透過智能手機和平板計算機，移動無線通信已經徹底改變了人們的工作方式…
廣域無線連接可以從任何地方存取互聯網服務器。而下一步是把無線通信的力量傳播到機器類型通訊上(MTC)。這將在跨越產業的制造、城市管理、交通和能源服務中掀起一場變革。
沿著道路的傳感器將交通流量信息傳達給往來的車輛，讓他們自由地移動。相同的數據可以通知客戶貨物預計到達的時間。附近其他傳感器會追蹤水份和空氣污染程度，確保空氣是新鮮健康的，并且讓植物獲得足夠的水份和營養物質。所有這些傳感器將使用無線通信技術與云端服務器保持聯系，他們還將同時使用其他無線服務，如全球導航衛星系統(GNSS)網絡追蹤其位置。
位置辨識不僅對移動傳感器(如安裝在運輸卡車上的)是至關重要的，對于那些在使用周期中固定位置的環境傳感器也很幫助。位置辨識可以降低傳感器部署成本，讓他們準確地報告所在位置而無需操作員干預，并且在無意或者有意的動作后發出訊號。
LPWAN的必要性
廣泛分布的傳感器和物聯網節點對于支持低功耗廣域網(LPWAN)應用來說是必要的。現有的許多物聯網應用程序都建立在短程協議如6Lowpan、藍牙和Zigbee之上，受到幾百米范圍的局限，不足以支撐新一代大規模的MTC系統。
為LPWAN應用設計的協議所提供的通訊能力可以覆蓋一公里之間的節點，或者透過最近的網關和節點擴大距離。這樣的通訊范圍大幅降低了部署成本，包括農業所需的環境傳感器等設備，用于監控公路、鐵路和河流的物聯網節點，以及家用的智慧電表。此外，LPWAN的典型頻率可以直接到達埋在地下或者放置在地下室的設備，而無需額外部署昂貴的網關。
建置MTC有很多選項，包括存取免授權和授權的頻段。LoRA標注工作在免授權的頻段，數據速率高12.5kbit/s。免授權的頻段似乎可以提供更低的營運成本，但在實際操作中，用戶仍然需要部署自己的網關或租用第三方提供的設備。依賴免授權的頻段也會導致更高的風險，受到來自同頻段其他用戶的干擾。此外，LoRA技術授權的方式會限制芯片供貨商的數量，防止被整合到客制化的低成本單芯片物聯網控制器中。
蜂巢式通訊增加選擇
另一方面蜂巢式通訊由于用戶許可證頻段，可以防止很多干擾，為芯片整合商提供了更多的整體靈活性和自由度。3GPP標準組織定義了一系列IoT-ready的協議，最新定義的是窄頻IoT(NB-IOT)。它能夠支持穿透地下的訊號，這類似于GSM的增強覆蓋形式。NB-IoT將數據速率從10kbit/s 提高到50kbit/s，增強的功能不僅可以改善系統性能，還可以節約能源。
3GPP對于數據吞吐量的標準化進程重點關注能源效率，不斷改進以繼續提高性能。例如NB-IoT標準Release 14中，3GPP委員會專家發現在傳輸過程中保持相對較高的吞吐量是比限制比特率更好的辦法，這使得物聯網節點更快地完成傳輸并且快速進入節電休眠模式。這樣一來消耗在傳輸過程中的功耗就減少了——它主要由功率放大器(PA)實現。營運商致力于盡快部署Release 14，確保現在開始開發的設備能夠支持現實世界的網絡。
NB-IoT的架構
要能支持NB-IoT，就需要一個高效的運算架構來處理，在一個專有的處理器上完成高峰值數據速率所需的訊號處理，調制解調器(modem)協議堆棧和執行傳感器應用程序代碼。如果這三個任務可以在同一個處理器子系統上完成，相較于雙核心處理器建置就節省了硅成本和功耗。例如，CEVA分析了蜂巢式物聯網標準，發現在嚴格的功耗預算下，采用專用指令處理高數據吞吐流水線比外掛硬件加速器的整體性能更優。
CEVA-X1處理器結合了NB-IoT專用指令和超長指令字(VLIW)以及單指令多數據(SIMD)架構提供，有效支持LPWAN兼容的物聯網節點。處理器使用多達10級的流水線設計支持DSP密集型代碼，并添加了許多增強設計支持跳轉分支密集型代碼，不僅適用于NB-IoT協議，也適用于嵌入式控制。這樣的設計保證一個處理器就可以支持NB-IoT的全部需求，而不需要添加額外的協處理器。
如果芯片建置時處理器執行于150MHz，其中一半的處理器性能可以執行應用程序，同時，DSP核心正在NB-IoT信道上傳送或接收數據。
完整的NB-IoT平臺
更進一步，CEVA的Dragonfly NB平臺包括CEVA-X1處理器和合作伙伴ASTRI提供的軟件支持，再加上針對物聯網節點進行節能設計的周裝置。因為許多LPWAN兼容的物聯網節點應用程序需要辨識位置，射頻收發器同時支持蜂巢式移動和GNSS訊號。這種低中頻架構完成RF到基頻數據的轉換，可以整合和直接連接一個數字前端單元(DFE)。收發器提供了一個芯片上數字振蕩器，因而無需再使用更昂貴的芯片外壓控溫度補償裝置。
DFE提供次采樣濾波器，保持基地臺和數據進出處理器內存空間的同步，自動最小化軟件干預，進一步節約能耗。
此外，一個完整的軟件堆棧為NB-IoT和GNSS提供了端到端支持，透過RTOS操作系統管理數據通訊和用戶應用程序任務。透過這個為新一代大規模MTC系統而設計的平臺，可望支持快速開發物聯網的應用。
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本文標題：廣域無線平臺實現新一代物聯網系統
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