认识NB-IoT

NB-IoT概念

物联网的无线通信技术很多,主要分为两类:一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术;另一类是LPWAN(low-powerWide-AreaNetwork,低功耗广域网),即广域网通信技术。LPWA又可分为两类:一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术;另一类是工作于授权频谱下,3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术,比如EC-GSM、LTECat-m、NB-IoT等。

窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)是在基于FDD LTE技术上改造而来的,物理层设计大部分沿用LTE系统技术,如上行采用SCFDMA,下行采用OFDM,NB-IOT可以理解为一种简化版的FDD-LTE技术。

NB-IoT发展时间轴

 

NB-IoT特点

1、覆盖广,相比传统GSM,一个基站可以提供10倍的面积覆盖

一个NB-IOT基站可以覆盖10km的范围,小县城一个基站就可以覆盖了。同时NB-IoT比LTE和GPRS基站提升了20dB的增益,能覆盖到地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方,在地下是不可能有信号打电话的,但NB-IOT仍然可以通信!

2、海量连接,200KHz的频率可以提供10万个联接

提供的连接越多,那基站就建的少,基站建的少,那就省钱!一老师同时教200个学生,另外一个老师就能带20个学生,这样在同样带1000个学生的前提下,带200个学生的老师只雇佣5个就可以,后面那样的老师就要雇佣50个。

3、低功耗,使用AA电池(5号电池)便可以工作十年,无需充电

10年不需充电!你不是在骗我吧?我的手机可是每天都要充电的!NB-IoT引入了eDRX省电技术和PSM省电模式,进一步降低了功耗,延长了电池使用时间。在PSM模式下,终端仍旧注册在网,但信令不可达,从而使终端更长时间驻留在深睡眠以达到省电的目的。eDRX省电技术进一步延长终端在空闲模式下的睡眠周期,减少接收单元不必要的启动,相对于PSM,大幅度提升了下行可达性。

什么是eDRX

DRX(Discontinuous Reception),即不连续接收。eDRX是扩展不连续接收。

如图所示,DRX的是不连续的去接受信号,大部分时间休息。举个例子,连续接收就是一个保安一天24小时不能离开工作岗位,眼睛要认真的瞪着门口看有没有异常发生。不连续接收是保安一个小时只花十分钟去看门,其他时间喝茶休息。

PSM(Power Saving Mode),即省电模式。很多物联网终端大部分时间是没有事情可以做的,抄表发一个表字就完了,干完活就可以睡大觉了。设备进入休眠状态。

总结一下,NB-IOT的省电就像一个保安工作一个小时内要休息喝茶50分钟,就这样一天才工作3小时,其他时间都在睡觉。

4、 移动性做了简化。不像我们手机,经常是在汽车上,高铁上,在高铁上打电话信号不好,是因为速度太快手机在不停的切换基站,就像接力比赛一样,接力棒接好了通话正常,接力棒丢了,通话断断续续甚至掉线。

5、半双工模式

就是我说话的是你必须听着,绝对不能插嘴!反之亦然。

NB-IOT不足

1 、部署频率是授权的,必须由运营商来部署!想自己搭建一个?在目前看来还是不行。看来想一次性投资,后面不再交钱这条路行不通。

2、 模块现在成本还是高(相对于成熟的GPRS模块,wifi模块)这个应该会随着使用量的增大而慢慢降低。

NB的型号介绍

国内做NB通信模组的厂家主要有移远和芯讯通两家。移远是国内NB-IOT模组做的最出色的一家公司,NB模组出货量排名第一,研发的NB模组型号众多,功能齐全,方案涵盖华为海思、联发科和高通。

打开移远官网:https://www.quectel.com/cn/product/list/LPWAIoTModule.htm 一目了然的就可以看到所有的NB产品。

BC95:

多为电信网络

支持AT指令

是移远最早量产的NB-IOT模组,基于海思120芯片(18年四季度开始采用150芯片)。模块价格的从当初的120元,逐渐下降到90元,60元,40元,以及到现在的35元左右。可以说,BC95模组见证了国内NB-IOT的发展历程。

BC35:

BC95的国内全网通版本

支持AT指令

BC28:

全网通

支持AT指令

华为Boudica150芯片

BC26:

全网通

支持AT指令

支持OpenCPU,可省去外围MCU

支持高速移动(80km/h~120km/h)

采用联发科的MT2625芯片

BC20:

全网通

支持AT指令

支持 AGPS 技术

集成NB-IOT和GNSS(GPS+BDS北斗)

采用MT2625芯片

BC30:

全网通

支持AT指令

NB物联网卡

1、每一个NB模块必须插有一张物联网卡才能正常通讯

2、Nb卡如同手机SIM卡,但两者不能通用,NB卡的网络是经过特殊处理的窄带网络,两者网络可以认为是平行的,没有交集。

3、NB卡是三大运营商各种生产,其分为固定IP和非固定IP,固定IP的卡只能与所固定的公网IP进行连接,非固定IP可以与任意公网IP进行连接。

4、连接的目标可以是华为、电信、移动等的物联网平台,或者是自己在其他云服务器搭建的TCP、MQTT等服务器。

OpenCPU

1. OpenCPU是基于移远模块的二次开发方案,用户可以直接在模块里开发集成应用,从而省掉外部主控MCU。OpenCPU已被广泛的用于M2M领域,例如智能家居、智能城市、资产追踪,汽车能源等领域。

2. OpenCPU与传统方案对比如下图。 在传统方案中,需要一个MCU作为主控制器,控制硬件外设,例如控制路灯的亮或灭,然后使用MCU的UART接口与标准模块进行AT指令通信,上报当前路灯状态,或接收来自远程服务器的开关灯命令。

而OpenCPU方案,可以直接在模块中编写程序控制路灯,节约硬件成本,加速应用开发。

3. OpenCPU核心系统是NB-IoT模块的软硬件结合。它内置ARM Cortex-M4处理器,构建在FreeRTOS操作系统之上,具有微内核、实时性、多任务等特点。

NB芯片本自带有一些可供输入输出的IO口使用,但由于某种原因很多第三方厂商进行芯片封装时会将其去掉,保留基础的RX、TX、VCC、GND即可完成数据的收发。如果需要控制NB芯片里的GPIO就不能使用AT指令完成,而需要通过opencup直接编写代码烧写到芯片上进行GPIO控制。此时只有BC26支持Opencup。

文章参考自:

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1606378053703379484&wfr=spider&for=pc

http://bbs.share555.com/forum.php?mod=viewthread&tid=348799

https://www.cnblogs.com/pangguoming/p/9755916.html

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