1、课题编号：课题编号：2023-01-C-0065G-A 无源物联应用场景与市场研究5G-APassive IoTApplication Scenariosand Market Research2024 年年 05 月月5G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-006研研 究究 报报 告告 要要 点点本研究报告主要探讨了 5G-A（5GAdvanced）无源物联网（IoT）的技术特性、应用场景和市场前景。首先，提出了无源物联各类关键技术的发展背景及标准化进展；其次，针对现有无源物联技术特性及能力进行了分析，并从终端设备类型、连接拓扑、部署场景、技术指标和能力愿景等角

2、度对 5G-A 无源物联技术进行了分析；在此基础上，重点提出了 5G-A 无源物联的应用领域，并分析了重点应用场景及其市场前景；最后，对 5G-A 无源物联网技术及应用的未来发展进行了展望。研究单位研究单位：中国信息通信研究院、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、紫光展锐（上海）科技有限公司、芯昇科技有限公司、中国联合网络通信集团有限公司、中国移动通信集团有限公司、中国电信股份有限公司研究人员：研究人员：王琦、许海平、杜加懂、夏仕达、李汉涛、唐小利、戴博、汪竞飞、赵思聪、魏伟、陈丹、邱学、何诗文、伏星、贾宇鑫、施健、边峦剑、赵孝武、张伟强、包宸曦、吕涛、李源、张雨露、雷智宇、乔文平完成日期

3、：完成日期：2024 年 5 月5G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-006目目 录录1 1 无源物联发展背景及趋势无源物联发展背景及趋势.1 11.1 无源物联技术发展背景.11.2 无源物联技术标准化进展.22 2 5G-A5G-A 无源物联技术特性解析与优势无源物联技术特性解析与优势.4 42.1 现有无源物联技术特性及能力.42.2 5G-A 无源物联技术特性及能力.63 3 5G-A5G-A 无源物联应用领域及市场前景分析无源物联应用领域及市场前景分析.15153.1 5G-A 无源物联应用领域分析.153.2 5G-A 无源物联重点场景及场景前景分

4、析.174 4 展望展望.212115G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-0065G-A 无源物联应用场景与市场研究无源物联应用场景与市场研究1无源物联发展背景及趋势无源物联发展背景及趋势1.1 无源物联技术发展背景无源物联技术发展背景物联网本着万物皆可入网的思想，以实现万物互联作为最终目标，已帮助数以亿计的设备实现互联互通。然而，随着市场规模的蓬勃增长，设备的供能、续航等问题正在成为物联网发展的新挑战，如何实现低功耗、低成本、长生命周期的网络已成为物联网下一阶段亟待突破的关键。无源物联网是利用环境能量采集技术，将周围可利用的信号与能量转化为可驱动自身电路的电

5、能，同时利用以反向散射为核心的通信模式，实现向目标节点传递信息的技术。其最显著的特征是完全不依赖传统电池供电，能够很好地解决低功耗物联网发展过程中的瓶颈问题。近年来，以 RFID 为代表的无源物联技术被广泛应用在资产管理等领域，是现代工业生产环节信息互通的关键，是产业数智化升级转型的基础。随着5G大规模商用，全球业界开启了5G下一阶段演进技术研究和探索。2021年 4 月，国际标准化组织 3GPP 正式确定 5G-Advanced（5G-A）为 5G 下一阶段演进官方名称，从 Rel-18 开始，这标志着全球 5G 发展进入新阶段。面向 2024年及以后，一方面，5G-A 持续增强已有的能力，

6、支撑传统 5G 业务大规模应用；更重要的一方面，5G-A 将增加新的能力，支撑新场景新业务的应用。千亿智慧联接是 5G-A 三大愿景之一，无源物联作为 5G-A 的重要物联技术之一，将蜂窝技术和无源标签技术相结合，使得物联网终端价格更低，相比于RFID标签覆盖距离更远，从而可以支撑数百亿的物联新场景。5G-A 无源物联将推动构建数字、智慧、绿色低碳社会的基础设施，深化实践“5G 改变社会”的目标。自 2021 年 10 月国内启动 5G-A 无源物联的外场技术验证。2022 年 9 月成立“无源物联网技术联合创新中心”，发布面向万物互联的无源物联网技术白皮书。2023 年在青岛海尔工厂构建全球

7、首个 5G-A 产业数字化样板，并在行业商用场景进行 5G-A 无源物联技术端到端验证。随着技术的进一步成熟，应用场景5G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-006更加清晰，预计 2024 年下半年 5G-A 无源物联技术将启动小规模的商用，未来五年将形成数百亿连接的新产业。1.2 无源物联技术标准化进展无源物联技术标准化进展国外针对无源物联 RFID 技术的标准制订在本世纪初已基本成型，主要包括EPCglobal、ISO/IEC、UID、AIM Global 和 IP-X 五大标准。EPCglobal 是一个中立的、非营利性的 RFID 标准化组织，由国际物品

8、编码协会 GS1（Global Standard 1）发起成立。EPCglobal 在全球拥有上百家成员，包括沃尔玛集团、强生、宝洁、英国 Tesco 等 100 多家欧美零售、制造和物流企业，同时，该组织由 IBM、微软、飞利浦、Auto-ID Lab、Alien 等公司提供技术研发支持。ISO/IEC 标准中关于 860-960MHz 频段的标准协议直接沿用了 EPCglobal Gen2 UHF 标准。ISO/IEC 标准是 ISO（International Organization for Standardization，国际化标准组织）和 IEC（International Ele

