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　　如果说NB-IoT是窄带物联网，再来个NB-IoT的部署图，可能直接把入门者弄懵，其实NB-IoT是一个比较容易理解的技术，来，直接上图。

　　没错，这就是地球人都知道的SIM卡，简单的说，NB-IoT就是低配版的2G/3G/4G/5G，他们有很多相似之处: 使用运营商的基站通信，得给运营商交月租或者流量费 可以发短信 可以上网

　　但是NB-IoT卡不支持语音通话，毕竟是“窄带物联网”，速率比较慢，NB-IoT最高速率也就250kbps,和5G相比，只能说是丐版5G了。

　　实际上，NB-IoT使用的通信频段就是2G的通信频段。

　　从上图可以看到，电信的NB-IoT频段全部集中在870-885MHz，这个频段就是之前电信的2G频段，电信2G用户很少，所以电信的2G直接全部退网了，把所有2G频段都转给NB-IoT使用了；电信的NB-IoT通信频段比移动和联通都有优势，因为通信频率越低，信号衰减越小，传输距离越远，基站部署成本越低；不过电信比较任，使用电信的NB-IoT卡，必须绑定电信的IoT云平台，使用不太方便。移动由于2G用户较多，全部退网2G影响比较大，移动只能把部分2G频段转给NB-IoT，还有部分频段继续用在2G。随着将来2G全部退网，NB-IoT会全面替换2G。

　　NB-IoT能全面替换2G，那一定有过人之处了。NB-IoT是为了适用物联网需求专门定制的，相比2G，NB-IoT具有以下特点： 低功耗：物联网很多设备只能电池供电，更喜欢低功耗，下文会进一步说明NB-IoT是如何实现低功耗的； 低速率：速率高了耗电高，为了低功耗，只能牺牲点速率了； 大连接：当前2G/3G/4G网络，单个基站能够接入的手机终端个数其实并不多，在人多的密集场合，还是会出现手机没有信号的情况（不要说自己没遇到过，那是因为人还不够多）。物联网的特点之一是设备数量巨多，而NB-IoT设计的目标就是海量连接，NB-IoT能够实现海量连接不是因为NB-IoT的技术有多NB，而是利用了物联网设备很多时候都在休眠的特，休眠的设备根本就没占用连接嘛； 低成本：NB-IoT整个生态，包括NB-IoT模组，NB-IoT流量收费，NB-IoT基站都是奔着低成本设计的； 强覆盖：NB-IoT信号覆盖比2G强，别问为什么强，问就是源码先生也不太懂。华体会最新首页

　　基于NB-IoT以上特点，NB-IoT比较适合节点数量多，但传送数据量不大，功耗低(电池供电)的场景，比如路灯、水表，烟感，共享单车等；当然供电不是问题的场景，使用NB-IoT也是可以的，还可以获得更好的实时。

　　使用NB-IoT，主要就是使用它上网的功能，也就是TCP/UDP通信。这里的Hello World是实现NB-IoT的UDP通信，即NB-IoT作为UDP客户端，发送数据到UDP服务器，并接收服务器返回的消息，准备材料如下 NB-IoT模组一个(BC28模组) NB-IoT卡一张(移动的卡) 本地PC电脑一台+串口调试软件 USB转串口(TTL)线 具有公网IP的电脑一台(阿里云ECS)

　　把NB-IoT卡插入NB-IoT模组

　　然后通过AT操作/控制NB-IoT模组（AT指令是以回车结尾的字符串，大多数通信模组如NB-IoT模组、4G模组都支持以AT指令的方式操作模组）；PC机通过USB转串口（TTL）连接NB-IoT模组的RX、TX、GND引脚，在PC运行“串口调试软件”打开COM口，可以发送AT指令给NB-IoT模组。

　　因为NB-IoT使用的是运营商的网络，运营商的网络是公网访问的，所以必须建立公网UDP服务器才行。这里用阿里云ECS服务器（Ubuntu系统），在服务器运行如下命令可以建立UDP服务器。

