hcda认证公开课课件第三天nb端到端开发

1、NB-IoT端到端开发所有© 2017技术“1+2+1”IoT解决方案智慧家庭交通智能停车智能抄表物联网平台家庭网关 企业智能网关2G/3G/4G/NB-IoT/eLTE-IoTLiteOS 操作系统 / 模块物联网 1+2+1 解决方案介绍所有© 2017技术第1页前言NB-IoT （Narrow Band Internet of Things）构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。为NB-IoT合作伙伴提供完整的端到端开发集成指导，便于合作伙伴轻松地自助完成基于NB-IoT的相关集成对接，

2、催熟NB-IoT领域行业应用厂商、传感设备厂商等合作伙伴建设的物联网系统。所有© 2017技术第2页目标l 学完本课程后，您将能够：p 了解NB-IoT的特点和组网结构p 了解NB-IoT端到端开发流程p 了解NB-IoT端侧调试工具的使用p 基于Softradio的端到端开发实验所有© 2017技术第3页目录1. NB-IoT的特点和组网2. NB-IoT的典型应用3. NB-IoT端到端开发流程4. NB-IoT开发实践所有© 2017技术第4页物联网的本质产生传输计算和所有© 2017技术第5页物联网终物联网应通信模组物联网网络IoT联接管理平台被

3、集成可销售（IoT专项）智慧农业位移传感器智慧环卫压敏传感器智能抄表光照传感器智能停车湿度传感器智慧路灯温度传感器无线网网网关+短距联接管理大数据分析第应用API开放接口安全物联网发展迅速，LPWA2019年超过传统蜂窝网LPWA物联网占有率2019年蜂窝网物联网市场空间迅速增长302520151050Wide Area FixedShort Range15%10%传统蜂窝5%Satellite0%2014 2016 2018 2020 2022 2024Ø 广域物联网增长迅速，2024年总连接数将达到270亿，年均复合增长率18%，短距通信仍占主导地位。ØLPWA连接数从

4、2016年快速增长，并在2019年超过传统蜂窝连接数，2024年占比将达到14%。移动运营商通过引入NB-IoT/eMTC 等新技术抢占市场份额，占比有2014年的5%提升到2024年的22%。2024年，LPWA与传统蜂窝网连接总数将达到60亿，其中LPWA连接数为37亿；ØØ所有© 2017技术第6页LPWA占据物联网的半壁前景广阔，NB-IoT2020年全球IoT连接分布网络接入技术细分市场机会ppp3G: HSPA/EVDO/TDS4G: LTE/LTE-AWiFi 802.11技术10%高速率(>10Mbps)车载导航系统空间大、智慧医疗、智慧城市

5、等30%中速率 (<1Mbps)pp2G: GPRS|CDMA2K1XMTC/eMTC智能家居，智能，车MTC/eMTC未来可能替代2G M2M技术联网，低端M2M汇聚等60%低速率 (<100kbps)农林牧渔，传感，抄表，停车， 穿戴设备，物流，追踪业ppppNB-IoTSigFox LoRa短距无线，如ZigBeeØ空白市场，由于缺乏技术，没有很好的的满足丰富多样的应用场景LPWA的主要市场性ØØ务等LPWA所有© 2017技术第7页LPWA开启低功率广覆盖IoT市场，NB-IoT具备技术优势不同无线物联网接入技术对比NB IoT相对短

6、距通信/私有技术优势明显速率UMTS/LTE（长距高速）100MbpsWiFi（短距宽带）eMTC/CDMA /（长距中速）100kbpsBluetooth ZigBee（短距低速）LPWA（长距低速）100bps1m100m10km覆盖所有© 2017技术第8页高安全性低时延高可靠性NB IOT低成本高速率短距通信（WiFi等）大覆盖低功耗私有技术高频谱效率（LoRa等）技术制式网络国际标准NB-IoT可与现蜂窝网融合演进的低成本电信级的高可靠性、高安全性广域物联网技术私有技术LoRa需建网、无执照波段的高风险局域网物联技术Sigfox不适配国内无执照波段、由Sigfox建网与运营