9、ctrotechnical Commission，国际电工委员会）联合发布的 RFID 标准协议。与其他组织相比，ISO/IEC 具有天然的标准化公信力，与EPCglobal专注于860-960MHz频段的研究不同，ISO/IEC 在多个频段都发布了 RFID 标准，主要包括 ISO/IEC 18000（空中接口参数）、ISO/IEC 10536（密耦合、非接触集成电路卡）、ISO/IEC15693（疏耦合、非接触集成电路卡）、ISO/IEC 18000（近耦合、非接触集成电路卡）等。UID（Ubiquitous ID Center，泛在识别中心）于 2002 年 12 月成立，是T-Engi

10、ne Forum 论坛下设的 RFID 研究机构。UID 主要成员来自日本，包括索尼、日立、东芝、NEC、三菱、夏普、富士通、NTT DOCOMO、KDDI、理光、日电等，也有少数其他国家厂商，例如微软、三星、LG、SKT 等。AIM 由 AIDC（Automatic Identification and Data Collection）组织于 1999年发起成立，AIM 在全球有十多个国家和地区分支，会员数量超过 1000个。IP-X 组织成员以非洲、大洋洲、亚洲的国家为主，主要在南非等国家推35G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-006行。国内在无源设备的

11、物联技术标准体系的制订起步较晚，但随着 RFID 在全球快速普及，我国政府及相关企业也积极参与 RFID 国际标准的制订工作，并形成了我国的 RFID 标准体系。2006 年，国家科技部、国家发改委、商务部、信息产业部等 15 部委联合发布中国射频识别（RFID）技术政策白皮书，加快了我国射频识别标准体系的建立，RFID 整体发展速度加快。2011 年，中国人民解放军总装备部批准发发布了 RFID 系列国军标标准。该标准是在国内 RFID 应用日益广泛、RFID 技术日趋成熟的背景下制定的，是中国首个自定义 RFID 标准。2012 年开始，全国信息技术标准化技术委员会、工业和信息化部电子工业

12、标准化研究院牵头制定了2.4G和800/900M频段上的RFID系列国家标准。2016 年，工信部发布 信息通信行业发展规划物联网分册（2016-2020 年），重点支持 RFID 技术研究，推进 RFID 标签在物联网感知设备中的布局。RFID 行业逐渐走向标准化建设阶段。近年来，业界也在寻找基于其他通信网络的无源物联技术解决方案，用于长使用寿命、低成本、免维护的设备，例如，基于 WiFi、蓝牙或 LoRa 的无源物联技术。IEEE 802.11 工作组于 2022 年展开了 Ambient Power enabled IoT（AMP IoT）的标准技术研究，目的是解决在 802.11 网络

13、中无源物联设备的通信问题。AMPTIG（Top Interest Group）于 2022 年 7 月七月启动，于 2023 年 3 月结束，AMP SG（Study Group）已于 2023 年 5 月开始讨论。由于无源物联网技术在垂直行业以及面向个人消费者领域的巨大应用潜力，基于蜂窝通信的无源物联网技术逐步成为业界关注的焦点。在国内，2021 年 4 月的 TC10 WG2 第 37 次会议上，中国移动牵头立项研究课题基于蜂窝通信的无源物联网应用需求研究，启动蜂窝通信网络支持无源设备相关技术需求研究。2021 年 12 月的 TC10 WG2 第 39 次会议上，通过了该研究课题的征求意

14、见稿。基于蜂窝通信的无源物联5G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-006网应用需求研究已经完成报批稿公示。基于蜂窝通信技术的无源物联服务第 1 部分：应用场景及需求完成标准草案征求意见稿，处于审核中，基于蜂窝通信技术的无源物联服务 第 2 部分：总体技术要求也已经开始讨论。在国际，基于蜂窝通信的无源物联网技术也得到了通信标准化组织 3GPP的关注，中国移动、OPPO、华为、中兴、展锐、vivo 等国内公司积极推动 3GPP 标准制定，基于环境能量的物联网技术（Ambient IoT）的研究项目在 3GPP SA1 立项，于 2022 年 5 月开始第一次 SA

15、1 会议讨论，主要研究Ambient IoT的应用场景和关键性能需求，相关的研究报告TR 22.840已接近完成。随后，3GPP RAN 于 2022 年下半年开始 Ambient IoT study item 的讨论，SI的目标是提供比现有低功耗广域物联网技术（LPWA，例如 NB-IoT 和 eMTC）更低的成本、复杂性和功耗的终端，尽量与 LPWA 对应不同的应用场景，尽量避免与 LPWA 产品市场重叠。同时，该物联网分支技术也期望能支持比现有非 3GPP的无源物联网技术更大的覆盖范围、更大的连接数量、更高的传输可靠性等。3GPPRANAmbient IoT RAN SI 主要在网络部署

16、场景、连接拓扑结构、终端设备类型、技术能力设计目标展开研究和讨论，并制定了相关的研究报告 TR 38.848。3GPPRANAmbient IoT SI 于 2023 年 9 月完工，RAN WG 的研究工作将于 2024 年正式启动。25G-A 无源物联技术特性解析与优势无源物联技术特性解析与优势2.1 现有无源物联技术特性及能力现有无源物联技术特性及能力目前已有的无源物联技术包括基于 RFID 的无源物联网，基于蓝牙的无源物联网，基于 WiFi 的无源物联网，以及基于 LoRa 的无源物联网等多种技术。目前在各种技术中，基于 RFID 的无源物联网是应用最为广泛的技术。RFID 技术（Ra