　　BC28模组建立UDP套接字，并上报数据到UDP服务器的AT指令如下

　　在服务器的nc命令中，可以看到收到来自NB-IoT的Hello字符串；

　　服务器下行数据给NB-IoT设备，在nc命令行手动输入”World”并回车

　　NB-IoT模组会实时收到服务器的回应

　　输入AT指令读取服务器回应的内容

　　所谓的低功耗，本质都是靠通信模组的休眠实现的，因为休眠时基本是不耗电的，LoRaWAN、NB-IoT莫不如此。NB-IoT有三种模式支持不同的场景：

　　PSM模式NB-IoT模组处于休眠状态，当设备没有数据要发送时，模组自动进入PSM状态；当设备有数据要发送时，模组自动退出PSM状态，然后执行发送任务，发送完毕后再自动进入PSM状态。PSM模式下，模组需要配置的关键参数有： Active-Time：当模组发送数据完毕，经过Active-Time时间后，模组自动进入PSM状态；Active-Time可取值范围0-1860秒； Periodic-TAU：Periodic tracking area updating是基站/运营商核心网要求的NB-IoT周期上报的数据包，类似心跳包，如果NB-IoT设备长久休眠且不上报数据，移动核心网就无法知道NB-IoT设备的状态了，所以基站/运营商核心网要求NB-IoT设备每隔TAU时间，必须上报依次自己的状态。3GPP协议规定Periodic-TAU默认为54min，最大可达310hr。

　　Active-Time和Periodic-TAU这两个参数，完全由NB-IoT设备自行配置吗？不是，这两个值是设备端和运营商核心网协商决定的，一般是NB-IoT设备先上报自己期望的Active-Time和Periodic-TAU值给核心网，核心网再根据当前网络整体状况权衡，并下发最终的Active-Time和Periodic-TAU给NB-IoT设备。

　　PSM模式下，有以下要点： 当设备进入PSM状态，无法接收服务器下行的数据，所以PSM模式只适用于设备主动上报数据的场景（如水表电表），不适用于服务端实时控制设备的场景（如共享单车） 设备上报数据后的Active-Time时间内，可以认为设备处于连接状态，此时服务器下发数据给设备，设备是可以接收到的 设备建立TCP连接后进入PSM状态，TCP连接依旧不会失效，下次发送TCP数据时，不需要手动再次建立TCP连接，可以直接发送TCP数据，这是因为虽然设备进入PSM状态，但是核心网依然保存着TCP连接所有的上下文数据 当设备处于PSM状态时，如果要上报数据，可以直接使用AT命令发送数据，模组会自动退出PSM，不需要手动发送“激活”指令

　　DRX模式下，NB-IoT设备每隔DRX周期会主动监听一次寻呼信道，检查是否有下行业务到达，而且DRX周期比较短（取值范围为：1.28s，2.56s，5.12s 或者10.24s），所以DRX模式下的设备可以实时接收服务器下发的命令。由于NB-IoT模组需要不停监听寻呼，这种模式比较耗电。

　　DRX周期一般由运营商核心网决定，核心网会下发DRX周期给NB-IoT设备，设备按照DRX周期监听寻呼即可。

　　eDRX是DRX模式的扩展，它是PSM和DRX的组合，兼顾低功耗和实时。

　　如上图，每个eDRX的周期的开始时候，有一个PTW（寻呼时间窗口），在PTW时间内，设备处于同DRX一样的模式，超过PTW时间内，设备处于同PSM一样的模式。

　　另外，运营商核心网在PTW窗口外接收到下行数据包，会缓存数据包（对每个设备只能缓存一条），进入PTW时间窗口内时再转发数据包给NB-IoT设备。

　　前面的Hello World简单演示了NB-IoT使用UDP通信的流程，但是基于原生的UDP构建应用程序会很麻烦，一般还需要定义应用层协议，NB-IoT常用的应用层协议是CoAP（官网：https://coap.technology）。CoAP（Constrained Application Protocol）按照字面理解，这是专门为资源受限的IoT设备定制得应用层协议，它的传输层默认使用UDP，UDP比TCP更省资源，且IoT设备休眠后会影响TCP的长连接，UDP更适合IoT场景。

　　CoAP和HTTP有很多相似之处，比如访问资源的URI和大家熟知的网址格式一致：

　　CoAP也使用请求/应答的通信模式：客户端发送一个请求，服务器返回一个响应hth官网首页。

　　CoAP的消息格式如下

　　上图中0xFF之前为CoAP的头部(对应HTTP的头部)，中0xFF之后的Payload是要上传的数据（对应的HTTP的Body）。CoAP也使用HTTP REST风格的接口，预定义了4种请求： GET方法——用于获得某资源 POST方法——用于创建某资源 PUT方法——用于更新某资源 DELETE方法——用于删除某资源

　　CoAP的细节请阅读标准文档(https://tools.ietf.org/html/rfc7252),**按照HTTP的思路理解CoAP即可**。

　　不少NB-IoT模组内置了CoAP协议，这样通过AT指令就可以直接完成CoAP交互了。