NBIOT模块学习总结

一、NBIOT网络架构

这里使用华为开发者社区提供的信息来看NB-IoT端到端架构全貌。
1）UE（终端）与eNB/EPC（基站）之间：基于NB-IoT技术进行通信，分为AS和NAS，这部分基本完全由芯片实现。
2）UE与IoT云平台之间：一般使用CoAP/MQTT等物联网专用的应用层协议进行通信，主要是考虑了NB-IoT UE的硬件资源配置一般很低，不适合使用HTTP/HTTPs等复杂的协议。
3）IoT云平台与第三方应用服务器之间：由于两者的性能都很强大，且要考虑带宽、安全等诸多方面，因此一般会HTTPs/HTTP等应用层协议进行通信。
二、NBIOT模块工作模式
NBIOT模块默认有三种工作状态如下：
1. Connected(连接态)
模块注册入网后处于该状态，可以发送和接收数据，无数据交互超过一段时间后会进入Idle模式，时间可配置。
2. Idle(空闲态)
可收发数据，且接收下行数据会进入Connected状态，无数据交互超过一段时会进入PSM模式，时间可配置。空闲状态可配置执行DRX或eDRX模式。

DRX：discontinuous reception，不连续接收模式。对下行业务时延要求高，如路灯。

eDRX：Extended idle mode DRX，扩展不连续接收模式。对下行业务时延有较高要求，可根据设备是否处于休眠状态缓存消息或者立即下发消息，如智能穿戴设备。
3. PSM(节能模式)
此模式下终端关闭收发信号机，不监听无线侧的寻呼，因此虽然依旧注册在网络，但信令不可达，无法收到下行数据，功率很小。
持续时间由核心网配置(T3412)，有上行数据需要传输或TAU周期结束时会进入Connected态。
NB-IoT三种工作状态一般情况的转换过程可以总结如下：
1） 终端发送数据完毕处于Connected态，启动“不活动计时器”，默认20秒，可配置范围为1s~3600s；
2） “不活动计时器”超时，终端进入Idle态，启动活动定时器(Active-Timer【T3324】)，超时时间配置范围为2秒~186分钟；
3） Active-Timer超时，终端进入PSM状态，在此状态中，终端不进行寻呼，不接受下行数据，处于休眠状态，当终端处于PSM态时，也可以通过主动发送上行数据令终端回到激活态；
4）TAU Timer从终端进入空闲态时便开始计时，TAU周期结束时进入Connected态，TAU周期【T3412】配置范围为54分钟~310小时。
三、AT指令
NB-IoT的中文指令集,基于BC95 657 SP2版本翻译的。
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AT 命令 描述 实现的状态
3GPP Commands (27.007)
AT+CGMI 查询制造商 ID B350+
AT+CGMM 查询模块型号 B350+
AT+CGMR 查询固件版本 B350+
AT+CGSN 查询模块序列号 B350+
AT+CEREG 查询网络注册状态 B350+
AT+CSCON 查询信号连接状态 B350+
AT+CLAC 列出可用命令 B350+
AT+CSQ 获取信号强度 B350+
AT+CGPADDR 显示 PDP 地址 B350+
AT+COPS 选择接入的网络 B350+
AT+CGATT PS 连接或分离 B350+
AT+CGACT 激活或停用 PDP 上下文 B657SP1+
AT+CIMI 查询国际移动设备身份码 B350+
AT+CGDCONT 定义一个 PDP 上下文 B350+
AT+CFUN 设置终端功能 B350+
AT+CMEE 报告移动终端错误 B600+
AT+CCLK 返回当前日期和时间 B656+
AT+CPSMS 省电模式设置 B657SP1+
AT+CEDRXS eDRX 设置 B657SP1+
AT+CEER 扩展错误报告 B657SP1+
AT+CEDRXRDP eDRX 阅读动态参数 B657SP1+
AT+CTZR 时区报告 B657SP1+
ETSI Commands（正在开发中）
AT+CSMS 选择短消息服务 B657SP1+
AT+CNMA 模块消息提醒 B657SP1+
AT+CSCA 服务中心地址 B657SP1+
AT+CMGS 发送短消息 B657SP1+
AT+CMGC 发送短信命令 B657SP1+
AT+CSODCP 通过控制层发送原始数据 B657SP1+
AT+CRTDCP 通过控制层传送终端数据 B657SP1+
General Commands 通用命令
AT+NMGS 发送消息到 CDP 服务器 B350+
AT+NMGR 接收 CDP 服务器消息 B350+
AT+NNMI 接收消息标志 B350+
AT+NSMI 发送消息的标志 B350+
AT+NQMGR 查询接收到的消息量 B350+
AT+NQMGS 查询发送的消息量 B350+
AT+NMSTATUS 信息注册状态 B657SP1+
AT+NRB 模块重启 B350+
AT+NCDP 配置和查询 CDP 服务器设置 B350+
AT+NUESTATS 获取的操作统计 B350+
AT+NEARFCN 指定搜素频率 B350+
AT+NSOCR 创建 Socket B350+
AT+NSOST 发送数据 B350+
AT+NSOSTF 发送有标记数据 B656+
AT+NSORF 接收命令 B350+
AT+NSOCL 关闭 Socket B350+
+NSONMI 指示 Socket 消息到达(只响应) B350+
AT+NPING 测试 IP 网络连接到远程主机 B350+
AT+NBAND 设置频段 B600+
AT+NLOGLEVEL 设置日志级别 B600+
AT+NCONFIG 配置模块的功能 B650+
AT+NATSPEED 配置 UART 端口波特率 B656+
AT+NCCID 卡片识别 B657SP1+
AT+NFWUPD 通过 UART 更新固件 B657SP1+
AT+NRDCTRL 控制无线配置 B657SP1+
AT+NCHIPINFO 读取系统信息 B657SP1+
Temporary Commands 临时命令
四、NBIOT的联网过程

