增強(qiáng)型NB-IoT擾亂蜂窩物聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)鏈

到目前為止，您肯定知道絕大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 設(shè)備將是分布在網(wǎng)絡(luò)邊緣（有時(shí)很遠(yuǎn)）的低功耗傳感器節(jié)點(diǎn)。這些系統(tǒng)被部署在從可穿戴設(shè)備和遠(yuǎn)程監(jiān)控到環(huán)境監(jiān)測和資產(chǎn)跟蹤的應(yīng)用中，并強(qiáng)調(diào)低成本、長電池壽命、室內(nèi)覆蓋和相對較低的帶寬。這些要求通常與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)不一致。

作為回應(yīng)，近年來，業(yè)界對低功耗廣域 （LPWA） 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了大量投資。如圖 1 所示，這些技術(shù)的增長非常顯著，預(yù)計(jì)從 2017 年到 2023 年，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)解決方案將以 30% 的復(fù)合年增長率 （CAGR） 增長。

圖 1.到 2023 年，全球 eNB-IoT 和 LTE 類別 M1 連接預(yù)計(jì)將同比增長 30%。

圖 1 中提到的大部分增長將來自增強(qiáng)型窄帶物聯(lián)網(wǎng) （eNB-IoT），即 3GPP 的 NB-IoT 標(biāo)準(zhǔn)的第 14 版。eNB-IoT 修復(fù)了標(biāo)準(zhǔn)版本 13 中導(dǎo)致 NB-IoT 芯片消耗過多功率的缺陷，并改進(jìn)了睡眠/喚醒狀態(tài)切換以最大限度地降低功耗。最重要的是，eNB-IoT 將 Release 13 的數(shù)據(jù)速率從 60 Kbps 提高到 160 Kbps 的兩倍多，這有助于進(jìn)一步降低功耗并延長電池壽命（長達(dá) 10 年），因?yàn)?a href="http://www.wenjunhu.com/tags/功率放大器/" target="_blank">功率放大器 （PA） 花費(fèi)更少的時(shí)間來傳輸數(shù)據(jù)。

每個(gè) NB-IoT 運(yùn)營商和芯片組制造商都將在商業(yè)上部署第 14 版 eNB-IoT 解決方案。

與 LoRa 和 Sigfox 等非 LTE 窄帶 LPWA 網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)相比，eNB-IoT 提供了更高的服務(wù)質(zhì)量，這要?dú)w功于在許可頻段的操作、確定性延遲、更高的數(shù)據(jù)速率和真正的雙向通信。與其他 LTE IoT 連接標(biāo)準(zhǔn)（例如 M 類）相比，eNB-IoT 以一半的成本和三分之一的功耗提供了更簡單的 PHY、通信堆棧和認(rèn)證過程。

顛覆物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)價(jià)值鏈

隨著 eNB-IoT 技術(shù)降低進(jìn)入門檻、最大限度地降低風(fēng)險(xiǎn)和縮短上市時(shí)間，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)鏈正在經(jīng)歷一段中斷時(shí)期。例如，芯片制造商 Nordic Semiconductor 最近發(fā)布了nRF91，這是一種雙模 Cat-M 和 NB-IoT 系統(tǒng)級封裝 （SiP），可用作蜂窩模塊。與此同時(shí)，模塊制造商 u-blox 剛剛發(fā)布了包含內(nèi)部開發(fā)芯片的NINA-B2系列。之前沒有蜂窩經(jīng)驗(yàn)的新競爭對手也正在進(jìn)入蜂窩物聯(lián)網(wǎng)市場，希望提供差異化的硅解決方案。所有這些玩家的目標(biāo)價(jià)位都在 2 美元，其芯片組包括調(diào)制解調(diào)器、PA、應(yīng)用處理器、傳感器等。

為了促進(jìn)這種顛覆，CEVA 發(fā)布了其第二代 DragonFly 無線通信 IP—— DragonFly NB2——這是第一個(gè)符合 eNB-IoT Release 14 的 IP 堆棧（圖 2）。除了 eNB-IoT，DragonFly NB2 還集成了多星座 GNSS 支持和語音處理軟件前端。完整的堆棧包括：

完整的 eNB-IoT GNSS 數(shù)字前端 （DFE）、RF 收發(fā)器和 14 dBm PA

調(diào)制解調(diào)器（集成在軟件中）

電源管理單元 （PMU）

CEVA-X1 多功能 DSP 和控制處理器

USIM 和 eSIM 接口

圖 2. CEVA 的 DragonFly NB2 是一個(gè)完整的 eNB-IoT 和 GNSS IP 堆棧。

在軟件方面，DragonFly NB2 集成了 eNB-IoT Release 14 UE 協(xié)議棧、Layer 1 PHY、加密庫、平臺(tái)驅(qū)動(dòng)和 freeRTOS 操作系統(tǒng)。CEVA 還為 DragonFly NB2 開發(fā)了新指令，可降低 CEVA-X1 處理器的時(shí)鐘速度，與 DragonFly NB1 相比，有助于將密集型調(diào)制解調(diào)器和 GNSS 任務(wù)的 MIPS 和功耗降低八倍。事實(shí)上，這些指令已被證明比專用硬件加速器更節(jié)能、更節(jié)省面積。

其他智能機(jī)制，例如軟件任務(wù)的時(shí)分多路復(fù)用，可確保始終保持幾毫安的超低睡眠功耗（圖 3）。

圖 3. CEVA DragonFly NB2 IP 上的時(shí)分復(fù)用允許處理器保持在超低睡眠模式，在此期間它僅消耗幾毫安的功率。

DragonFly NB2 IP 已經(jīng)過硅驗(yàn)證，并在 10 mm x 10 mm 芯片中以 40 nm 和 55 nm 工藝節(jié)點(diǎn)制造。DragonFly NB2 可以作為整個(gè) IP 堆?；蛑皇且粋€(gè)子集進(jìn)行許可。

eNB-IoT IP：面向未來的靈活性

隨著新技術(shù)的引入和其他急于上市的技術(shù)（如 3GPP 的 NB-IoT 第 13 版）的改進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)無線領(lǐng)域仍處于不斷變化的狀態(tài)。對于那些希望進(jìn)入一個(gè)準(zhǔn)備好迎接顛覆的市場而又不承擔(dān)與無線網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)趨勢相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)的人來說，DragonFly NB2 等 IP 解決方案通過軟件提供了足夠的靈活性來保護(hù)投資。例如，CEVA 的 DragonFly NB1 解決方案是為 NB-IoT Release 13 開發(fā)的，但仍可以使用 eNB-IoT Release 14 協(xié)議棧進(jìn)行升級。

總之，全面的低功耗 IP 堆棧可以幫助不斷變化的物聯(lián)網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)鏈快速進(jìn)入市場，提供比現(xiàn)成硅替代品更具成本效益的差異化產(chǎn)品。

審核編輯：郭婷