7、商合作的高成本高风险物联网技术NB-IoT的优势可漫游连续覆盖网络更可靠电信级网络更安全频谱广/深覆盖20dB (7倍覆盖)低功耗10年电池低成本$1/$5模组大连接50k终端/180kHz小区所有© 2017技术第9页低功耗：基于AA电池，使用10年可超过延长周期定时器PSM省电模式eDRX扩展动态接收根据终端业务模型，灵活适配长周期位置更新定时器RAU/TAU，减少唤醒次数PSM省电模式终端空闲时关闭收发信机增大IDLE态寻呼信道侦听周期 长周期定时器和PSMMME基于终端分组/业务特征下发定时器给终端： Ready timer/Active timer/RAU timer Ex

8、tended Long DRXeDRX协商，MME决策M2M终端CloudEdgeM2M终端MME所有© 2017技术第10页减少IDLE态寻呼侦听次数DRX CycleeDRX CycleActive timer Active timerTAU/RAU timer StartExpirationExpiration/MO省电模式ActiveIdlePSMActive广/深覆盖：比GPRS覆盖增强20dB+技术点1：上行功率谱密度增强17dB技术点2： 重复+编码616dBTypical Case2G/3G/LTE Solution功率谱密度= 200mW/180kHz重复180 K

9、HzIOT Device:200mwNB-IoT Solution编译码增益：34dB216重复:312dBData Package(e.g100 byte)功率谱密度=200mW/5kHz3.75 KHz最大可以到33dBm，NB-IoT 终端功率谱密度高7dB注：终端最大23dBm，所以实际NB-IoT终端比所有© 2017技术第11页D1 D1 D1D2 D2 D2 D2D 1D2大连接：区50k+用户容量*/180kHz小话务模型海量连接的特有系统设计1： 窄带技术Ø 上行等效功率（48信道*23dBm）提升，大大提升信道容量15 分钟1 天NB-IoT蜂窝物联网业

10、务平台xx byteDL Data2： 减小空口信令开销，提升频谱效率50k设备/小区3：优化4：Ø 终端上下文Ø 下行数据缓存网优化Ø的准入拥塞Ø 终端上下文信息对时延不敏感* 典型值，与应用类型和话务模型相关所有© 2017技术第12页低成本：终端低至$1Cat-4 LTECat-0 MTCNB-IoT2RX1TX1RX1TX1TX 低复杂度基带 精简射频 高效功放 p单天线，半双工p终端协议简化ppp上行峰均比低， 功放效率高SOC可内置PA 精简电源管理 小 容 量pp协议栈优化500kBytePA: Power Amplifier S

11、OC: System on ChipBB: 基带PMU: 电源管理单元MMMB: 多模多频段PA MB: 多频段所有© 2017技术第13页1RXPMUFlash/RAMPMUFlash/RAMPMUFlash/RAMRFRFBBBBRFBBNB-IoT解决方案总体架构重用站点基础设施，降低部署成本支持接口优化，优化30%以上信令开销，支持终端节电和降成本。12基于CloudEdge平台优化的CIoT网，可与现网组pool，降低每连接成本3所有© 2017技术第14页Gb/IuPSingleEPCS/S1/MIHLR/PCRFSingleRANThird PartyG/U/

12、L/NB-IoTAppsMI行业NB-IoT 模3M2M PlatformDevice块12IoT连接管理平台NB-IoTCIoT网部署 传感器接口 无线连接 低成本站点解决 移动性/安全/连接管理 应用层协议栈适配 应用驻留 软SIM方案 无终端安全接入 终端SIM OTA 传感器接口 新空口支持 终端节能特性 终端设备、订阅管理 应用驻留Massive IoT连 时延不敏感终端适配 API能力开放（行业，开发者） 接 拥塞和流量调度 OSS/BSS（自助，计费） 计费使能 大数据分析“1+2+1”IoT解决方案智慧家庭交通智能停车智能抄表物联网平台家庭网关 企业智能网关2G/3G/4G/N

