跑起来 标准还在纸面上走的时候，一条平行路线已经悄悄跑出了规模——而且走的不是3GPP的频谱，是蓝牙。 Wiliot是最早把「零电池标签」做成生意的公司，它的IoT Pixel标签同样靠采集环境射频能量供电，但背散射的载体是周边无处不在的蓝牙基础设施（手机、网关、接入点），数据交给云端AI平台处理。据EE Times 2026年9月报道，沃尔玛已经用上了**数千万枚**Wiliot零电池标签，依托现有蓝牙基础设施追踪托盘，覆盖**500多个设施**；更早的2026年5月底，沃尔玛宣布了这一横跨零售网络的规模化部署，被业界视为大型零售商的头一遭。两处报道相互印证，数字一致。 供应链的其他环节也在2026年密集落子：1月，Wiliot发布第三代IoT Pixel（据Retail Tech Innovation Hub报道）；同月，RFID封装大厂Tageos与Wiliot达成合作——传统RFID阵营开始向零电池传感迁移，这个信号比任何白皮书都诚实；9月，Wiliot与CISC的联合方案把零电池标签的产线测试速度做到据称每小时6500枚，从「演示」走向「量产」。 标准侧的阵容同样值得记录：2025年2月成立的Ambient IoT Alliance，创始成员包括高通、英特尔、英飞凌、Atmosic、VusionGroup、Wiliot，甚至拉来了百事这样的终端用户方——芯片、标签、设备、用户四方都到了场。学术界也跟上了：IEEE已有《Ambient IoT in 3GPP Release 19: A Survey》等系统梳理Rel-19技术基础的论文，arXiv上还出现了专门研究「能量采集中断导致设备不可用时的快速盘点」的预印本——一个标准能催生这种细分方向的论文，说明问题是真的。 这里要分清楚两件事：沃尔玛跑的Wiliot路线是**私有生态+非授权蓝牙频谱**，本质是把RFID的「读头即服务」搬进了蓝牙世界；3GPP的蜂窝A-IoT是**授权频谱+运营商托管**，规格已冻结但尚无公开的公网商用案例——本文截稿时，还没有任何一方宣布蜂窝无源标签在公网上跑通业务。两条曲线，一前一后。 ## 四、三张无源网对比：RFID、蜂窝A-IoT、NB-IoT 把三条技术路线放在一张表里，定位立刻清晰： | 维度 | UHF RFID（Gen2v3） | 蜂窝A-IoT（Rel-19设备1） | NB-IoT | | --- | --- | --- | --- | | 供电 | 无源，读头近场供能 | 无源，采集网络射频能量 | 电池，数年一换 | | 频谱 | 非授权ISM | 授权FR1 FDD（R2D走下行频段，D2R与载波走上行频段） | 授权频段 | | 覆盖 | 米级，门户/手持读 | 研究目标室内10–15米量级 | 公里级广覆盖 | | 读写设施 | 自建门户读头、手持机 | 基站兼读头+载波节点 | 无需专用设施 | | 主动上报 | 不能 | 不能（仅DT与DO-DTT） | 能，自主上行 | | 安全模型 | EPC明文可被任意读 | 3GPP标识+核心网认证（接入层安全缺位） | 完整鉴权与加密 | | 干扰管理 | 自建自管，易受扰 | 运营商托管，授权频段 | 运营商托管 | | 固件升级 | 无 | 无（断电失忆，视为固件固化） | 有 | | 成熟度 | 二十年规模商用 | 规格冻结，商用前夜 | 规模商用 | | 单标签成本 | 几美分 | 目标同级，暂无公开实证 | 高一两个数量级 | 几个行内人才会注意的细节： **路径损耗是平方的。** 背散射链路，入射走一段、反射再走一段，自由空间损耗按双程平方计——这是设备1距离目标被锁死在「房间尺度」的物理根源，不是工程不努力。设备2a（加反射放大器）和设备2b（自产信号的低成本有源设备）能把这条腿接上，3GPP已明确它们是Rel-20的方向；尤其2b一旦自产载波，自主上报才成为可能，而Rel-19设备1是**只答不喊**的：网络不问，它永远沉默。门磁告警、冷链越限、防拆报警这些事件驱动场景，全都要重写成轮询问题，时延下限由盘点轮次频率决定，而不是由传感器决定。 **共存评估过了，但不是免费的。** 据Rel-19研究报告结论，RAN4针对A-IoT与NR共存评估了36个干扰场景，结论是「可行」——但部分场景干扰可忽略、部分场景可观测到且需要缓释机制。对无线规划人员来说，「可行但需缓释」和「互不影响」是两份完全不同的规划输入。 ** Rel-20的时间表要引用发布级的，别引用单特性的。** 按公开的Release 20路线图：Stage 2架构目标2026年9月收尾，Stage 3协议目标2027年3月，ASN.1/OpenAPI冻结2027年6月。这是发布级的外框，单个特性（包括A-IoT设备2a/2b和「UE当中继读头」的拓扑2）完全可能在这框架内滑动——签采购合同别押单特性日期。 ## 五、运营商的机会：基站当读头，账怎么算 站在运营商角度，这笔生意有三个层次的账。 **第一层：把存量基站变成读头资产。** 零售、物流、仓储的盘点市场，今天由两股势力分食——RFID读头舰队和蓝牙网关云。蜂窝A-IoT的差异化不在于标签更便宜（没有任何公开证据支持这一点，谁这么宣传都要打问号），而在于**读头即基站**：无需另建读头舰队，授权频段干扰可控，身份体系终结在核心网，AIOTF直接对接企业应用。RFID的读头部署在「流程需要读的地方」，基站位在「射频规划放它的地方」——这两个位置天然不重合，是机会也是摩擦。 **第二层：载波节点是新增站点开支。** 双站拓扑下，运营商规划的不是覆盖，而是「照射场与接收场的重叠区」。这对习惯了链路预算单程计算的无线团队是一次思维换血：同一个仓库，托盘位置变动两米，可能恰好掉出载波阴影区，读失败在空间上聚集成「看得见的图案」——前提是你拿着平面图去看。商业化部署之前，按物理位置而不是按设备ID去统计读取成功率，是抢跑者的功课。 **第三层：商业模式从「卖连接」变「卖读数」。** 一枚标签可能一年只被读几十次，传统按连接计费的模型完全失效。更现实的是按盘点轮次、按资产数、按数据洞察收费——Wiliot卖的就是「平台+标签+洞察」的打包价。此外要清醒：Rel-19范围限定FR1授权FDD，意味着这项服务在多数国家天然是运营商中介的——这是商业与监管依赖，不是技术依赖，也是时间表上最大的不确定项。 顺便提一句与本文主题相邻的动向：设备商在算另一种账——用A-IoT的载波节点思路反向给物联网设备供电的「无线供能」试验，和把标签做成传感器（温度、湿度、开闭）的「标签即传感」趋势，都在把「连接」的下限做成「感知」的起点。 ## 六、冷思考：三个容易翻车的坑 给准备进场的同行三句实在话。 **第一，把「部分读取」当常态，把「读不到」当疑点。** slotted ALOHA的碰撞、加上设备1上一轮耗尽储能还没充回来的「能量不可用」，决定了单轮盘点返回子集是统计学常态。应用层若把「某标签缺席」直接判为「货没了」，假阴性会持续刷屏。正确姿势是要求N轮一致才触发缺货判定——这条规则应该写进业务逻辑，而不是留给现场发挥。 **第二，安全是重设计的，不是缩水的。** 接入层安全在Rel-19里不存在，SA3的研究报告（TR 33.713）目标是让安全水平「与既有3GPP特性相当」，但物理约束摆在那：常规密码学握手假设端点能撑完多个来回、跨往返保持会话状态、持有单调计数器防重放——一台说断电就断电、醒来即失忆的设备，防重放所需的持久状态本身就要花能量写非易失存储。还有一条RFID祖传的老病：一群「有问必答」的标签，等于任何人拿读头都能盘点你，结构化标识还会向旁观者泄露分类信息。面向消费者的部署，标识空间设计同时是隐私决策。 **第三，先做减法，再谈技术。** 拿这三个问题先过滤需求：设备需要主动发起上报吗？需要就出局——Rel-19不支持。流程能接受读点由射频规划决定吗？不能就回到RFID门户。需要固件升级或闭环控制吗？需要就上NB-IoT。还有一类最容易被忽略的正确答案：固定位置、有电源、要高频上报的传感，**接线就是最优解**，能量采集在这个场景里只是情怀税。 ## 七、结语：第三条物联曲线 回看物联网这三十年，其实是三条曲线的接力：第一条是RFID拉动的「身份曲线」，解决「它是什么」；第二条是电池设备拉动的「状态曲线」，NB-IoT、LoRa解决「它怎么样」；第三条正在成形——无源物联网想解决的是「万物皆可问」，把连接的成本压到标签级，把连接的密度推到单品级。 2026年的意义在于，这条曲线第一次同时拿到了三样东西：一份冻结的蜂窝标准（Rel-19）、一个规模商用的灯塔案例（沃尔玛的数千万枚标签）、一个横跨芯片与用户的产业同盟。距离「基站当读头、公网跑无源」还有Rel-20和一个商务模式的距离，但方向已经不需要争论了。 对运营商，这是把网络从「人与人的连接」延伸到「物与物的询问」的一次低位卡位；对设备商，载波节点和AIOTF是新网元、新报价单；对我们这些干运维的，则意味着将来某天的告警清单里，会多出一种从未见过的故障单——「仓库东南角照射场退化，读取成功率按坐标分布异常」。到时候别慌，那是物理规律在报表里现形。 ## 参考来源 1. [3GPP Rel-19 Summary（2026年4月官方总结）](https://www.3gpp.org/ftp/Information/presentations/presentations_2026/2026_04_Rel19.pdf) — 官方Rel-19总结，含Ambient IoT解决方案工作项状态与规格家族（TS 38.191/291/391/195） 2. [3GPP Release 19 官方页面](https://www.3gpp.org/specifications-technologies/releases/release-19) — Rel-19可实施规格于2025年12月全部就绪的官方口径 3. [EE Times: Ambient IoT — From Battery-Free Promise to Mass-Market Reality（2026-09）](https://www.eetimes.com/ambient-iot-from-battery-free-promise-to-mass-market-reality/) — 沃尔玛数千万枚Wiliot零电池标签、500+设施商用细节 4. [Ambient IoT: 3GPP Rel-19 vs Rel-20 (2026)](https://iotdigitaltwinplm.com/ambient-iot-3gpp-release-19-vs-release-20-battery-free-2026/) — Rel-19设备1规格细节（1µW、105ppm、协议栈删减、AIOTF架构、36个共存场景）与Rel-20路线深读 5. [IEEE: Ambient IoT in 3GPP Release 19 — A Survey](https://ieeexplore.ieee.org/document/10924971) — Rel-19技术基础的学术综述（用例、拓扑、业务需求、设备类型） 6. [ETSI TS 138 191 V19.0.0](https://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/138100_138199/138191/19.00.00_60/ts_138191v190000p.pdf) — 3GPP TS 38.191对应ETSI版本，A-IoT设备射频收发一致性规格已可公开下载的实证 --- > 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。