什么是NB（门磁） IoT技术？

NB IoT技术简介

诞生背景

随着智能城市、大数据时代的来临，无线通信将实现万物连接， 然而这些连接大多通过蓝牙、Wi-Fi等短距通信技术承载，但非运营商移动网络。为了满足不同物联网业务需求，根据物联网业务特征和移动通信网络特点，3GPP根据窄带业务应用场景开展了增强移动通信网络功能的技术研究以适应蓬勃发展的物联网业务需求。在此背景下，一种名为窄带物联网（Narrow Band Internet of Things, NB-IoT）技术应运而生。

功能特点

NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT只消耗大约180KHz的频段，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，支持待机时间短、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

因此，NB-IOT和移动通信（2/3/4/5G）的区别和特点主要如下：

• 覆盖广，相比传统GSM，一个基站可以提供10倍的面积覆盖。
• 海量连接，每小区可达10万连接，可以比现有无线技术提供50~100倍的接入数。
• 低功耗，使用AA电池（5号电池）便可以工作十年，无需充电。
• 更低的模块成本，企业预期的单个接连模块不超过5美元。
• 安全性：继承4G网络安全能力，支持双向鉴权以及空口严格加密，确保用户数据的安全性。
• 稳定可靠：能提供电信级的可靠 性接入，有效支撑 IoT 应用和智慧城市解决方案.

核心技术

 

NB-IoT比起GPRS来说，最大的特点是低功耗。除了本身NB-IoT的传输速率比较低以外，NB-IoT引入了eDRX省电技术和PSM省电模式，也是省电的主要原因。

在PSM模式下，NB-IoT终端仍旧注册在网，但不接受信令，从而使终端更长时间驻留在深睡眠以达到省电的目的。

另外eDRX省电技术延长终端在空闲模式下的睡眠周期，减少信号接收单元不必要的启动。总的来说，这些措施就是让终端的睡眠时间更多，睡眠质量更好，从而功耗也就更低。

 

应用场景

对于远距离高速数据传输，LTE网络以及未来的5G网络可以满足这方面的需求;而对于远距离低速数据传输，特别是非实时低频次数据传输，则是NB-IoT系统的用武之地。

在低速物联网领域，NB-IoT作为一个新制式，在成本、覆盖、功耗、连接数等技术上做到极致。该技术广泛应用于公共事业、医疗健康、智慧城市、消费者、农业环境、物流仓储、智能楼宇、制造行业等八大典型行业。

• 公用事业：抄表(水、气、电、热) 智能水务(管网、漏损、质检)、智能灭火器/消防栓。
• 区疗健康: 药品溯源、运程医疗监测、血压表、血糖仪、护心甲监控。
• 智慧城市：智能路灯、智能停车、城市垃圾桶管理、公共安全/报警、建筑工地/城市水位监测。
• 消费者: 可穿戴设备、自行车/助动车防盗、智能行李箱、VIP跟踪(小孩/老人/宠物/车辆租赁)、支付/POS机。
• 农业环境: 精准种植(环境参数: 水/温/光/药/肥)、畜牧养殖(健康/追踪)、水产养殖、食品安全追溯、城市环境监控(水污染/噪声/空气质量PM2.5 )。
• 物流仓储: 资产/集装箱跟踪、仓储管理、车队管理/跟踪、冷链物流(状态/追踪)。
• 智能楼字: 门禁、智能HVAC、烟感/火警检测、电梯故障/维保。
• 制造行业: 生产/设备状态监控、能源设施/油气监控、化工园区监测、大型租赁设备、预测性维护(家电、机械等)。

随着三大运营商在国内积极推进NB-IoT网络的基础设施建设，以及NB-IoT芯片的成本降低，我们将会看到越来越多NB-IoT的应用落地。

因此在国内，我们相信NB-IoT技术一定会成为物联网领域的最主流技术。

涂鸦 NB-IoT NM1 模组

上一篇给大家介绍了一些NB IoT技术的相关知识，有些同学可能就想问：那我怎么才能通过NB IoT网络进行数据交互呢？

这里，我给大家介绍一款NB模组——NM1。它是由涂鸦智能开发的一款低功耗嵌入式 NB-IoT 系列 LPWA 模组，支持 NB-IoT 无线电通信协议（3GPP Rel.13）。通过这款模组，我们就可以利用NB网络，实现简单的云端和设备端通讯。

