HACK實驗室 發表於 2020-05-03 09:26:00
先來聊聊概念
窄帶物聯網（Narrow Band Internet of Things, NB-IoT）成為萬物網際網路的一個重要分支。NB-IoT構建於蜂窩網絡，只消耗大約180KHz的帶寬，可直接部署於GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡，以降低部署成本、實現平滑升級。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。
NB-IOT的4大特點
超強覆蓋：相比現有的GSM、寬帶LTE等網絡覆蓋增強了20dB，信號的傳輸覆蓋範圍更大，能覆蓋到深層地下GSM網絡無法覆蓋到的地方。
超低功耗：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。
超大連接：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。
超低成本：目前最便宜的模塊不到30塊錢，未來大量鋪開後會更低。
NB-IOT的使用
NB-IOT有三種工作模式，分別是：DRX（Discontinuous Reception）非連續接收模式、eDRX（extended DRX）擴展非連續接收模式、PSM(Power Saving Mode)省電模式。下圖為NB-IOT的聯網過程：
具體的操作AT指令記錄（UDP）：
1）開機/重啟，模塊已經正常啟動；
2）AT+NBAND? 查看當前頻段信息，確定是否和模塊型號對應；
3）AT+NBAND=5 電信模塊，設置頻段為850MHZ；
4）AT+NRB 重啟模塊；
5）AT+NBAND? 再次查詢模塊頻段信息，確認設置成功；
6）AT+NCONFIG? 查詢配置信息，主要包括自動連接使能配置信息，默認使能；
7）AT+CFUN? 模塊是否處於全工作模式，打開射頻電路，搜索信號，如果返回0，請確定AUTOCONNECT值是否為TRUE，以及是否安裝NBIOT專用SIM卡；
8）AT+CIMI 查詢IMSI信息，如果返回具體數值，說明已經正常識別SIM卡；
9）AT+CSQ 查詢信號強度，返回的第一個數值代表信號強度，0-31代表有信號，數值越大信號越強，99代表沒有NBIOT網絡信號，第二個參數還沒有實施，一直為99；
10）AT+NUESTATS 查詢模塊狀態；
11）AT+CGATT? 查詢是否模塊附著成功，返回1代表成功；
12）AT+CEREG? 查詢網絡註冊狀態，第二個數值返回1代表：網絡註冊成功，返回2代表：正在註冊網絡，註冊時間和信號強度有關；
13）AT+CSCON? 查看模塊工作的連接狀態，第二個返回數值代表模塊的工作狀態，1代表CONNECT連接狀態，0代表IDLE睡眠狀態，如果沒有數據交互，在CONNECT狀態持續20秒，之後進入IDLE狀態；如果仍然沒有數據交互，10秒之後從IDLE狀態進入PSM深度睡眠狀態，此時模塊不在接收任何下行數據，如果需要下行傳輸數據必須在CONNECT 和 IDLE狀態下進行；
14）AT+NSOCR=DGRAM,17,5683,1 創建UDP SOCKET 傳輸信道，DGRAM和17固定，5683代表本地埠號，1代表使能接收下行數據；最多可創建7個SOCKET傳輸信道，返回數值代表信號ID號，在發送和接收數據時需要指定；
15）AT+NSOST=0,…,####,3,303132 發送UDP數據，0代表UDP SOCKET信道ID，…代表遠程伺服器的IP位址（公網IP位址），####代表遠程伺服器埠號，3代表發送的字符個數（發送了3個字符），303132代表「012」3個hex表示的字符；返回值代表成功從0信道發送了3個字節的數據；
16）AT+NSONMI:0,67 信息代表模塊接收到新的數據，需要讀取，如果不及時讀取，接收到下一條數據，將不會主動上報該信息；但可以連續讀取；0代表 UDP SOKECT信道，67代表有67個字節數據要讀取；
17)AT+NSORF=0,3 讀取數據；0代表UDP SOCKET 信道，3代表需要讀取數據字節長度；需要從返回值中提取出有效數據303132，代表字符「012」;
18）AT+NSOCL=0 關閉UDP SOCKET 傳輸信道；
總結
筆者最近在做NB-IOT相關設計應用在野外的一些傳感器信號的遠程採集，在目前的無線通訊模式中，2G-GSM目前在該領域的保有量最大，但是存在一些問題，比如功耗比較大、在一些基站相對距離遠的地方信號差，並且存在未來2G被取代的危機。4G也同樣存在一些問題，比如功耗比較大、成本比較高等。
在這種情況下NB-IOT就有了得天獨厚的優勢，特別是在數據量比較少的應用場景下，如果有這種需求的朋友可以使用NB-IOT這種新的無線傳輸模式，我想它會給大家帶來很多驚喜。
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