NB

第一章 NB-IOT宝宝的成长故事

1.1 初次相见NB宝宝

• 大家都知道WiFi（能上网），蓝牙（能传图连接鼠标耳机），ZigBee（工厂内听说过），但是对时下比较火的低功耗广域网络（LPWAN）总是模模糊糊，今天我们来讲讲LPWAN家族里的大娃：NB-IoT宝宝的成长故事。
• NB-IoT即窄带物联网（Narrow Band-Internet of Things），具有低成本、低功耗、广覆盖、海量连接等特点，定位于运营商级、基于授权频谱的低速率物联网市场，在位置跟踪、环境监测、智能泊车、远程抄表、农业和畜牧业等领域拥有广阔的应用前景。
• NB-IoT的诞生并非偶然，其寄托着电信行业对物联网市场的憧憬。近10年来，由于传统的2G/3G/4G网络并不能满足物联网设备低功耗、低成本的要求，大部分物联网设备在连接时主要使用WiFi、蓝牙等免费技术，电信运营商很难从中获利。说白了也就是经济推动了技术的发展。

1.2 NB-IoT关键技术

• NB-IoT系统的传输带宽和LTE系统的一个物理资源块的载波带宽相同，都是 180kHz，这使得NB-IoT系统能够与传统LTE系统很好地兼容。
• NB-IoT系统的系统带宽和GSM系统的载波带宽相同，都是200kHz，这使得NB-IoT系统可以在GSM系统的频谱中实现无缝部署，对运营商重耕2G网络频谱提供了先天的便利性。
• NB-IoT将系统带宽收窄至200kHz，将有效降低NB-IoT用户终端射频芯片的复杂度，进一步降低芯片成本及开发复杂度。

1.3 NB-IoT网络架构

华为提供NB-IoT端到端解决方案的支持，提供多种开放能力供合作伙伴快速集成应用。提供海思的NB-IoT芯片，基站网络和Ocean Connect连接管理平台。开发者可以根据芯片/模组开发手册进行终端的开发，基于IoT平台进行APP Server开发。
● Device：NB-IoT终端（如智能水表、智能气表等）通过空口连接到eNodeB。
● eNodeB：主要承担空口接入处理和小区管理等相关功能，通过S1-lite接口与IoT核心网进行连接，将非接入层数据转发给高层网元处理。
● IoT Core：承担与终端非接入层交互的功能，将IoT业务相关数据转发到IoT平台进行处理。
● IoT Platform：IoT联接管理平台汇聚从各种接入网得到的IoT数据，根据不同类型转发给相应的业务应用进行处理。
● APP Server：是IoT数据的最终汇聚点，根据客户的需求进行数据处理等操作。

第二章 NB模组实战演练

2.1 NB模组开机流程

步骤	执行
step1	模组上电，初始化USIM卡
step2	搜索小区信号
step3	附着到NB网络，进入connect状态
step4	激活PDN,获得IP地址，建立PDN承载
step5	建立用户数据链接，收发用户数据
step6	一段时间无数据交互后，依次进入Drx(Idle)、PSM状态
step7	等待上发用户数据，或TAU（跟踪区域更新）再进入connect状态

在模组进入PSM状态后IP地址会保留，若PSM状态时模组请求发送数据，模组会转化为connect状态，但模组不会重新获取IP，还是以之前的IP发送数据。即：模组上电成功获取IP后，任何时刻查询其IP地址都是同样的IP值。

2.2 NB模组UDP数据发送测试

• 以下为NB模组（利尔达和移远都可以）测试步骤，方框内为发送相应指令后，NB模组返回的数据；

第一步：开机/重启，模块已经正常启动！

REBOOTING
REBOOT_CAUSE_APPLICATION_AT
Neul
OK

第二步：AT+NBAND? 查看当前频段信息，确定是否和模块型号对应，默认移动/联通 8，电信模块需要将NBAND设置为5，之后重启模块

第三步：AT+NBAND=5 电信模块，设置频段为850MHZ

第四步：AT+NRB 重启模块

REBOOTING
REBOOT_CAUSE_APPLICATION_AT
Neul
OK

第五步：AT+NBAND? 再次查询模块频段信息，确认设置成功

+NBAND:5
OK

第六步：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

+NCONFIG:AUTOCONNECT,TRUE // 自动连接网络
+NCONFIG:CR_0354_0338_SCRAMBLING,TRUE 开启了扰码功能
+NCONFIG:CR_0859_SI_AVOID,TRUE
+NCONFIG:COMBINE_ATTACH,FALSE
+NCONFIG:CELL_RESELECTION,FALSE
+NCONFIG:ENABLE_BIP,FALSE
OK

第七步：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

+CFUN:1
OK

第八步：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

460111176314533
OK

第九步：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

+CSQ:21,99
OK

第十步：AT+NUESTATS 查询模块状态

Signal power:-842
Total power:-718
TX power:-32768
TX time:0
RX time:2472
Cell ID:79044177
ECL:255
SNR:-16
EARFCN:2506
PCI:3
RSRQ:-148
OK

