Растущие инвестиции, развитие технологий и новые стандарты подталкивают интернет вещей, получающий питание из окружающей среды, к массовому внедрению.
В июне американская аналитическая компания Precedence Research прогнозировала, что совокупный годовой темп роста мирового рынка интернета вещей составит 34,7%, увеличившись с 2 450 млн. долларов в этом году до 35 780 млн. долларов в 2035 году. В 2025 году на Северную Америку пришлась самая высокая доля выручки – 39%, а в Азиатско-Тихоокеанском регионе ожидается самый быстрый среднегодовой рост в 40,6% в период с сегодняшнего дня по 2035 год.
Высокие показатели совпадают с ростом инвестиций в интернет вещей, получающий питание из окружающей среды, по всему миру. В апреле американский производитель цифровой идентификации Avery Dennison инвестировал 75 млн. долларов в израильскую платформу ambient IoT и поставщика устройств Wiliot. «Мы верим в мощь пассивного Bluetooth с низким энергопотреблением и в возможность расширить наше портфолио за счет решений от Wiliot», - сказал тогда Франсиско Мело, президент Avery Dennison по технологиям интеллектуальных этикеток и цифровым решениям.
Инвестиции были осуществлены после того, как норвежская IoT-компания ONiO выделила 5 млн. евро на финансирование серии A для расширения производства своего универсального микроконтроллера для интернета вещей, получающего питание из окружающей среды, а австралийский поставщик промежуточного программного обеспечения для интернета вещей и комплектов для разработки программного обеспечения Embeint привлек 500 000 австралийских долларов (~ 350 000 долларов США) в качестве стартового капитала для расширения производства в США и Европе. Затем, в июле этого года, e-peas, бельгийский производитель микросхем для управления энергопотреблением, использующий энергию окружающей среды, привлек финансирование в размере 22 млн. долларов для масштабного коммерческого роста и ускорения международной экспансии.
Соучредитель и генеральный директор e-peas Жоффруа Госсет уверен, что рынок интернет вещей, использующих энергию окружающей среды, находится на переломном этапе, и технологии уже проникают на рынки от умных домов и потребительских устройств до промышленной логистики и сельского хозяйства. «Я думаю, что технология становится все более и более понятной», - сказал он в интервью EE Times. «Когда мы основали компанию [в 2014 году], люди на выставках спрашивали нас: «Что, черт возьми, вы делаете? Для чего это используется? Ты в это веришь?»
«Но теперь они приходят к нам с проектами: они говорят: «Я купил это на Mouser или DigiKey, и я хотел бы поговорить с вами о следующем шаге нашего проекта», - добавил он. «Эти проекты развиваются очень быстро».
Управление архитектурой
Интернет вещей, который получает питание от окружающей среды, использует подключенные устройства интернета вещей без использования батареек, которые работают автономно, получая энергию от света, тепла, движения или радиоволн. Благодаря удалению батарей и техническому обслуживанию эти устройства можно масштабно встраивать в здания, цепочки поставок и склады для мониторинга и управления такими системами, как ОВКВ и освещение.
Вот уже более 10 лет игроки отрасли со всего мира разрабатывают технологии сбора энергии. Например, американская компания Everactive была основана на базе университетов Мичигана и Вирджинии в 2012 году для разработки сенсорных сетей интернета вещей без использования батарей, в то время как компания e-peas была основана в 2014 году для разработки энергосберегающих интегральных схем управления питанием. Голландская компания Nowi, занимающаяся производством полупроводников и ныне принадлежащая Nexperia, запустила в 2016 году производство энергосберегающих микросхем энергосберегающих интегральных схем управления питанием, а американская Atmosic была основана в том же году для разработки чипов Bluetooth со сверхнизким энергопотреблением для устройств интернета вещей. В 2017 году компания Wiliot представила Bluetooth-теги без подзарядки и технологию, лежащую в основе платформы интернета вещей.
В ходе этого процесса к технологическому сектору интернета вещей, получающему питание из окружающей среды, присоединились такие крупные компании отрасли, как Infineon Technologies, Intel и Qualcomm. По мере развития технологий появились новые решения, которые в первую очередь коснулись логистики и отслеживания активов.
Walmart уже использовала десятки миллионов автономных тегов Wiliot ambient IoT, которые собирают радиочастотную энергию от существующей инфраструктуры Bluetooth для отслеживания паллет на более чем 500 объектах Walmart. Аналогичным образом, британская Королевская почта добавила теги к более чем 900 000 передвижных контейнеров для перевозки грузов на тысячах транспортных средств, чтобы сообщать о местонахождении контейнеров в режиме реального времени.
Walmart использует автономные теги Wiliot ambient IoT в своем дистрибьюторском центре в Далласе и Форт-Уэрте и на других объектах
Компания e-peas, со своей стороны, выпустила Bluetooth-клавиатуры на солнечных батареях и пульты дистанционного управления без использования батареек – модуль e-peas лежит в основе пульта дистанционного управления Google TV G32. Партнерами являются производители фотоэлектрической продукции и беспроводных микросхем, в том числе Qorvo и Silicon Labs. «Интеллектуальные здания, безусловно, также являются растущим направлением нашей деятельности», - отметил Госсет. «Вы можете использовать все виды датчиков в зданиях, в окнах и дверях, пожарные извещатели, датчики присутствия, интеллектуальные замки – все это может использовать сбор энергии».
«Помимо крупных фирм-производителей полупроводников, которые не сосредоточены исключительно на сборе энергии, мы являемся единственным оставшимся игроком в чистом виде», - добавил он. «Предыдущий конкурент Nowi был приобретен [компанией Nexperia], а мы приобрели [IP-адрес] Trameto – мы не хотим, чтобы кто-то занял место, которое мы завоевали за эти годы».
