探究NB-IOT基站实现通信的原理

物联网在中国发展迅速，窄带物联网技术NB-IoT是现阶段三大运营商最受关注的物联网技术。中国政府也一直支持NB-IoT的发展应用。近日，工信部重磅发文：加快推进我国NB-IoT标准、设备、芯片、模块、测试、应用和网络发展。

一、NB-IOT物联网网络组成有哪些呢？

包括NB-IOT终端、NB-IOT基站、NB-IOT分组核心网、物联网连接管理平台和工业应用服务器。要发展NB-IOT网络，就要升级现有网络基站以支持NB-IOT服务，部署专用于NB-IOT服务的EPC（CloudEdge），并部署新的物联网连接管理平台。

物联网连接管理平台功能：为各种传感器和SIM卡提供数据采集和管理功能，可以将数据开放给第三方应用系统，让各种应用快速搭建自己的物联网服务。

二、什么是NB-IOT基站？

NB-IOT基站是构成移动通信蜂窝小区的基本单元，主要完成移动通信网络与UE之间的通信和管理功能。换句话说，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通信。

基站不是孤立存在的，而是网络架构的一部分，是连接移动通信网络和UE的桥梁。基站通常由机房、信号处理设备、室外射频模块、接收和发送信号的天线、GPS和各种传输电缆组成。

三、NB-IOT物联网基站是如何通信的呢？

通过COAP协议或UDP协议链接：

COAP协议：MCU（NB设备）-NB模块（UE）-eNode-核心网-物联网平台-APP服务器-移动终端应用

UDP协议：MCU（NB设备）-NB模块（UE）-eNode-核心网-UDP服务器-移动终端

数据上报作为物联网应用过程中最基本的一环，有5大步骤实现数据上报流程：

1、数据采集

南侧设备采集数据，按照自定义规则进行编码，例如：将温湿度实时数据编码为000102；

2、设备编码

设备将编码后的数据通过串口以AT命令的形式发送给NB-IoT模块或SoftRadio模拟器，

3、自动封装

NB-IoT芯片/模块或SoftRadio仿真器收到AT命令后，会自动将净荷封装成CoAP协议报文发送给预配置物联网平台；

4、数据收集

物联网平台收到数据后，会自动解析CoAP协议包，根据设备配置文件找到匹配的编解码器插件，解析负载，解析成与设备配置文件中描述的业务匹配的json数据；

5、数据获取

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订阅数据变更，然后平台会向所有数据变更发送POST消息。

四、总结

NB-IoT解决方案的价值在于覆盖范围广、深度大、功耗低、成本低、连接量大。由于它是在LTE的基础上开发的，所以可以通过使用许可的频段将其叠加到现有的2G/3G/LTE蜂窝网络上。

基于NB-IoT标准的优势和市场应用趋势可以看出，NB-IoT的商用条件已经成熟，整个产业链马上就会被触发。运营商、设备供应商、芯片制造商和终端制造商都在为商用做准备。

NB-IoT的应用场景和市场极其广泛和分散，涵盖智慧城市（智慧电表、智慧水表、智慧路灯）、智慧交通、智慧环境、SMAR能源灯、智能插座等）、消费电子、物品跟踪、工业控制、农业监测、安全和零售等领域预计将颠覆传统行业。但是，在前进的过程中，要打破各行业进入壁垒的“隐形”壁垒并非易事。同时，要建立NB-IoT商业模式，如何加快合作伙伴生态圈的建立，解决互操作性和一致性问题，也是一个持续的考验。