17、dio Frequency Identification）即无线射频识别技术，是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID55G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-006整套系统由标签、天线、读写器和软件组成。RFID 系统的工作原理是：读写器通过发射天线发送射频信号，电子标签在有效工作区域内，凭借感应电流获取的能量，通过内置天线将电子标签编码信息发射出去，读写器接收天线接收信号并完成解码后，传送到后台主机系统，主机系统根据标签身份做出相应处理和控制，控制读写器完成读写操作。按照频率划分，RFID 分为低频、高频、超高频、微

18、波四个类别，如表 1 所示。表 1 不同频率 RFID 技术与应用对比低频高频超高频微波频率范围(MHz)125KHz,133KHz13.56MHZ860-928MHz2.45GHz-5.8GHz距离小于等于 60 厘米小于等于 1 米2-20 米近场：1-2 米远场：50-100 米特性穿透力较强，抗干扰能力强数据传输速率快、安全性高读写速度快、数量识别能力强数据传输速率非常高、实时性强主要应用动物识别、容器识别和工具识别等门禁系统、支付系统等物流跟踪、库存管理、生产线自动化等高速公路自动收费系统、移动支付等从应用来看，低频、高频及微波均有自己的应用领域，但超高频从通信距离、读取数方面具备较

19、大的优势，更符合快速发展的产业物联网应用趋势。目前“无源物联网”技术的发展，正是以超高频 RFID 作为标准依托。超高频 RFID 的应用需求，可以分为规模化和定制化两类。规模化主要是指在一些特定的行业，应用规模较大，场景相对标准，同一行业的不同用户需求较为接近，应用具备较强的复制性。同时在这类型的应用中，标签是消耗品，标签的用量大且价格极其敏感。这类型最典型的就是“箱包鞋帽”领域，同时包括零售卖场、图书馆等。另一方面，航空和物流快递领域，也有较大的发展前景，但当下仍有些问题尚未解决，比如在物流行业，特别是普通快递件，数量巨大但物流公司利润微博，目前无法承受大规模使用的成本。航空公司部分，也存

20、在着运营环节的不同方责任问题，目前只在部分机场在个人物品上尝试进行应用，还未大规模进行应用推广。其他类似的潜在产业，包括烟草行业的产品管理，渔业的近海监控等领域，也受制于当下的技术限制，在具备较大发展潜力的同时，相关市场发展目前仍然较为缓慢。5G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-006定制化市场指的是单个客户或项目的需求量相对较小，但同时场景多、需求较为复杂的应用市场。不同场景对标签及读写器的性能、外形等有特定的要求，即使同行业的客户需求也有一定的独特性。典型的行业应用包括工业、电力、铁路等工业能源化的场景，也是 5G 应用的重点场景之一。这类定制型市场在标签

21、总消耗量中的占比无法与规模化的市场相提并论，但其对标签的成本不是很敏感，可以接受功能更强大价格更高的标签。RFID 标签本身不具备传感器功能。如果需要使用 RFID 技术来传输传感器数据，传感器本身的功耗一般不能超过几十微瓦，否则需要额外进行供电。2.2 5G-A 无源物联技术特性及能力无源物联技术特性及能力在 5G 移动通信中，多种低成本物联网技术不断涌现，例如 eMTC、NB-IoT、RedCap 等，以满足垂直市场日益增长的需求。5G 物联网技术实现了低成本、低功耗和海量设备连接，能够满足更多的应用需求。然而，现有的 5G 物联网技术仍然难以支持部分应用场景，例如现有 5G 终端难以部署

22、在极端环境条件下（如高压、高温、低温、潮湿环境），不能用于免充电免维护的情况（如设备难以接近、设备量大不便维护），难以满足极低复杂度、极低成本、极小尺寸等需求，导致 5G 行业应用场景的持续推广受限。为此，亟需探索 5G-A 与无源物联融合的新技术，从而更好地满足行业应用需求，推动 5G 在更多领域中发挥价值。3GPP 将 5G-A 无源物联网定义为 Ambient IoT，Ambient IoT 的关键技术主要包含反向散射技术、环境能量采集技术以及多址接入技术等。反向散射技术主要通过调制和反射环境中载波信号的方式发送自身信息，实现反向散射传输。具体为在收到载波信号时，通过调整阻抗来控制反射系

23、数，完成对载波信号的调制与反射，接收端接收到反向散射的信号后，解调并恢复传输信息。反向散射技术无需主动产生载波，具有简单的射频电路结构，复杂度低，可实现极低功耗的传输。环境能量采集技术支持在不同类型的环境能源中获取能量，为低功耗通信终端提供一种免电池的工作方案。潜在的环境能源主要包括无线电波、太阳能/光能、热能以及机械振动等。其中，从无线电波中提取能量的技术被称为射频能量采集，75G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-006它的本质是将无线电波中的射频能量转化为直流电压，驱动射频电路、数字电路或传感器件等。由于蜂窝通信网络覆盖广泛、性能稳定，蜂窝通信无线电波中的