Масштабирование сетей
По мере того, как технология получает все большее признание, развертывание расширяется, а сектор приближается к более широкой коммерциализации, внимание отрасли обращается к сетям. В конце прошлого года организация по стандартизации сотовой связи 3GPP добавила в свои стандарты интернета вещей, который получает питание из окружающей среды, что стало первым шагом на пути к созданию надежной сетевой инфраструктуры. Лидеры отрасли, в том числе Atmosic, Infineon, Intel, PepsiCo, Qualcomm, VusionGroup и Wiliot, в прошлом году также объединили усилия для создания альянса Ambience IoT Alliance (AioTA) для разработки стандартов Wi-Fi, Bluetooth и 5G.
Камеш Медапалли, старший вице-президент и глобальный руководитель отдела систем, исследований и инноваций периферийных вычислений в Infineon, сказал, что он планирует обеспечить надежное подключение миллиардов относительно дешевых устройств интернета вещей. «Мы рассматриваем интернет вещей, который получает питание из окружающей среды, как стратегическую технологию и стремимся разработать стандарты и обеспечить крупномасштабное и устойчивое внедрение, чтобы сделать устройства интернета вещей, использующие питание из окружающей среды, совместимыми и доступными по всему миру», - отметил он.
Для достижения этой цели стандарты, безусловно, имеют решающее значение, и, по словам Медапалли, они будут работать в глобальных диапазонах и поддерживать безопасность, обеспечивать взаимодействие между сотнями производственных платформ и сосуществовать с другими беспроводными протоколами. Например, он сравнил будущий стандарт интероперабельности с Matter – стандартом подключения, разработанным для повышения функциональной совместимости между «умными домами» и устройствами интернета вещей.
«Нам понадобится аналогичный стандарт для интернета вещей, получающего питание из окружающей среды, чтобы он работал в масштабе всей системы. … [Работа] начнется на региональном уровне, а затем мы продолжим согласовывать регионы по всему миру», - заявил он. «Прогресс до сих пор был сосредоточен на повышении осведомленности, например, в виде официальных документов и технических выступлений на отраслевых мероприятиях».
Несмотря на то, что интернет вещей, получающий питание из окружающей среды набирает обороты, для массового внедрения все еще требуется время. Но Медапалли ожидает, что ключевыми устройствами станут устройства для прогнозирования технического обслуживания систем кондиционирования воздуха и освещения, отслеживания запасов на складах и фермах, а также мониторинга окружающей среды, включая измерение влажности и температуры. Он ожидает, что за этим последуют устройства для «умного дома», такие как системы голосовой поддержки и телевизионные пульты дистанционного управления.
Медапалли также рассказал о том, как генеративный искусственный интеллект, которому требуются огромные потоки реальных данных, может использовать некоторые из защищенных анонимных данных, генерируемых окружающими устройствами интернета вещей. «Эта информация может помочь производителям собирать анонимные данные для создания более качественных и простых в использовании продуктов, адаптированных для пользователей», - заявил он.
Тем не менее, перспектива широкого использования интернета вещей и генерируемых им данных вызывает опасения по поводу кибербезопасности и защиты информации. Как отметила испанская телекоммуникационная компания Telefónica в своем недавнем блоге «Интернет вещей и искусственный интеллект: слияние интеллектуальных сред», маломощные устройства интернета вещей могут иметь ограниченные возможности для реализации надежных протоколов безопасности, что делает их уязвимыми для атак.
«Мы активно решаем эту проблему», - подчеркнул Медапалли. «Мы работаем с другими организациями, включая 3GPP, IEEE и Bluetooth SIG, чтобы обеспечить совместную работу устройств при соблюдении требований безопасности», - сказал он.
Тем временем, разработки в области интернета вещей продолжаются. Работая с AT&T, Wiliot расширяет внедрение своих тегов отслеживания в сотовую инфраструктуру телекоммуникационного гиганта для передачи данных по сети в режиме реального времени, повышая видимость цепочки поставок. Atmosic и американская компания embedUR Systems, занимающаяся разработкой встраиваемого программного обеспечения и передового искусственного интеллекта, также запустили платформу управления для отслеживания активов на складах со сверхнизким энергопотреблением в режиме реального времени.
Госсет рассказал о том, как компания e-peas разработала модуль сбора энергии с двумя источниками, который может собирать энергию из двух источников, таких как фотоэлементы и тепловая энергия, и интегрировал кулоновский счетчик с чрезвычайно низким энергопотреблением в свои микросхемы для мониторинга потребления энергии и ее хранения. Генеральный директор также заявил, что впервые представил однокристальную микросхему интегральной схемы управления питанием, которая может собирать энергию от внутренних и наружных источников света, предназначенную для удаленных камер видеонаблюдения, потребительских устройств, таких как самозаряжающиеся наушники и электронные ридеры, и других применений.
«Мы продолжим разработку новых продуктовых линеек и сосредоточимся на их адаптации, чтобы получить подходящие интегральные схемы управления питанием с нужными функциями по разумной цене для наших целевых рынков», - сообщил Госсет.
«Сейчас у нас появляется все больше высокопроизводительных и недорогих фотоэлементов, в то время как интегральные схемы управления питанием оптимизируются с точки зрения затрат», - добавил он. «Интернет вещей, получающий питание из окружающей среды развивается в правильном направлении, и я убежден, что довольно скоро [устройства] станут массовым товаром».
