先来聊聊概念
窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。以牺牲一定速率、时延、移动性性能,获取面向LWPA物联网的承载能力。NB-IoT作为一种新的窄带蜂窝通信LPWAN(低功耗广域网)解决方案,将给物联网行业带来巨大的变革与创新。
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NB-IOT的4大特点
超强覆盖:相比现有的GSM、宽带LTE等网络覆盖增强了20dB,信号的传输覆盖范围更大,能覆盖到深层地下GSM网络无法覆盖到的地方。
超低功耗:在PSM模式下最大耗流为 5uA,在IDLE模式下大约为6mA。根据TR45.820的仿真数据,5Wh的电池每天发送200bytes的数据,预计可使用12.8年。故可用于开发置于高山荒野偏远地区的设备。
超大连接:将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力。对于地下车库、井盖这些需要安装数据采集装置的地方,NB-IoT更加适用于使用3G/4G无线模块或 433MHz的无线装置的场合。
超低成本:目前最便宜的模块不到30块钱,未来大量铺开后会更低。


NB-IOT的使用
NB-IOT有三种工作模式,分别是:DRX(Discontinuous Reception)非连续接收模式、eDRX(extended DRX)扩展非连续接收模式、PSM(Power Saving Mode)省电模式。下图为NB-IOT的联网过程:
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具体的操作AT指令记录(UDP):
1)开机/重启,模块已经正常启动;
2)AT+NBAND? 查看当前频段信息,确定是否和模块型号对应;
3)AT+NBAND=5 电信模块,设置频段为850MHZ;
4)AT+NRB 重启模块;
5)AT+NBAND? 再次查询模块频段信息,确认设置成功;
6)AT+NCONFIG? 查询配置信息,主要包括自动连接使能配置信息,默认使能;
7)AT+CFUN? 模块是否处于全工作模式,打开射频电路,搜索信号,如果返回0,请确定AUTOCONNECT值是否为TRUE,以及是否安装NBIOT专用SIM卡;
8)AT+CIMI 查询IMSI信息,如果返回具体数值,说明已经正常识别SIM卡;
9)AT+CSQ 查询信号强度,返回的第一个数值代表信号强度,0-31代表有信号,数值越大信号越强,99代表没有NBIOT网络信号,第二个参数还没有实施,一直为99;
10)AT+NUESTATS 查询模块状态;
11)AT+CGATT? 查询是否模块附着成功,返回1代表成功;
12)AT+CEREG? 查询网络注册状态,第二个数值返回1代表:网络注册成功,返回2代表:正在注册网络,注册时间和信号强度有关;
13)AT+CSCON? 查看模块工作的连接状态,第二个返回数值代表模块的工作状态,1代表CONNECT连接状态,0代表IDLE睡眠状态,如果没有数据交互,在CONNECT状态持续20秒,之后进入IDLE状态;如果仍然没有数据交互,10秒之后从IDLE状态进入PSM深度睡眠状态,此时模块不在接收任何下行数据,如果需要下行传输数据必须在CONNECT 和 IDLE状态下进行;
14)AT+NSOCR=DGRAM,17,5683,1 创建UDP SOCKET 传输信道,DGRAM和17固定,5683代表本地端口号,1代表使能接收下行数据;最多可创建7个SOCKET传输信道,返回数值代表信号ID号,在发送和接收数据时需要指定;
15)AT+NSOST=0,…,####,3,303132 发送UDP数据,0代表UDP SOCKET信道ID,…代表远程服务器的IP地址(公网IP地址),####代表远程服务器端口号,3代表发送的字符个数(发送了3个字符),303132代表“012”3个hex表示的字符;返回值代表成功从0信道发送了3个字节的数据;
16)AT+NSONMI:0,67 信息代表模块接收到新的数据,需要读取,如果不及时读取,接收到下一条数据,将不会主动上报该信息;但可以连续读取;0代表 UDP SOKECT信道,67代表有67个字节数据要读取;
17)AT+NSORF=0,3 读取数据;0代表UDP SOCKET 信道,3代表需要读取数据字节长度;需要从返回值中提取出有效数据303132,代表字符“012”;
18)AT+NSOCL=0 关闭UDP SOCKET 传输信道;

总结
笔者最近在做NB-IOT相关设计应用在野外的一些传感器信号的远程采集,在目前的无线通讯模式中,2G-GSM目前在该领域的保有量最大,但是存在一些问题,比如功耗比较大、在一些基站相对距离远的地方信号差,并且存在未来2G被取代的危机。4G也同样存在一些问题,比如功耗比较大、成本比较高等。
在这种情况下NB-IOT就有了得天独厚的优势,特别是在数据量比较少的应用场景下,如果有这种需求的朋友可以使用NB-IOT这种新的无线传输模式,我想它会给大家带来很多惊喜。

来源:HACK实验室