24、射频能量将成为重要的环境能量来源。多址接入技术旨在为海量设备提供共享同一个物理链路资源的高效方案，以提高物理链路资源利用率和传输可靠性。其中，传输资源的分配粒度和传输冲突水平严重制约资源利用率和接入设备数量。为支撑海量设备连接，需研究并使用高效低冲突的多址接入技术。基于Ambient IoT实现的关键技术，本节重点描述了3GPP定义的Ambient IoT系统的技术特性和能力，该系统依赖于超低复杂度、超低功耗的设备，设备本身无电池或具有有限的能量存储能力，用于极低成本、极低功耗的物联网连接，旨在满足明确的差异化需求，解决基于现有 3GPP LPWA 无法实现的应用场景。2.2.1终端设备类型终

25、端设备类型3GPP R18 将无源物联终端设备定义为 Ambient IoT 终端，并将 Ambient IoT终端设备划分为三种类型，分别是类型 A、类型 B 和类型 C，三种终端类型的架构如图 1 所示。5G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-006图 1 Ambient IoT 终端类型架构示意图三种终端类型在能量存储能力、信号产生方式、功耗和复杂度方面存在差异，具体细节如表 2 所示。表 2Ambient IoT 终端类型类型类型 A类型类型 B类型类型 C能量存储能量存储无有有信号形式信号形式反向散射信号反向散射信号独立生成信号有源射频元件有源射频元件

26、无无有功率放大器功率放大器无有有功耗功耗10 W百微瓦级110 mW 或更小复杂度复杂度与 UHF RFIDISO18000-6C 相近在类型A和C之间低于 NB-IoT 几个数量级在 R19Ambient IoT SI 阶段，3GPP 对 Ambient IoT 终端类型做了新的划分，主要包括两种类型：第一种终端设备类型是1W 峰值功耗，具有能量存储功能，初始采样频率偏移（SFO）最大 10X ppm，设备中既没有下行放大也没有上行放大，上行传输采用反向散射方式，此类相当于类型 A 增加储能功能；第二种终端95G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-006设备类

27、型是几百W 的峰值功耗，具有能量存储功能，初始采样频率偏移（SFO）最大 10Xppm，设备中具有下行和/或上行放大功能，上行传输可以采用设备主动生成或者反向散射方式，此类相当于是类型 B 和类型 C 简化后的合并。两种Ambient IoT 终端类型具体细节如表 3 所示。表 3 3GPP R19 新定义的 Ambient IoT 终端类型类型类型 I类型类型 II能量存储能量存储有有信号形式信号形式反向散射信号反向散射信号/独立生成信号有源射频元件有源射频元件无有功率放大器功率放大器无有功耗功耗一微瓦左右百微瓦级2.2.2连接拓扑连接拓扑为适应不同的覆盖需求、连接需求、部署场景（室内/室外

28、），Ambient IoT定义了四种拓扑结构。拓扑结构 1 为基站与 Ambient IoT 终端设备直连，二者之间实现双向通信，如图 2 所示。图 2Ambient IoT 连接拓扑 1拓扑结构 2 为基站与 Ambient IoT 终端设备通过中间节点实现间接连接，如图 3 所示。在这种拓扑结构下，Ambient IoT 终端设备与中间节点双向通信，中间节点与基站双向通信。其中，中间节点可以是中继、IAB 节点、UE、中继器等。5G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-006图 3Ambient IoT 连接拓扑 2拓扑结构 3 为基站与 Ambient Io

29、T 终端设备之间通过辅助节点实现下行辅助连接，或者上行辅助连接，如图 4 所示。在这种拓扑结构下，Ambient IoT 终端设备向基站单向发送信号，从辅助节点单向接收信号；或者，Ambient IoT 终端设备从基站单向接收信号，向辅助节点单向发送信号。其中，辅助节点可以是中继、IAB 节点、UE、中继器等。图 4Ambient IoT 连接拓扑 3拓扑结构 4 为 UE 与 Ambient IoT 终端设备直连，二者之间实现双向通信，如图 5 所示。图 5Ambient IoT 连接拓扑 4115G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-0062.2.3部署场景

30、部署场景根据基站/UE 与 Ambient IoT 终端设备所处的室内或室外环境，Ambient IoT定义了五种部署场景，分别为：部署场景 1：Ambient IoT 终端设备位于室内，基站位于室内；部署场景 2：Ambient IoT 终端设备位于室内，基站位于室外；部署场景 3：Ambient IoT 终端设备位于室内，NR 终端为读写器；部署场景 4：Ambient IoT 终端设备位于室外，基站位于室外；部署场景 5：Ambient IoT 终端设备位于室外，NR 终端为读写器。表 4 给出了部署场景 1 可能采用的具体配置。表 4 Ambient IoT 部署场景 1 的具体配置方

31、面方面配置配置设备环境设备环境室内基站类型基站类型微站 或 皮站连接拓扑连接拓扑拓扑结构 1、2、3频谱频谱授权 FDD、TDD 频谱；非授权频谱与与 3GPP 共存共存共站 或 新站流量假设流量假设AIoT 设备发起；AIoT 设备终止设备类型设备类型设备类型 A 或 B 或 C表 5 给出了部署场景 2 可能采用的具体配置。表 5Ambient IoT 部署场景 2 的具体配置方面方面配置配置设备环境设备环境室内基站类型基站类型宏站 或 微站连接拓扑连接拓扑拓扑结构 1、2、3频谱频谱授权 FDD、TDD 频谱；非授权频谱与与 3GPP 共存共存共站 或 新站流量假设流量假设AIoT 设备