13、B-IoT/eLTE-IoTLiteOS 操作系统 / 模块物联网 1+2+1 解决方案介绍所有© 2017技术第15页目录1. NB-IoT的特点和组网2. NB-IoT的典型应用3. NB-IoT端到端开发流程4. NB-IoT开发实践所有© 2017技术第16页应用场景：应用分类A识别了7个大类共24个LPWA公共事业 表类：智能水表、智能气表智慧农业与环境系统农业应用（农林牧渔HVAC（采暖通风与空调）系统接入，家畜）给水系统环境（污染、噪音、雨、风、河流流速、健康危害、数据搜集与实时工业应用 工业：设备状态消费与医疗、穿戴设备大型家用电器VIP追踪（宠物、小孩等）

14、智能自行车生活辅助临床跟踪工业、进程与安全智慧城市智能停车能源基础设施、石油与 智能桶天然气 智能灯杆 自动机后勤保障 工业资产、货柜追踪： 位置与状态更新所有© 2017技术第17页智慧水务高可靠多业务移动连接、数据和物联全业务一张网 高可靠连接 行业精准适配，基于地理位置的可视调度水安全水环境水物联网管理平台MQTT/CoAP/企业水务无线物联网 窄带物联 宽带物联 亚米级精确强的无线技术端到端安全可控 双向鉴权保障数据安全加密定制所有© 2017技术第18页eLTE-UnlicensedCPE通信模块巡检PADeLTE-IoT/NB-IoT通讯通讯模组模组水表水质仪流

15、量计智慧水务硬件-电子水位尺处理传输单元供电单元 采用物联网设备操作系统-LiteOS; 国际物联网最新通讯技术-NB-IoT； 导电测量电极传感器；多段检索式，IP68防护等级；阈值：低水位、高水位、超高水位； 三级 根据传输频率设置不池可长达2年。所有© 2017技术第19页量程0.8m/1.2m分辨率1cm工作电压DC 3.7V采样频率10秒工作温度-2060工作湿度095%材质不锈钢防护等级IP68通讯模块嵌入主板LiteOS运行载体流量计业务流程水务应用鉴权获取设备管理、数据管理的权限设备使用NB模组的IMEI号进行修改设备信息使用Profile中的相关信息， 配置设备基本

16、信息数据展示和处理通过应用将数据可视化处理，或传入FusionInsight 大数据平台进行处理水务应用数据数据上报水位计定期或触发式的发送水位数据到OceanConnect平台应用通过REST接口从OceanConnect平台数据所有© 2017技术第20页智慧停车道路停车系统组网如下：将NB-IoT技术与地磁感应设备进行结合，应用到路内停车泊位的信息，并将信息通过NB-IoT无线通讯协议接入中国电信NB-IoT网络，再由运营商网络向上汇聚至管理系统，实现停车信息的实时和传输。l 通过在每个路边停车泊位安装的NB-IoT地磁一管理，实现停车泊位状态信息的实时设备，实现全市所有路边停

17、车泊位的、统一和统、车辆入场出场操作、停车计费、停车缴费、停车流水统计分析、泊位空域状态实时等功能；l 并利用大数据技术对道路停车管理系统模型，为管理者提供辅助决策支持；的数据进行综合分析与挖掘应用，通过建立量化模型和决策支持l 建设全市的停车诱导信息子系统，将全市道路停车信息通过电子诱导屏、App、及服务等途径实时的向市民及时发布、公告，实现市民出行前的停车正的信息惠民。、车位预约和出行中的停车诱导，实现真所有© 2017技术第21页目录1. NB-IoT的特点和组网2. NB-IoT的典型应用3. NB-IoT端到端开发流程p 开发流程介绍p SP Portalp 北向应用的开发

