導讀
萬物互聯的時代正以極其迅速的腳步走進我們的生活，據估計2020年大約有500億臺設備連接到網際網路。而實現萬物互聯的基礎之一在於安全、可靠的數據傳輸。隨著5G技術方案逐漸落地，世界各地巨頭支持的NB-IoT(窄帶蜂窩物聯網)首當其衝無疑是物聯網無比渴望的一個強有力的蜂窩基礎網絡，市場前景廣闊，應用場景豐富。NB-IoT或將成為最熱的創客發展方向。
一、NB-IOT簡介
萬物互聯的時代正以極其迅速的腳步走進我們的生活，據估計2020年大約有500億臺設備連接到網際網路。而實現萬物互聯的基礎之一在於安全、可靠的數據傳輸。隨著5G技術方案逐漸落地，世界各地巨頭支持的NB-IoT(窄帶蜂窩物聯網)首當其衝無疑是物聯網無比渴望的一個強有力的蜂窩基礎網絡，市場前景廣闊，應用場景豐富。NB-IoT或將成為最熱的創客發展方向。
NB-IoT(Narrowband Internet of Thing)採用超窄帶、重複傳輸、精簡網絡協議等設計，以犧牲一定速率、時延、移動性性能，獲取面向LWPA物聯網的承載能力。NB-IoT作為一種新的窄帶蜂窩通信LPWAN(低功耗廣域網)解決方案，將給物聯網行業帶來巨大的變革與創新。該解決方案具有諸多優勢：
覆蓋廣且深：比GPRS覆蓋增強20dB+;
低功耗：基於AA電池，使用壽命可超過10年;
低成本;
強連接：50k+用戶容量/200kHz小區。
NB-IoT技術的六大主要應用場景恰恰是現有移動通信很難支持的場景，包括位置跟蹤、環境監測、智能泊車、遠程抄表、農業和畜牧業這些場景。市場研究公司Machina預測，NB-IoT未來將覆蓋25%的物聯網連接。
二、調研過程
調研所需的NB-IoT模塊採購於上海移遠通信技術股份有限公司 ，由於我們SIM卡電信合作方較積極，而且公司附近已布置電信NB-IoT基站，故採購了一款適用於電信的模塊。
瀏覽資料發現，NB-IoT當前各運營商支持的頻段主要由以下3中：電信支持 800MHz(實際上該頻段處於 BC95-B5 的 850MHz 頻段範圍內)，移動支持 900MHz，聯通支持 900MHz 和 1800MHz。要使其與電信的頻段相匹配，故用Code Loader User Guide工具更新最新固件BC95HA-02-STD_850。
更新完固件之後，需插上SIM卡，然後寫IMEI號，過程如下：先執行 AT+CFUN=0 命令，然後再執行 AT+NTSETID=1,……設置 IMEI 號。設置後執行 AT+CGSN=1 查詢是否設置成功。IMEI 號只能設置一次。(IMEI 號獲取：模塊標籤上寫的 IMEI )。
BC95 模塊從 B656 版本開始增加了擾碼(Scrambling)控制功能，此功能可通過 AT 命令進行控制。模塊出廠默認開啟此功能，此時基站(Base Transceiver Station)也需要開啟擾碼功能，否則模塊搜不到信號，無法連接基站。若關閉擾碼功能，此時基站也需要關閉擾碼功能，模塊才可連接基站。由於不知基站是否開啟擾碼功能，故在接下來步驟之前，進行了這兩種嘗試，確定其狀態。
接下來的步驟是附著網絡，具體過程如下：
The following shows a simple example to manually attach the network.
Neul //Module is powered on, wait for 3 seconds.
OK
AT+CGSN=1 //Query the IMEI number. If only ERROR is returned, you
need to write the IMEI.
+CGSN: 863703030308352
OK
AT+CFUN=1 //Configure the level of functionality in the MT.
OK
AT+CIMI //Query the IMSI and wait for 4 seconds after executing
AT+CFUN=1.
460012345678966
OK
AT+NBAND? //Query the band information, set BC95-CM/B8 to BAND 8,
BC95-SL/B5 to BAND 5, and BC95-VF/B20 to BAND 20.
Execute AT+NBAND=n to set the frequency band. It will take
effect after restart.
+NBAND:5
OK
AT+CGDCONT=1,「IP」,「HUAWEI.COM」 //Configuration PDP.
OK
AT+CGATT=1 //Activate the network.
OK
AT+CSQ //Query current signal quality.
+CSQ:24,99
OK
AT+CGATT? //Query whether network is activated, +CGATT:1 means
activated successfully. And wait for some time.
+CGATT:1
OK
AT+CEREG? //Query current EPS network registration status: Registered.
+CEREG:0,1
OK
AT+CSCON? //Query the signaling connection status, 1 means CONNECT, 0
means IDLE.
+CSCON:0,0//使用手冊上的狀態是+CSCON:0,1
OK
附著網絡之後，便可以發送消息了。消息的發送可以有2種方式：1、CoAP Messages 2、UDP Messeages。由於之前有過SIM800A的調試經驗，並且手上可以搭建現成的UDP伺服器，故採用了方式二的方式，具體過程如下：
AT+NSOCR= DGRAM,17,4400,1 //Create socket
0
OK
AT+NSOST=0,123.57.41.13,4400,3,112233//Send messages
0,3
OK
+NSONMI:0,4 //Receive messages
AT+NSORF=0,4 //Read messages
0,123.57.41.13,4400,4,60A041C7,0
OK
AT+NSOCL=0 //Close socket
OK
NB-IoT工作狀態有如下特點：
1.三種連接狀態下，均可發送上行數據(CoAP/UDP);IDLE 下發送數據，模塊會進入 CONNECT 狀態;PSM 下發送是數據會喚醒模塊，進入 CONNECT，或者當 TAU 超時，模塊喚醒，進入 CONNECT。
2.IDLE下，可接收下行數據，模塊進入 CONNECT 狀態，PSM 下不接收下行數據。
3.TAU的時長是指從進入 IDLE 開始一直到 PSM 模式結束。
通過對NB-IoT模塊的多次測試，可以得出以下結論：
1、低功耗：由上圖可以看出NB-IoT模塊可以工作在3種狀態，以便節約功耗。在PSM模式下最大耗流為 5uA，在IDLE模式下大約為6mA。根據TR45.820的仿真數據，5Wh的電池每天發送200bytes的數據，預計可使用12.8年。故可用於開發置於高山荒野偏遠地區的設備。
2、強連結：在同一基站的情況下，NB-IoT可以比現有無線技術提供50-100倍的接入數。這就意味著我們可以在一個不太大的空間，放置更多設備而互相又不會有幹擾。
3、廣覆蓋：將提供改進的室內覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現有的網絡增益20dB，相當於提升了100倍覆蓋區域的能力。對於地下車庫、井蓋這些需要安裝數據採集裝置的地方，NB-IoT更加適用於使用3G/4G無線模塊或 433MHz的無線裝置的場合。
4、低成本：無論是模塊成本，還是供電、通訊運營成本都比其他無線裝置便宜。隨著NB-IoT的發展，單個連接模塊的預期價格不超過5美元，甚至會低至2美元。近期，電信發布了首個NB-IoT的包年套餐，只需要20元。