32、发起；AIoT 设备终止设备类型设备类型类型 C 可支持拓扑结构 1、2、3类型 A 可支持拓扑结构 2类型 B 可支持拓扑结构 2、3表 6 给出了部署场景 3 可能采用的具体配置。5G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-006表 6Ambient IoT 部署场景 3 的具体配置方面方面配置配置设备环境设备环境室内基站类型基站类型无连接拓扑连接拓扑拓扑结构 4频谱频谱授权 FDD、TDD 频谱；非授权频谱与与 3GPP 共存共存无流量假设流量假设AIoT 设备发起；AIoT 设备终止设备类型设备类型设备类型 A 或 B 或 C表 7给出了部署场景 4 可能采

33、用的具体配置。表 7Ambient IoT 部署场景 4 的具体配置方面方面配置配置设备环境设备环境室外基站类型基站类型宏站 或 微站连接拓扑连接拓扑拓扑结构 1、2、3频谱频谱授权 FDD、TDD 频谱；非授权频谱与与 3GPP 共存共存共站 或 新站流量假设流量假设AIoT 设备发起；AIoT 设备终止设备类型设备类型类型 C 可支持拓扑结构 1、2、3类型 A 可支持拓扑结构 2类型 B 可支持拓扑结构 2、3表 8 给出了部署场景 5 可能采用的具体配置。表 8Ambient IoT 部署场景 5 的具体配置方面方面配置配置设备环境设备环境室外基站类型基站类型无连接拓扑连接拓扑拓扑结构

34、 4频谱频谱授权 FDD、TDD 频谱；非授权频谱与与 3GPP 共存共存无流量假设流量假设AIoT 设备发起；AIoT 设备终止设备类型设备类型设备类型 A 或 B 或 C2.2.4技术指标和能力愿景技术指标和能力愿景设备功耗和复杂度设备功耗和复杂度类型 A 设备发送或接收信号的功耗小于等于 1 W 或小于等于 10 W，最大功耗候选值的选取待 RAN 工作组研究确定；类型 B 设备的功耗介于类型 A 设备和类型 C 设备之间；类型 C 设备发送或接收信号的功耗小于等于 1 mW 或小于等135G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-006于 10 mW，其最大

35、功耗候选值的选取待 RAN 工作组研究确定。类型 A 设备复杂度近似于现有 UHF RFID ISO18000-6C（EPC C1G2）设备，类型 C 设备复杂度要比 NB-IoT 终端低几个量级，类型 B 设备复杂度介于类型 A设备和类型 C 设备之间。为支持极低的设备功耗和复杂度，Ambient IoT 终端设备应具有以下能力：类型 A 和类型 B 具备反向散射传输能力低复杂度的波形、调制、编码、信道和信号、同步等紧凑的协议栈和轻量级信令过程 覆盖覆盖关于覆盖，主要研究以下几种情况的覆盖距离：拓扑结构 1 下 BS 与 AIoT 设备的最大通信距离拓扑结构 3 下 BS 与 AIoT 设备

36、的最大通信距离拓扑结构 2 下 AIoT 设备与中间节点的最大通信距离拓扑结构 3 下 AIoT 设备与辅助节点的最大通信距离拓扑结构 4 下 AIoT 设备与 UE 的最大通信距离其中，5G-A 无源物联网的最大覆盖距离目标是室内 10 米到 50 米，室外 50米到 500 米。不同设备类型以及部署场景支持的最大覆盖距离可以是不同的，具体可实现的最大距离在 RAN1 SI 中进一步确定。Ambient IoT 应采用低复杂度技术支持覆盖需求，例如：前向纠错码、时域扩展、适合的接收机和发送功率、反射增益增强等。设备的数据速率设备的数据速率对于下行和上行传输，Ambient IoT 设备的数据

37、速率最大值大于等于 5 Kbps，最小值大于等于 0.1 Kbps。在数据速率方面，一些可能的技术方案包括：传输带宽和波形的选择、帧结构的定义、调制、码率、资源的灵活分配等。最大数据包大小最大数据包大小基于应用层最大数据包大小，上下行传输的最大数据包约为 1000 比特，RAN工作组将基于该最大数据包比特数量进行相关的传输块大小设计。网络需要选取适合这些数据包传输的信号和信道，制定紧凑的协议栈和轻量级信令过程。5G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-006 时延时延端到端时延包含触发时间，不包含能量收集、充电等时间，能量收集、充电视为实现问题。Ambient I

38、oT 的最大端到端时延目标包括：长时延目标 10 秒，短时延目标1秒。RAN1/RAN2能够在上述最大时延范围内定义适合的时延。AmbientIoT 系统需在接入机制、信令过程、数据包传输方面满足所述时延需求。定位精度定位精度对于拓扑结构 1、2、3 的网络执行定位精度，室内场景 Ambient IoT 终端设备能够达到 90%的概率定位误差在 3 米以内（对于频谱带宽和天线配置有一定要求），进一步考虑实际应用频段和系统带宽，设备定位误差能力可能在 10 米以内；室外场景 Ambient IoT 终端设备则能够达到 90%的概率定位误差在几十米以内。对于拓扑结构的网络执行定位精度，室内室外场景