模组特性

NM1 由一个高集成度的 SoC MT2625（内置了应用处理器、低功耗多波段窄带物联网收发器和电源管理单元PMU）和少量外围器件构成。

NM1 内嵌低功耗 32 位 CPU，集成 32Mb PSRAM，32Mb Flash，还支持包括 UART、I2C、SPI、PWM、ADC、USB、键盘和 USIM 等接口。主要信息如下：

• 内置低功耗32位 ARM Cortex-M4 处理器
• 供电
• 工作电压范围：2.1~3.63V
• 典型工作电压：3.3V
• 外设：26×GPIOs，3×UARTs, 4×PWMs,1×ADC，1×SPI，1×I2C
• SIM： 3V/1.8V SIM card
• USB 接口：USB 1.1
• NB-IoT 网络
• Cat NB1/Cat NB2
• B1/B2*/B3/B5/B8/B12*/B13*/B17*/B18*/B19*/B20/B25*/B26*/B28*/B66*
• 最大发射功率 23dBm±2dB
• 接收灵敏度 ＜-123dBm/15kHz（非重传）
• 50Ω 特征阻抗，天线需第三方提供
• 数据速率：
•        Single-tone：25.5kbps（下行），16.7kbps（上行）
•         Multi-tone：25.5kbps（下行），62.5kbps（上行）
• 网络协议特性：UDP/TCP/CoAP/LWM2M/ PPP*/SSL*/DTLS*/FTP*/ HTTP*/MQTT*/HTTPS*
• 正常工作温度：-35°C ~ +75°C
• 扩展工作温度：-40°C ~ +85°C
• 存储温度：-40°C ~+90°C
• 升级通过主串口，FOTA

管脚说明

管脚定义

标识符号说明

管脚属性标识符号	描述
I	输入
O	输出
IO	输入/输出

管脚配置图

NM1接口管脚顺序定义如下图所示。

管脚描述

引脚序号	符号	IO类型	功能	说明
1	GND	–	GND	–
2	GPIO0	I	GPIO0	1.8V，USB 下载模式需要拉低
3	SPI_MISO	I	主机输入从机输出信号/GPIO14	1.8V，只支持 slave 模式
4	SPI_MOSI	O	主机输出从机输入信号/GPIO13	1.8V，只支持 slave 模式
5	SPI_SCLK	O	串行时钟信号/GPIO15	1.8V，只支持 slave 模式
6	SPI_CS	O	片选信号/GPIO12	1.8V，只支持 slave 模式
7	PWRKEY	I	拉低 PWRKEY 使模组开机	V IL max=0.3VBAT，V IH min=0.7VBAT
8	GPIO22	–	GPIO22	–
9	ADC0	I	通用模数转换接口	0V~1.4V(默认固件不支持)
10	SIM_GND	–	SIM 卡专用地	–
11	SIM_DATA	–	SIM 卡数据信号	V IL max=0.25SIM_VDD，V IH min=0.75SIM_VDD，V OL max=0.15SIM_VDD，V OH min=0.85SIM_VDD
12	SIM_RST	–	SIM 卡复位信号	V OL max=0.15SIM_VDD，V OH min=0.85SIM_VDD
13	SIM_CLK	–	SIM 卡时钟信号	V OL max=0.15SIM_VDD，V OH min=0.85SIM_VDD
14	SIM_VDD	–	SIM 卡电源	–
15	RESET	I	复位模组	3.3V，低电平有效
16	NETLIGHT	I/O	GPIO20	普通GPIO口，如需网络指示功能推荐使用该PIN
17	UART0_RXD	I	主串口 接收数据	1.8V，请注意参考电平转换
18	UART0_TXD	O	主串口 发射数据	1.8V，请注意参考电平转换
19	PSM_EINT	I	外部中断引脚，从PSM唤醒模组	3.3V，低电平有效
20	SRCLKENAI	–	NFC 接口	–
21	USB_DP	–	USB +信号	USB下载，PIN63 需供3.3V
22	USB_DM	–	USB -信号	USB下载，PIN63 需供3.3V
23	USB_EINT	–	USB_EINT	–
24	VIO18_EXT	O	1.8V输出电源(PSM 模式无输出)	–V-min=1.53V，V-norm=1.8V
25	DVDD_IO	NC	NC	NC
26	NC	–	NC	–
27	GND	–	GND	–
28	UART1_RXD	I	默认通用对接用户串口 接收数据	1.8V，请注意参考电平转换
29	UART1_TXD	O	默认通用对接用户串口 发射数据	1.8V，请注意参考电平转换
30	UART1_CTS	–	是否接收数据	1.8V，请注意参考电平转换
31	UART1_RTS	–	是否发送数据	1.8V，请注意参考电平转换
32	I2C0_SDA	I/O	I2C0_数据/GPIO7	默认I2C接口
33	I2C0_SCL	O	I2C0_时钟/GPIO6	默认I2C接口
34	GND	–	GND	–
35	RF_ANT	–	RF_天线	50Ω特征阻抗
36	GND	–	GND	–
37	UART2_RXD	I	接收数据	默认为log串口，1.8V请注意参考电平转换
38	UART2_TXD	O	发射数据	默认为log串口，1.8V请注意参考电平转换
39	GND	–	GND	–
40	VSYS_BB	I	输入电源	V=2.1V~3.63V，V-norm=3.3V
41	VBAT_BOOST	I	输入电源	V=2.1V~3.63V，V-norm=3.3V
42	VSYS_PA	O	输出电源	3.3V
43	GPIO11	–	NC	–
44	GPIO10	–	NC	–
45	GPIO25	–	NC	–
46	MD_WAKEUP	–	GPIO27	–
47	GPIO28	–	NC	–
48	AP_READY	–	GPIO29	–
49	STATUS	–	GPIO26	–
50	GPIO24	–	NC	–
51	GPIO34	–	NC	–
52	GPIO33	–	NC	–
53	GPIO21	–	NC	–
54	GPIO20	–	NC	–
55	GPIO8	–	NC	–
56	GPIO1	–	NC	–
57	GPIO19	–	NC	–
58	RTC_GPIO0	–	DCDC ENABLE	不建议对外使用
59	SIM_DET*	–	GPIO35	SIM卡检测脚，目前暂不支持
60	GPIO32	–	NC	–
61	AVDD33_VUSB	I	内部 USB 供电	3.3V 电压
62	FREF	–	基准频率	–
63	GPIO31	–	NC	–
64	GND	–	GND	–