第十一步：AT+CGATT? 查询是否模块附着成功，返回1代表成功；网络分为测试网络和商用网，SIM也分为测试卡和商用卡，确保一一对应才能附着成功，具体网络信息和SIM卡信息可跟运营商确认

+CGATT:1
OK

第十二步：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

+CEREG:0,1
OK

第十三步：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

+CSCON:0,0
OK

第十四步：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

0
OK

第十五步：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（我这里测试发送了74个字节）

AT+NSOST=0,54.223.248.94,9502,74,FFAAD0D00000490F3836353335323033303030313031390000041F0000000000000000026B44F8FCF700F1000000020018020A6C002600004D380000000000000000000200000644628E
0,74
OK

1.如果远程服务端接收模块发送的数据，必须在30s = ( CONNECT状态20s + IDLE状态10s )
之内发送下行数据，否则在没有数据交互的情况下模块会进入PSM深度睡眠状态，将
无法再接收到任何下行数据，但是此时模块仍然可以再次发送数据；
2.模块可以在CONNECT + IDLE + PSM任何状态下发送数据，只能CONNECT + IDLE 状态下
接接收数据；
3.只需要执行一次AT+NSOCR命令创建UDP SOCKET信道，之后任何模式下直接执行
AT+NSOST发送数据

第十六步：+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个字节数据需要读取。

+NSONMI:0,67

第十七步：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”

0,54.223.248.94,9502,67,FFAAD1D10000430F3836353335323033303030313031390000015E8569078F03C000000002000801C1000000030012000000140000003C000003C20000000400080198,0
OK

1．+NSONMI主动上报信息说明，如果模块接收到多包数据，但是没有使用AT+NSORF 命令读取数据，那么只会在第一次接收到数据时上报 +NSONMI 信息，此后不在主动上报，直到执行 AT+NSORF 读取数据之后才会上报。

第十八步：AT+NSOCL=0 关闭UDP SOCKET 传输信道

OK

2.3 NB-IoT COAP通信

2.3.1 名词解释

• 南向设备：开发者自行开发的终端硬件设备（包含多个传感器和MCU）。
• 北向应用：开发者自行开发的服务端应用（基于华为OceanConnect物联网平台提供的RESTful接口）。
• NB-IoT：窄带物联网，华为等公司主推的物联网通讯用蜂巢网络。
• NB芯片/模组：类似于3G/4G通信模组，将设备端数据打包发送到指定平台的硬件模块。
• SoftRadio：用于模拟NB模组、基站、核心网的PC端软件，可用于在缺乏NB模组和NB实网环境时的设备对接调试。
• OceanConnect：华为物联网全联接平台，南向设备和北向应用通过该平台交换数据和信令。
• 设备Profile文件：描述设备“是什么”、“能干什么”的json格式文件，上传到OceanConnect平台（上传时是zip包格式），设备绑定平台和提供服务的关键配置文件。
• 编解码插件：用来对NB设备上报的数据进行解码，同时对下发给NB设备的信令进行编码的插件，对接前需上传到OceanConnect平台。

2.3.2 数据上报

概念：信令下发是另一个物联网的基本业务。应用服务器通过物联网平台，发送信令到南向设备，而设备也将做出一些对应的响应。

流程：
1. 应用创建信令(命令的相关项需要和设备Profile中的描述一致)，发送到平台；
2. 如果平台判断设备在线，则立即下发信令；如果平台判断设备离线，则 信令将缓存于平台的数据库中；
3. 南向设备在某时刻上报数据，平台收到数据后，将检索对应设备在数据库中是否存在有效未下发的信令，如有，则下发该信令；
4. 信令通过编解码插件进行编码（json到16进制码流），并被发送到设备端；
5. 设备收到信令，执行完毕，返回信令执行结果；
6. 平台收到上述执行结果，通过编解码插件的解析，获取信令执行的结果，修改对应的信令状态。

2.3.3 信令下发

概念：信令下发是另一个物联网的基本业务。应用服务器通过物联网平台，发送信令到南向设备，而设备也将做出一些对应的响应。

流程：
1. 应用创建信令(命令的相关项需要和设备Profile中的描述一致)，发送到平台；
2. 如果平台判断设备在线，则立即下发信令；如果平台判断设备离线，则信令将缓存于平台的数据库中；
3. 南向设备在某时刻上报数据，平台收到数据后，将检索对应设备在数据库中是否存在有效未下发的信令，如有，则下发该信令；
4. 信令通过编解码插件进行编码（json到16进制码流），并被发送到设备端；
5. 设备收到信令，执行完毕，返回信令执行结果；
6. 平台收到上述执行结果，通过编解码插件的解析，获取信令执行的结果，修改对应的信令状态。

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