39、 Ambient IoT 终端设备能够达到 90%的概率定位误差在 3 米以内。Ambient IoT 应支持适用于相应连接拓扑的定位方法，满足定位精度能力。连接密度连接密度Ambient IoT 最大连接密度是室内场景每百平米 150 个设备以上，室外场景每百平米 20 个设备（每平方千米 20 万个设备）。为支持更大连接密度，Ambient IoT需要考虑具有高效的多址接入方法和竞争解决机制，能够在覆盖范围内支持一个或一组 Ambient IoT 设备的盘点。设备移动速度设备移动速度至少在室内场景下，设备的移动速度不超过 10 km/h。其中，对于拓扑结构 1、2、3，设备的移动速度为绝对

40、移动速度，对于拓扑结构 4，设备的移动速度为设备和 UE 之间的相对移动速度。Ambient IoT 需要选取适合的物理层技术（例如低阶调制、参考信号等）来确保移动环境下的鲁棒性。2.2.5小结小结依据 5G-A 无源物联的技术特性和能力，5G-A 无源物联具备以下几方面的增强特性：155G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-006 覆盖能力提升：典型室外变电站区域覆盖能力150m；典型室内制造工厂的域覆盖能力20m；支持大连接的能力：一方面相对 RFID 的连接能力需要提升，以解决现有RFID 的瓶颈，另一方面由于覆盖增大，相应的连接数量能力也需要增强，以满足

41、由于覆盖增大导致的连接数量增加需求；支持温湿度、压力、振动等 100uw 级别的低功耗传感；支持连续组网能力；支持粗定位能力：典型室内库位级别定位能力（定位精度小于 3m），室外定位能力（定位精度几十米量级）；面向工业、电力、医药、畜牧、物流等垂直行业，5G-A 无源物联网能够提供覆盖广、终端极低成本、零功耗、大连接、支持微型传感、连续组网、粗定位的能力，将极大拓展无源物联的行业应用能力，是实现行业物流、资产管理、信息采集等数字化、自动化的基石。35G-A 无源物联应用领域及市场前景分析无源物联应用领域及市场前景分析3.1 5G-A 无源物联应用领域无源物联应用领域依据无源物联的技术特性，本节

42、总结了三大类潜在应用领域，包括消费盘存型、生产流转型及广域泛在型。1）消费盘存型消费盘存型领域以零售商超类等海量消费品盘点为代表，当前全球的应用数量约 400 亿/年，盘存频次需求以月盘点为主，准确度要求为 99%以上，市场上的无源物联标签价格约为 0.3 元。在该类领域中，高频 RFID 技术已在卡口和手持式盘点场景中形成了低成本应用市场，满足了绝大多数场景的应用需求。2）生产流转型生产流转型领域以制造业高价值生产要素流动跟踪为代表，包括生产数字化、大型仓库仓储盘点、动产抵押等场景，预计未来全球的需求数量约 200 亿/年，盘存频次需求以实时盘点为主，准确度要求为 99.99%以上，根据实际

43、需求（集成传5G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-006感器，防水防爆等功能），预计商用无源物联标签的价格需为 0.3 元至 5 元之间。相比于常见的鞋服场景盘点，金属零件或塑料载具对信号穿透的要求更高，且生产物料在数千平方米的厂房中流通转运，很难通过设置卡口进行实时盘点管控，通过人力盘点也非常困难。3）广域泛在型广域泛在型领域以贵重资产跟踪类为代表，具有在广域范围内连接点位分散、随机等特点，预计未来全球在多个领域具有较大的市场空间，包括国有资产跟踪约 20 亿/年、物流载具约 30 亿/年，寻人寻物约 50 亿/5 年，通常采用非实时、按需上报，准确度要求为

44、 99.99%以上，预计商用无源物联标签或无源物联芯片集成的商用终端价格需为 10 元至 50 元之间。广域泛在型典型应用场景包括：电力、油气、运营商机房等的固定资产盘点、区域性物流/载具的游牧式跟踪、城市中随机分布的个人/行业/政府资产跟踪等。5G-A 无源物联技术利用运营商商用频谱和 5G 基站的多天线技术，大幅提升下行的发射功率，从而提升链路传输性能，并通过多站联合收发、冲突时隙重接入机制和非正交多址复用等方式提升连接数量，构建了 5G 宏基站+室内分布式系统联合的室内外区域连续覆盖能力，依托 5G 蜂窝系统成熟的产业链和技术，构筑差异化竞争优势。在室外广域场景，行业企业能够利用运营商的

45、已有站点资源和 5G 网络，通过C类标签获得连续性服务能力。标签可通过能量采集技术从环境中采集太阳能、无线电等能量，同时标签也可以在存储物品 ID 信息的同时支持温度、湿度、三轴等低功耗的传感功能，从而显著丰富广域的应用场景，如工厂园区物流全域跟踪、广域资产管理等场景。在室内局域场景，行业企业能够利用 5G 室内分布式系统的多天线技术，实现对室内复杂堆叠场景下物品的高盘存能力，也可以实现 3 米级别的定位能力。行业企业结合 A 类标签实现对即用即抛物料的跟踪管理，结合 B 类或者 C 标签实现对可重复利用容器等的跟踪管理，结合 C 类标签实现对从室外到室内具有全流程管理需求物品的跟踪管理，如厂

