NB-IoT作为一种广域网连接技术,能把终端直接接入已广泛覆盖的蜂窝网络中,且支持良好的移动性,可满足远程抄表、移动设备追踪、智慧农业、智能停车等行业应用。到底什么NB-IOT基站,网络如何组成,数据如何传输呢? 这里先把几个术语解释下
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。
NB-IOT网络包括NB-IOT终端,NB-IOT基站,NB-IOT分组核心网,IOT连接管理平台,和行业应用服务器。需要升级现网基站支持NB-IOT业务,部署NB-IOT业务专用的EPC(CloudEdge),需要新部署IOT连接管理平台。IOT连接管理平台的功能:提供对各种传感器、SIM卡的数据采集、管理功能,同时可以把数据开放给第三方应用系统,让各种应用能快速构建自己的物联网业务。

NB-IOT基站是移动通信中组成蜂窝小区的基本单元,主要完成移动通信网和UE之间的通信和管理功能。即通过运营商网络连接的NB-IOT 用户终端设备必须在基站信号的覆盖范围内才能进行通信。基站不是孤立存在的,属于网络架构中的一部分,是连接移动通信网和UE的桥梁。基站一般由机房、信号处理设备、室外的射频模块、收发信号的天线、GPS、各种传输线缆等组成。

NB-IOT基站 通过COAP协议或者UDP协议来链接的 COAP协议:MCU(NB设备)—NB模块(UE)--eNode—核心网—IOT平台—APP 服务器—手机终端app UDP协议:MCU(NB设备)—NB模块(UE)--eNode—核心网—UDP 服务器—手机终端
基本业务:数据上报
数据上报是物联网业务中最基础的一项。 终端设备将需要上报的数据通过NB-IoT网络发送到华为物联网平台,而后北向应用通过RESTful接口获取这些数据(或平台主动推送已订阅的数据)。

流程如下:
- 南向设备采集数据、并将数据按自定义规则进行编码,例如:将温湿度实时数据编码成000102;
- 设备通过串口,以AT命令的形式,发送已编码数据到NB-IoT模组或SoftRadio模拟器,例如:发送”AT+NMGS=3,000102/r/n”;
- NB-IoT芯片/模组或SoftRadio模拟器,接收到AT命令后,将payload(例如:000102)后,自动封装为CoAP协议的消息,并发送给事先配置的华为物联网平台;
- 华为物联网平台收到数据后,自动解析CoAP协议包,根据设备profile文件,找到匹配的编解码插件,对payload(例如:000102)进行解析,解析为与设备profile中描述的service匹配的json数据,并存于平台之上;
- 应用服务器通过北向数据查询接口(RESTful)获取平台上的数据;同时也可以提前调用订阅接口,对数据变化进行订阅,则之后所有的数据变化,平台都会通过POST消息,发送到制定的服务器。
基本业务:信令下发
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。

流程如下:
- 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;
- 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;
- 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;
- 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;
- 设备收到信令,执行完毕,返回信令执行结果;
- 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。
开发者到底有哪些组件需要开发?
通过上述两个基本业务的介绍,主要是为了让开发者明白以下4个组件是如何配合完成工作的:
- 南向设备
- 设备Profile文件
- 编解码插件
- 北向服务器端应用
而开发者的主要开发工作,也就是围绕上述4个组件展开的。
羞羞的铁狼