18、p 终端调测p Profile和编器的开发4.NB-IoT开发实践所有© 2017技术第22页NB-IoT集成开发概述l 端到端开发：终端侧开发和应用服务器侧开发；l 终端侧开发：模组的硬件PCB设计、终端业务程序开发以及网络接入调试；l 应用服务器侧开发：profile文件开发、编用服务器；库开发以及调用IoT平台北向接口开发应前提条件：填写MAR流程进行认证；申请SoftRadio；模组；所有© 2017技术第23页项目集成 MAR合作伙伴流程开放合作伙伴所有© 2017技术第24页项目上线现网调测对接现网平台认证测试分配平台性能现场测试功能自测试合作方案审核

19、企业信息审核解决方案集成技术集成体验开发 进入，在环境目录页会显示IoT业务可预约的所有环境。选择“OceanConnect V100R001C30”环境，点击“预约”按钮进入室详情页面。实验82fe-2f40f4666702所有© 2017技术第25页项目上线 公有云IoT云平台所有© 2017技术第26页NB-IoT模组获取目前NB-IoT的模组厂家主要是UBlox和上海移远通信技术 移远： Ublox：。所有© 2017技术第27页模组型号频段SARA-N2015(850MHz)SARA-N21020(800MHz)SARA-N2118(900MHz)，20

20、(800MHz)SARA-N28028(700MHz)模组型号频段BC95-B88(900MHz)BC95-B55(850MHz)BC95-B2020(800MHz)Softradio软件促进行业应用快速上线PC软件，易于安装开发者伙伴的设备和网络IoT平台垂直行业应用不依赖于/模组不依赖于和网Restful协议CoAP协议公网 IP公网IPAT命令转换到CoAP协议网设备OceanConnectPCAPP Server所有© 2017技术第28页串口SoftRadio/基核模组站心目录1. NB-IoT的特点和组网2. NB-IoT的典型应用3. NB-IoT端到端开发流程p 开发

21、流程介绍p SP Portalp 北向应用的开发p 终端调测p Profile和编器的开发4.NB-IoT开发实践所有© 2017技术第29页添加应用v创建应用登陆平台选择应用管理-应用-创建应用获取APPID和SecretØØØ所有© 2017技术第30页上传Profilev 平台上传Profile文件Ø 登陆平台选择应用导入设备上传Profile所有© 2017技术第31页查看上报数据v 查看设备上报数据Ø 北向应用调用鉴权接口登陆Ø 调用设备接口直连设备：平台多一条离线状态的设备Ø 调用设

22、置设备信息接口，设备信息被设置成和Profile文件中设备信息一致Ø配置SoftRadio，将设备信息按照Profile定义的填写，连接设备，上报 数据，或直接由NB模组上报数据所有© 2017技术第32页查看下发命令v 查看命令下发状态Ø 北向应用调用下发命令接口Ø 下发，平台可以看到命令所有© 2017技术第33页目录1. NB-IoT的特点和组网2. NB-IoT的典型应用3. NB-IoT端到端开发流程p 开发流程介绍p SP Portalp 北向应用的开发p 终端调测p Profile和编器的开发4.NB-IoT开发实践所有©

23、; 2017技术第34页北向接口主要接口分为六大类消息推送应用 安全接入设备管理信令传送规则设置所有© 2017技术第35页鉴权（Auth）Method: POSTRequest:鉴权/ appID、secret为应用在平台的ID和Response:OceanConnect云网关直连设备（具有IP能力）非直连设备NB-IoT设备/ accessToken为后续所有设备、数据操作要用的秘钥所有© 2017技术第36页/ Status Code:HTTP/1.1 200 OKContent-Type: application/json/ Body:"scope&quo

24、t;:"default", "tokenType":"bearer", "expiresIn":"*", "accessToken":"*", "refreshToken":"*"https:/server:port/iocm/app/sec/v1.1.0/login Content-Type:application/x-www-form-urlencoded/ Body:appId=*&secret=*直连

25、设备Method: POSTRequest:Step1,OceanConnect云网关Response:Step2, 绑定直连设备（具有IP能力）NB-IoT设备/ 南向设备发起绑定操作时，将携带verifyCode，进行匹配所有© 2017技术第37页/ Status Code:HTTP/1.1 200 OKContent-Type: application/json/ Body:"deviceId":"*", "verifyCode":"*", "timeout":300, &qu