说明：“*”表示还在开发中，暂不支持。

电气参数

绝对电气参数

参数	描述	最小值	最大值	单位
Ts	存储温度	-40	90	℃
VBAT	供电电压	2.1	3.63	V
接触放电	VBAT,GND	-5	+5	KV
接触放电	天线接口	-5	+5	KV

接触放电	其他接口	-0.5	+0.5	KV
空气放电	VBAT,GND	-10	+10	KV
空气放电	天线接口	-10	+10	KV
空气放电	其他接口	-1	+1	KV

正常工作条件

参数	描述	最小值	典型值	最大值	单位
Ta	工作温度	-35	25	75	℃
VBAT	供电电压	2.1	3.3	3.63	V
VIL	IO低电平输入	-0.3	-	VCC*0.25	V
VIH	IO高电平输入	VCC*0.75	-	VCC	V

VOL	IO低电平输出	-	-	VCC*0.1	V
VoH	IO高电平输出	VCC*0.8	-	VCC	V
Imax	IO驱动电流	-	-	12	mA

连续发射和接收时功耗

工作模式	描述	平均值	峰值（典型值）	单位
PSM	Deep Sleep	3	/	μA
Idle	eDRX=81.92S,PTW=40.96S	287	/	μA
Idle	@DRX=1.28S	540	/	μA
Idle	@DRX=2.56S	436	/	μA

Single-tone 15kHz载波频率	B1@23dBm	99	280	mA
Single-tone 15kHz载波频率	B3@23dBm	106	310	mA
Single-tone 15kHz载波频率	B5@23dBm	105	305	mA

Single-tone 15kHz载波频率	B8@23dBm	108	320	mA
Single-tone 15kHz载波频率	B20@23dBm	109	300	mA
Single-tone 3.75kHz载波频率	B1@23dBm	193	300	mA

Single-tone 3.75kHz载波频率	B3@23dBm	212	332	mA
Single-tone 3.75kHz载波频率	B5@23dBm	213	330	mA
Single-tone 3.75kHz载波频率	B8@23dBm	224	342	mA

Single-tone 3.75kHz载波频率

B20@23dBm

217

325

mA

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