控制和自动化是物联网(IoT)的关键特征，这些特征是通过传感器和执行器实现的。虽然大多数大型自动化设备现在(或很快)很可能会连接到本地网络，但物联网将主要由位于相对偏远位置的较小设备组成。这些“端点”，正如他们现在所知，可以像温度传感器一样简单，也可以像气象站一样复杂。因此，物联网中的端点可能包含传感器和执行器，以及电源、处理和连接。
物联网端点的部分价值主张是，它将易于部署和维护，这意味着它应该是一个独立的单元，可以远程调试，在不停电的情况下运行数百个小时，并形成一个很大程度上自愈合网络的一部分。这些需求指向由健壮的和业界认可的标准支持的高水平集成。
用于物联网的无线soc
几年来，针对物联网端点的无线连接的单芯片解决方案的可用性一直在增加(见图)．半导体制造商现在提供广泛的设备，这些设备符合这一基本设计的变体，符合最常用的无线协议，如行业标准所定义的。
这是通用RF SoC解决方案的典型框图。
为给定的物联网应用程序选择正确的无线协议和SoC取决于许多方面，本文将介绍这些方面。最相关的是距离、功率和数据速率。而定义的数据速率在很大程度上是协议,和无线SoC设计必须满足规定的限制标准,SoC制造商仍有显著控制这三个主要参数,将贸易与另一个交付标准零件,满足新兴市场的“甜蜜点”。
无线协议分为三类:个人区域、本地区域和广域。在这种情况下，“区域”是指网络中至少两个网络节点之间的物理距离，这是构成网络所必需的。表1显示了在物联网中使用的最流行的无线个人区域网络(PAN)协议在数据速率、距离和功率方面的比较。
距离很重要，因为它不仅定义了两个端点之间的最大物理距离，而且根据协议，它还可以与实现该距离所需的功率相关联。无线SoC的物理层，或PHY，必须能够处理足够的功率，以达到标准中定义的范围，而PHY的效率将部分决定SoC的总体功率需求。在设计端点时，这可能会产生重大影响，例如，端点可能需要从单个主单元操作数年。
在使用的过程节点方面，SoC中放大器的功率也有一个物理限制。无线SoC的设计旨在为可用的功率提供最佳的链路预算——其中一部分将由接收机灵敏度决定，而另一部分将由SoC的RF部分的设计和实现的效率决定。将射频与敏感的数字和模拟CMOS功能混合一直都很困难，经常会导致前面提到的权衡，例如降低总发射功率，牺牲接收机灵敏度，或限制每小时/每天/每周的传输量。
网络拓扑与范围
虽然那些被归类为“个人区域”的无线技术的测量范围是几十米，但它们的网络拓扑已经进化到可以解决短范围的限制。大多数pan现在都采用网状网络拓扑结构，它允许端点作为路点，将消息从网络的一端传递到另一端。实际上，这意味着PAN不再局限于两个端点之间的最长跨度，因此也不再局限于它的局部邻近性。
然而，这也意味着消息要传播几十公里，每隔几米就需要有一个端点，而且消息必须进行多次跳跃。因此，应该评估每公里比特的功率，特别是如果该网络打算作为低功耗无线传感器网络(WSN)运行，这正成为物联网的一个典型用例。
另一方面，广域网(wan)被设计用来在单跳中覆盖较大的距离。他们通常使用星形网络拓扑，而不是网状网络。这些本质上是端点和网关之间的直接链接(尽管有些端点也可以充当网关)。为物联网设计的广域网现在通常被称为lpwan，意思是低功耗的广域网，它们可以通过一个连接覆盖几十公里。因此，它们在连接大型城市区域(如智能城市)方面越来越受欢迎。
目前最流行的LPWANs包括LoRa、Sigfox、Ingenu RPMA和Weightless。表2比较了这四种方法的主要特点。
蜂窝网络现在也支持LPWAN用例，该用例由第13版覆盖3 gpp规范。其中包括LTE Cat-M1和NB-IoT(也被称为Cat-M2)。与其他lpwan不同，该网络由现有的蜂窝网络供应商管理，使用它将需要支付费用。使用其他LPWANs也可以收取费用，但是基础设施也可以是私有的，由用户管理。
优化了网络
潜在的单芯片无线传感器网络解决方案现在相对普遍。大多数较大的通用半导体供应商，以及一些较小的专家，提供高度集成的设备，将射频收发器与微控制器、电源管理、模拟和数字外设、内存和其他接口结合起来。开发基于几乎任何标准无线PAN、LAN或WAN的无线传感器网络端点，可以通过单个设备或双芯片解决方案来实现。
然而，如此多的供应商现在提供非常相似的soc，这一事实表明它们之间存在微妙的差异;每个半导体供应商都认为对于自己的目标应用领域是必要的权衡。一种方法不能适用所有人。
此外，一些制造商可能希望实现多个协议;例如，将PAN和LPWAN结合。这将允许利用这两种网络拓扑的优点，例如短距离通信的高数据速率，以及长距离通信的低数据速率。每个应用程序都是不同的，所以可能不可能找到完美的SoC。出于许多原因，选择自定义解决方案可能是正确的选择。
例如，由ASIC & IP事业部开发的SmartEdge平台Adesto技术汇集了一个经过验证的IP库，覆盖射频、数字、模拟和功率功能，可以为给定的应用程序进行优化，覆盖所有形式的无线网络。ASIC解决方案的价值可以用许多方式来衡量，但它最终意味着工作的正确解决方案，很少或没有妥协。
结论
在不久的将来，预计将形成物联网的数十亿种设备中，许多将成为无线传感器网络的端点。使用SoC开发端点有很多意义，但找到最佳解决方案并不一定容易。
选择定制的ASIC为制造商提供了根据他们自己的需求优化解决方案的选择，使他们比那些使用标准部件的制造商具有竞争优势。
Edel Griffith是ASIC和知识产权部门的技术营销经理Adesto技术．