26、ot;psk":"*"https:/server:port/iocm/app/reg/v1.2.0/devices?appId=appId/ Header:app_key: *" Authorization:Bearer *" Content-Type:application/json/ Body:"verifyCode":“Sample_001_0021", "nodeId":" Sample_001_0021 ", "timeout":3600修改设备

27、信息Method: PUTRequest:修改设备信息OceanConnect云网关Response:直连设备（具有IP能力）NB-IoT设备非直连设备所有© 2017技术第38页/ Status Code:Status Code: 200 OKhttps:/server:port/iocm/app/dm/v1.1.0/devices/deviceId? appId=appId/ Header:app_key: *" Authorization:Bearer *" Content-Type:application/json/ Body:"name&quo

28、t;:"*","endUser":"*"单个设备信息Method: GETRequest:设备信息OceanConnectResponse:云网关直连设备（具有IP能力）NB-IoT设备非直连设备所有© 2017技术第39页/ Status Code:Status Code: 200 OKContent-Type: application/json/Body:"deviceId":"*", "gatewayId":"*", "nodeT

29、ype":"GATEWAY", "createTime":"20170426T022604Z","lastModifiedTime":"20170426T022604Z", "deviceInfo":“nodeId：https:/server:port/iocm/app/dm/v1.3.0/devices/deviceId?ap pId=appId/ Header:app_key: *" Authorization:Bearer *" Conte

30、nt-Type:application/jsonApplication订阅Method: POSTRequest:订阅数据上报OceanConnect云网关Response:设备上报数据直连设备（具有IP能力）非直连设备NB-IoT设备所有© 2017技术第40页/ Status Code:Status Code: 201 Createdhttps: /server:port/iocm/app/sub/v1.1.0/subscribe/ Header:app_key: *" Authorization:Bearer *" Content-Type:applicat

31、ion/json/ Body:“notifyType”: “deviceDataChanged”“callbackurl”: “http:/*”创建设备命令Method: POSTRequest:创建命令OceanConnect云网关命令下发Response:直连设备（具有IP能力）非直连设备NB-IoT设备所有© 2017技术第41页/ Status Code:Status Code: 201 Created Content-Type:application/json/ Body:"commandId": "*",https:/server:

32、port/iocm/app/cmd/v1.4.0/deviceComma nds?appId=appId/ Header:app_key: *" Authorization:Bearer *" Content-Type:application/json/ Body:"deviceId": "*", "command": "serviceId": "*", "method": "*", "paras": ,"

33、callbackUrl": ""创建规则Method: POSTRequest:创建规则OceanConnect云网关Response:直连设备（具有IP能力）NB-IoT设备非直连设备所有© 2017技术第42页/ Status Code:Status Code: 200 OKContent-Type: application/jsonhttps: /server:port/iocm/app/rule/v1.2.0/rules/ Header:app_key: *" Authorization:Bearer *" Content-T

34、ype:application/json Accept: application/json"/ Body:"name": "rule1","author": "wudashan","description": "this is a test rule 2015.12.23", "status": "active","logic": "and","conditions"

35、: ,"actions": 目录1. NB-IoT的特点和组网2. NB-IoT的典型应用3. NB-IoT端到端开发流程p 开发流程介绍p SP Portalp 北向应用的开发p 终端调测p Profile和编器的开发4.NB-IoT开发实践所有© 2017技术第43页终端设备集成开发目前终端通过AT命令对模组进行调用AT命令对模组进行操控。模组厂商提供的软件包中包含： 模组软件版本 AT命令详细介绍 升级工具及操作指导 日志工具及操作指导，所以终端厂商除了自身业务功能的开发，同时需要开发相关程序所有© 2017技术第44页终端开机AT+CFUN=0软