46、区内生产物流数字化、室内门店货物跟踪和盘存、动产抵押管理等场景。175G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-0063.2 5G-A 无源物联重点场景及市场前景无源物联重点场景及市场前景国际标准化组织 3GPP 在 SA1 的研究中，提出了 5G-A 无源物联技术潜在的应用场景，包括仓储自动化、医疗设备管理及定位、物流、自动化生产和家用传感器。基于对 5G-A 无源物联技术能力和潜在场景的分析，结合我国特定需求和当前技术发展阶段，5G-A 无源物联预计将在生产流转型生产流转型和广域泛在型广域泛在型两个领域形成技术优势及市场前景，具体场景包括生产数字化生产数字化、仓

47、储盘点仓储盘点、物流跟踪物流跟踪、广广域资产盘点域资产盘点、寻人寻物、出入管理和车位管理寻人寻物、出入管理和车位管理。3.2.1生产数字化生产数字化生产数字化属于典型的生产流转型场景之一。区别于传统生产现场，现代化制造工厂环境中存在大量传感器节点，用于温度/湿度/振动监测、生产线监测、危险事件监测等方面。同时，某些应用中可能要求传感器节点部署在恶劣的环境（如高/低温、高湿度、易泄露环境等）、特殊的位置空间（如密集磁场环境）、甚至是极端危险环境（如移动或旋转部件、高振动条件等），以完成对制造流程数据的智能感测。此外，随着供应链流转速度的加快，现代制造业对上下游供应链的衔接与数据及时共享提出更高的

48、要求。目前，大多数企业原材料物流管理主要通过一个条形码贯穿部分流程，存在人工打印纸张慢、扫码操作多、缺少统一服务标准等问题，且现有物流管理侧重于点对点或线对线服务，主要管理入和出两个环节，环节内部的精细管理、及各个环节间数据互联互通存在挑战。此外，信息流与实物流无法实时同步，最终导致人找料、料等人、账实不一致等问题。传统无源物联技术通信距离短、组网困难，在大面积的厂房中仅能提供卡口式能力，无法满足生产数数字化场景需求。5G-A 无源物联技术打破了传统扫描识别的方法，借助 5G 网络广覆盖的能力，无源物联的标签能够实时上报感知数据，确保企业及时准确地掌握产前、产中物流每一个环节的真实情况，实现了

49、生产物流全域连续覆盖，对于大批量、多规格的物料，实现了出入库、仓储、配送全过程的数字化智能高效协同决策，显著提升配送效率，让制造的全环节都能跟踪可视。5G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-0063.2.2仓储盘点仓储盘点仓储盘点是生产流转型的另一个重要场景。作为物流环节的关键组成部分之一，仓储盘点具有数据量大、数据读取频繁、成本敏感等特点，这对信息识别的准确性、信息整合的高效性、盘存效率和成本提出了更高要求。以典型制造行业为例，仓储物流总面积大，从车间的道口到地面仓库、翻包排序区、产线，整个流程中的物料流转都需要周期达到小时级别的跟踪和盘点。仓储物流单个仓储块

50、（18m18m）范围内上千金属料箱相互堆叠，需实现自动远程快速盘存、库位级别 37m 的定位能力、以及全区域连续覆盖的能力。传统无源物联技术存在读取距离短、准确率低等问题，往往难以满足实际仓储盘点需求。此外，通常一个仓库内涉及多个企业管理方，每个管理方都需要部署无源物联设备，不仅成本较高且实施难度大。5G-A 无源物联技术借助 5G 网络的深度覆盖能力，仓储盘存的准确率得到了极大提升；同时，5G-A 物联物联技术还支持粗定位能力，实现了实时盘存和出入库双重校验，从而极大地节约了人力成本，并提高了盘存效率。截至 2023 年 6 月，我国仓库总面积已达 4.04 亿平方米，预计未来每年可实现数十

51、亿级标签体量。3.2.3物流跟踪物流跟踪物流跟踪是生产流转型场景和广域泛在型场景的结合。物流跟踪通过对采购过程中资金流、物流和信息流的统一控制，可达到采购过程总成本和总效率的最优匹配，为供应商、生产商、消费者提供运输、仓储、包装、配送等全方位的信息服务，降低运营风险。物流跟踪具有移动范围广、数据读取频发、并发数据量大等特点，一般要求室内网络通信距离大于 30 米，室外网络通信距离大于 100米，且要求标签具备温湿度传感、压力/振动传感等感知能力。5G-A 无源物联主要聚焦高商业价值货物，在贵重消费品物流跟踪方面，通过前装无源物联标签，实现局域查找、广域防丢，打造差异化产品，包括电子消费品、酒类

52、、烟草等，每年预计约 200 亿个包裹；在高社会价值货物跟踪方面，通过循环物流载具前装无源物联标签，实现局域盘点、广域跟踪、回收定位，助力绿色供应，包括循环周转箱、循环托盘等，每年预计约 25 亿连接需求。195G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-0063.2.4广域资产盘点广域资产盘点广域资产盘点是广域泛在型的主要应用场景，包括能源行业设备资产盘点、运 营 商 机 房 资 产 盘 点 等。例 如，电 力 行 业 超 高 压 变 电 站 在 总面 积100200m2500 x600m2范围中存在数百到上千个一次设备，包括变压器、断路器、刀闸、交流 CT、直流穿