NB模组UDP数据发送

1）开机/重启，模块已经正常启动；
2）AT+NBAND? 查看当前频段信息，确定是否和模块型号对应；
3）AT+NBAND=5 电信模块，设置频段为850MHZ；
4）AT+NRB 重启模块；
5）AT+NBAND? 再次查询模块频段信息，确认设置成功；
6）AT+NCONFIG? 查询配置信息，主要包括自动连接使能配置信息，默认使能；
7）AT+CFUN? 模块是否处于全工作模式，打开射频电路，搜索信号，如果返回0，请确定AUTOCONNECT值是否为TRUE，以及是否安装NBIOT专用SIM卡；
8）AT+CIMI 查询IMSI信息，如果返回具体数值，说明已经正常识别SIM卡；
9）AT+CSQ 查询信号强度，返回的第一个数值代表信号强度，0-31代表有信号，数值越大信号越强，99代表没有NBIOT网络信号，第二个参数还没有实施，一直为99；
10）AT+NUESTATS 查询模块状态；
11）AT+CGATT? 查询是否模块附着成功，返回1代表成功；
12）AT+CEREG? 查询网络注册状态，第二个数值返回1代表：网络注册成功，返回2代表：正在注册网络，注册时间和信号强度有关；
13）AT+CSCON? 查看模块工作的连接状态，第二个返回数值代表模块的工作状态，1代表CONNECT连接状态，0代表IDLE睡眠状态，如果没有数据交互，在CONNECT状态持续20秒，之后进入IDLE状态；如果仍然没有数据交互，10秒之后从IDLE状态进入PSM深度睡眠状态，此时模块不在接收任何下行数据，如果需要下行传输数据必须在CONNECT 和 IDLE状态下进行；
14）AT+NSOCR=DGRAM,17,5683,1 创建UDP SOCKET 传输信道，DGRAM和17固定，5683代表本地端口号，1代表使能接收下行数据；最多可创建7个SOCKET传输信道，返回数值代表信号ID号，在发送和接收数据时需要指定；
15）AT+NSOST=0,…,####,3,303132 发送UDP数据，0代表UDP SOCKET信道ID，…代表远程服务器的IP地址（公网IP地址），####代表远程服务器端口号，3代表发送的字符个数（发送了3个字符），303132代表“012”3个hex表示的字符；返回值代表成功从0信道发送了3个字节的数据（我这里测试发送了74个字节）；
16）+NSONMI:0,67 信息代表模块接收到新的数据，需要读取，如果不及时读取，接收到下一条数据，将不会主动上报该信息；但可以连续读取；0代表 UDP SOKECT信道，67代表有67个字节数据需要读取；
17)AT+NSORF=0,3 读取数据；0代表UDP SOCKET 信道，3代表需要读取数据字节长度；需要从返回值中提取出有效数据303132，代表字符“012”;
18）AT+NSOCL=0 关闭UDP SOCKET 传输信道；
五、NBIOT的数据收发过程