nbiot模块怎么用？NB-IOT使用小结

zenan109

一、NB-IOT简介

　　万物互联的时代正以极其迅速的脚步走进我们的生活，据估计2020年大约有500亿台设备连接到互联网。而实现万物互联的基础之一在于安全、可靠的数据传输。随着5G技术方案逐渐落地，世界各地巨头支持的NB-IoT(窄带蜂窝物联网)首当其冲无疑是物联网无比渴望的一个强有力的蜂窝基础网络，市场前景广阔，应用场景丰富。NB-IoT或将成为最热的创客发展方向。

　　NB-IoT(Narrowband Internet of Thing)采用超窄带、重复传输、精简网络协议等设计，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。该解决方案具有诸多优势：

　　覆盖广且深：比GPRS覆盖增强20dB+;

　　低功耗：基于AA电池，使用寿命可超过10年;

　　低成本;

　　强连接：50k+用户容量/200kHz小区。

　　NB-IoT技术的六大主要应用场景恰恰是现有移动通信很难支持的场景，包括位置跟踪、环境监测、智能泊车、远程抄表、农业和畜牧业这些场景。市场研究公司Machina预测，NB-IoT未来将覆盖25%的物联网连接。

　　二、调研过程

　　调研所需的NB-IoT模块采购于上海移远通信技术股份有限公司 ，由于我们SIM卡电信合作方较积极，而且公司附近已布置电信NB-IoT基站，故采购了一款适用于电信的模块。

　　浏览资料发现，NB-IoT当前各运营商支持的频段主要由以下3中：电信支持 800MHz(实际上该频段处于 BC95-B5 的 850MHz 频段范围内)，移动支持 900MHz，联通支持 900MHz 和 1800MHz。要使其与电信的频段相匹配，故用Code Loader User Guide工具更新最新固件BC95HA-02-STD_850。

　　更新完固件之后，需插上SIM卡，然后写IMEI号，过程如下：先执行 AT+CFUN=0 命令，然后再执行 AT+NTSETID=1,……设置 IMEI 号。设置后执行 AT+CGSN=1 查询是否设置成功。IMEI 号只能设置一次。(IMEI 号获取：模块标签上写的 IMEI )。

　　BC95 模块从 B656 版本开始增加了扰码(Scrambling)控制功能，此功能可通过 AT 命令进行控制。模块出厂默认开启此功能，此时基站(Base Transceiver Station)也需要开启扰码功能，否则模块搜不到信号，无法连接基站。若关闭扰码功能，此时基站也需要关闭扰码功能，模块才可连接基站。由于不知基站是否开启扰码功能，故在接下来步骤之前，进行了这两种尝试，确定其状态。

　　接下来的步骤是附着网络，具体过程如下：

　　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//使用手册上的状态是+CSCON:0,1

　　OK

　　附着网络之后，便可以发送消息了。消息的发送可以有2种方式：1、CoAP Messages 2、UDP Messeages。由于之前有过SIM800A的调试经验，并且手上可以搭建现成的UDP服务器，故采用了方式二的方式，具体过程如下：

　　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工作状态有如下特点：

　　1.三种连接状态下，均可发送上行数据(CoAP/UDP);IDLE 下发送数据，模块会进入 CONNECT 状态SM 下发送是数据会唤醒模块，进入 CONNECT，或者当 TAU 超时，模块唤醒，进入 CONNECT。

　　2.IDLE下，可接收下行数据，模块进入 CONNECT 状态，PSM 下不接收下行数据。

　　3.TAU的时长是指从进入 IDLE 开始一直到 PSM 模式结束。

　　通过对NB-IoT模块的多次测试，可以得出以下结论：

　　1、低功耗：由上图可以看出NB-IoT模块可以工作在3种状态，以便节约功耗。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。

　　2、强链接：在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。这就意味着我们可以在一个不太大的空间，放置更多设备而互相又不会有干扰。

　　3、广覆盖：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。

　　4、低成本：无论是模块成本，还是供电、通讯运营成本都比其他无线装置便宜。随着NB-IoT的发展，单个连接模块的预期价格不超过5美元，甚至会低至2美元。近期，电信发布了首个NB-IoT的包年套餐，只需要20元。