53、墙套管、避雷器、电缆、接地极等，需要对设备本体进行温度检测，同时超高压一次设备安全距离需要大于 10m。在该类场景中，需要一种安全的技术手段实现超高压一次设备小时级别的周期自动远程监控，包括温度信息、身份信息及位置信息等，并通过全区域连续覆盖能力实现广域监控。广域资产盘点场景普遍站址分散，传统依赖人工或现有无源物联技术的盘点成本高，效率仅能达到 2-3 个机房/天；同时，现有各类局域无线技术所使用的重点依赖电池，无法实现长生命周期及免维护。5G-A 无源物联支持环境能量供能(免电池)，生命周期长且免维护，可以大大降低维护人力；支持广域定位能力，可以满足资产盘点的基本需求。广域资产盘点类的标签需

54、求量预计能达到每年 8 亿左右。3.2.5寻人寻物寻人寻物寻人寻物是广域泛在型的主要应用场景。当前，电子防丢器市场火热，2021年新增 1.36 亿连接，苹果 AirTag 产品在 2021 年累计出货 2000 万、2022 年累计出货 3500 万，增速达 60%。目前主流寻人寻物的标签采用手机众筹+UWB 定位服务，价格昂贵，定位服务可获得性低。5G-A 无源物联主要在覆盖、功能、定位等方面构筑优势，借助运营商基站，实现室外连续覆盖，室内有信号区域可接入，支持 10 米级定位精度，通过环境能量功能，实现标签免电池，彻底消除“电量焦虑”。同时，5G-A无源物联终端的价格也会远低于当前的定位

55、标签终端。利用 5G-A 无源物联 C 类标签广覆盖低成本的特点，通过广域连接接入市政设施管理、寻人寻物、资产跟踪等业务，预计每年将达到 75 亿个人/行业/政府资产等连接数量。5G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-0063.2.6出入管理出入管理出入管理是生产流转型的一个典型应用场景。各行业中对于园区、楼宇、机房、仓库、营地等重点场所需实现人员、物资进出管理，涉及安防管理、物资管理、访客管理、涉密管理等众多应用需求。目前常见的出入管理仍需使用人工进行现场手动识别控制，效率低下，且存在疏漏问题。而通过 RFID 扫码、UWB 定位等方式也存在一些问题，例如 R

56、FID识别距离仅为米级，识别精度较低，且难以进行人员出入自动化管理（例如需要人员主动刷卡）；UWB 网关设备和标签成本高，且为有源设备，能量获取和维持问题明显，大批量应用时难以进行维护。运用 5G-A 无源物联技术，可实现标签的无源化，消除“电量焦虑”，实现标签生命周期内免运维，且标签价格也便于客户进行成本控制，从而实现大批量大范围部署。通过在人员、物资上绑定无源物联标签，例如将无源物联标签与工卡进行融合设计，并在重点进出卡口部署运营商 5G-A 无源物联基站，对出入卡口的人员、物资进行实时、大范围、精准的扫描识别，可快速识别并获取进出人员、物资的 ID、数量、时间、定位等信息，赋能出入管理的

57、精准化、智能化水平提升。出入管理场景广泛存在于各行业，预计未来每年可实现十亿级标签体量。3.2.7车位管理车位管理地下/地上车位管理是生产流转型的一个典型应用场景。当前，截至 2022 年底，中国机动车保有量达 4.17 亿辆，其中汽车保有量达 3.19 亿辆，汽车保有量的迅猛增加带来了停车位紧张、车位难寻、停车场安全无法保障、停车数量难以精确统计等一系列问题，而智能停车场利用无源物联标签、无线通信模块、云平台等技术来实现车位可用性管理。通感在每个停车位上安装无源标签，作为原有地磁传感器的有效补充，检测车位是否被占用。无源标签实时监测车位状态，一旦检测到车辆进入或离开，立即将状态变化信息发送给

58、数据采集设备。使用 5G-A 无线网络，将无源标签采集到的数据实时传输到中央处理系统或云平台，云平台接收到数据后，进行数据处理和分析，更新车位状态信息，确保车位可用性信息的实时性和准确性。通过云215G 应用产业方阵研究报告2023-01-C-0062023-01-C-006平台，将实时车位状态信息发布到用户的移动设备或停车场的指示牌上，帮助车主快速找到可用的停车位。车主可以通过移动应用查询停车位信息，并进行车位预订，系统根据车主的位置和需求，提供导航至空闲车位的路径。4展望展望5G-A 无源物联网技术当前已受到广泛关注，面向仓储盘点、生产数字化、物流跟踪、广域资产盘点、寻人寻物、出入管理、车位管理等应用场景，提出了智能社会千亿连接的发展需求愿景，能够为 5G 网络提供绿色低碳、免维护的物联网解决方案，有助于打造 5G-A 万物互联的新型数字化设施底座。当前，5G-A 无源物联网技术已处于国际国内标准化的初期阶段，技术架构、关键技术方案及技术能力将显著影响应用场景；产业整体处于起步阶段，预计将有效带动 5G-A 芯片模组、终端、基站、核心网等产品推陈出新，产业环节全面升级。未来，产业各方需持续加强合作，共同提出便捷高效的实际解决方案，面向重点应用场景，联合行业企业构建示范验证测试床，推动 5G-A 无源物联网的实际应用落地，发挥 5G-A 无源物联网技术的愿景价值。