增强型NB-IoT扰乱蜂窝物联网供应链

到目前为止，您肯定知道绝大多数物联网 （IoT） 设备将是分布在网络边缘（有时很远）的低功耗传感器节点。这些系统被部署在从可穿戴设备和远程监控到环境监测和资产跟踪的应用中，并强调低成本、长电池寿命、室内覆盖和相对较低的带宽。这些要求通常与传统的无线网络选项不一致。

作为回应，近年来，业界对低功耗广域 （LPWA） 网络基础设施进行了大量投资。如图 1 所示，这些技术的增长非常显着，预计从 2017 年到 2023 年，蜂窝物联网解决方案将以 30% 的复合年增长率 （CAGR） 增长。

图 1.到 2023 年，全球 eNB-IoT 和 LTE 类别 M1 连接预计将同比增长 30%。

图 1 中提到的大部分增长将来自增强型窄带物联网 （eNB-IoT），即 3GPP 的 NB-IoT 标准的第 14 版。eNB-IoT 修复了标准版本 13 中导致 NB-IoT 芯片消耗过多功率的缺陷，并改进了睡眠/唤醒状态切换以最大限度地降低功耗。最重要的是，eNB-IoT 将 Release 13 的数据速率从 60 Kbps 提高到 160 Kbps 的两倍多，这有助于进一步降低功耗并延长电池寿命（长达 10 年），因为功率放大器 （PA） 花费更少的时间来传输数据。

每个 NB-IoT 运营商和芯片组制造商都将在商业上部署第 14 版 eNB-IoT 解决方案。

与 LoRa 和 Sigfox 等非 LTE 窄带 LPWA 网络选项相比，eNB-IoT 提供了更高的服务质量，这要归功于在许可频段的操作、确定性延迟、更高的数据速率和真正的双向通信。与其他 LTE IoT 连接标准（例如 M 类）相比，eNB-IoT 以一半的成本和三分之一的功耗提供了更简单的 PHY、通信堆栈和认证过程。

颠覆物联网网络价值链

随着 eNB-IoT 技术降低进入门槛、最大限度地降低风险和缩短上市时间，物联网网络供应链正在经历一段中断时期。例如，芯片制造商 Nordic Semiconductor 最近发布了nRF91，这是一种双模 Cat-M 和 NB-IoT 系统级封装 （SiP），可用作蜂窝模块。与此同时，模块制造商 u-blox 刚刚发布了包含内部开发芯片的NINA-B2系列。之前没有蜂窝经验的新竞争对手也正在进入蜂窝物联网市场，希望提供差异化的硅解决方案。所有这些玩家的目标价位都在 2 美元，其芯片组包括调制解调器、PA、应用处理器、传感器等。

为了促进这种颠覆，CEVA 发布了其第二代 DragonFly 无线通信 IP—— DragonFly NB2——这是第一个符合 eNB-IoT Release 14 的 IP 堆栈（图 2）。除了 eNB-IoT，DragonFly NB2 还集成了多星座 GNSS 支持和语音处理软件前端。完整的堆栈包括：

完整的 eNB-IoT GNSS 数字前端 （DFE）、RF 收发器和 14 dBm PA

调制解调器（集成在软件中）

电源管理单元 （PMU）

CEVA-X1 多功能 DSP 和控制处理器

USIM 和 eSIM 接口

图 2. CEVA 的 DragonFly NB2 是一个完整的 eNB-IoT 和 GNSS IP 堆栈。

在软件方面，DragonFly NB2 集成了 eNB-IoT Release 14 UE 协议栈、Layer 1 PHY、加密库、平台驱动和 freeRTOS 操作系统。CEVA 还为 DragonFly NB2 开发了新指令，可降低 CEVA-X1 处理器的时钟速度，与 DragonFly NB1 相比，有助于将密集型调制解调器和 GNSS 任务的 MIPS 和功耗降低八倍。事实上，这些指令已被证明比专用硬件加速器更节能、更节省面积。

其他智能机制，例如软件任务的时分多路复用，可确保始终保持几毫安的超低睡眠功耗（图 3）。

图 3. CEVA DragonFly NB2 IP 上的时分复用允许处理器保持在超低睡眠模式，在此期间它仅消耗几毫安的功率。

DragonFly NB2 IP 已经过硅验证，并在 10 mm x 10 mm 芯片中以 40 nm 和 55 nm 工艺节点制造。DragonFly NB2 可以作为整个 IP 堆栈或只是一个子集进行许可。

eNB-IoT IP：面向未来的灵活性

随着新技术的引入和其他急于上市的技术（如 3GPP 的 NB-IoT 第 13 版）的改进，物联网无线领域仍处于不断变化的状态。对于那些希望进入一个准备好迎接颠覆的市场而又不承担与无线网络波动趋势相关的风险的人来说，DragonFly NB2 等 IP 解决方案通过软件提供了足够的灵活性来保护投资。例如，CEVA 的 DragonFly NB1 解决方案是为 NB-IoT Release 13 开发的，但仍可以使用 eNB-IoT Release 14 协议栈进行升级。

总之，全面的低功耗 IP 堆栈可以帮助不断变化的物联网无线网络供应链快速进入市场，提供比现成硅替代品更具成本效益的差异化产品。

审核编辑：郭婷