36、件版本AT+CGMR设备号AT+CGSN=1设置设备号ASETID=1,xx设置IOM南向地址AT+NCDP=.xx设置APNAT+CGDCONT=1,"IP","x"复位AT+NRB开机AT+CFUN=1imsiAT+CIMI连接通知AT+CSCON=1网连接通知AT+CEREG=2下行数据通知AT+NNMI=1数据通知AT+NSMI=1自动搜网AT+CGATT=1UE状态AT+NUESTATS分配ip地址AT+CGPADDR数据AT+NMGS=1,11缓存AT+NQMGS接收缓存AT+NQMGR终端设备入网流程终端对接流程终端上电，执行“AT+NRB

37、”复位终端。如果返回OK，表示终端正常运行。执行“AT+CFUN=0”关闭功能开关。如果执行，返回OK。执行“ASETID=1,设备ID”设置设备ID。设备ID为IMEI号，如果执行，返回OK，详细可参考附录。执行“AT+NCDP=IP,PORT”设置需要对接IOT平台的地址，端口为5683。如果执行，返回OK。执行“AT+CFUN=1”开能开关。如果执行，返回OK。，返回OK。网APN。如果执行执行“AT+NBAND=频段”设置频段。如果执行执行“AT+CGDCONT=1,“IP”,“APN”设置，返回OK，网APN可运营商（与运营商网络对接）或者OpenLab（OpenLab网络对接）进行

38、获取。执行“AT+CGATT=1”进行入网。如果执行，返回OK。执行“AT+CGPADDR”终端模组是否获取到网分配的IP地址，如果获取到地址，表示终端入网。执行“AT+NMGS=数据长度，数据”上行数据，如果上行数据，返回OK。如果IOT平台向终端了下行数据，可以通过AT+NMGR进行获取。所有© 2017技术第45页终端设备的南向绑定l 典型流程说明：p IoT设备上电、连网后，带着设备的关键标IoT应用服务器识到OceanConnect发起，4OceanConnect发现应用服务器已经为API GW设备，；Mango DBp IoT设备根据鉴权算法计算出鉴权码，用鉴权码去Oce

39、anConnct鉴权；p IoCM在MangoDB更新IoT设备状态信息 。IoCM321CIG只需要执行一次，后就不用IoT设备l了。为了数据安全，鉴权需要执行多次，一般IoT设备主动跟平台发消息时需要先鉴权。南向所有© 2017技术第46页数据上报l 典型流程说明：p 当IoT设备发现满足消息上报条件时，主动发消息给OceanConnect；IoT应用服务器3p 根据收到的消息，IoCM是否需要存入数API GW据库。如果需要存入数据库，则把消息保存到MangoDB中；Mango DBIoCM21p 根据收到的消息，IoCM是否需要上报给CIG应用服务器，如果需要，则把消息转发给

40、应用服务器；l 不同IoT设备消息上报机制不同，有的是周期性上报，每隔一段时间上报一次消息，有IoT设备南向消息上报的是性上报，检测到某些时发消息通知平台。所有© 2017技术第47页消息下发l 典型流程说明：p 应用服务器主IoT设备下发消息，IoT应用服务器OceanConnect把消息转发给IoT终端；p IoT设备收到消息后，执行消息的内容，并API GW是否需要回复消息。如果需要，则回复消息；Mango DBIoCM3p 根据收到的消息，IoCM是否需要上报给应1用服务器，如果需要，则把消息转发给应用服务器。2CIGl 为了省电，很多IoT设备不是一直的，比如水表、IoT设

41、备等，这类设备的OceanConnect收到这类消息往往不是实时转发的，消息后，会把消息消息下发起来，等到IoT设备主动跟平台发消息时，再把消息转发下去。所有© 2017技术第48页目录1. NB-IoT的特点和组网2. NB-IoT的典型应用3. NB-IoT端到端开发流程p 开发流程介绍p SP Portalp 北向应用的开发p 终端调测p Profile和编器的开发4.NB-IoT开发实践所有© 2017技术第49页Profile文件打包结构deviceType_manufacturerId_mprofiledevicetype-capability.jsonserv

42、ice黑色字体部分：serviceType1文件夹名称，需要根据实际情况，进行修改。黄色字体部分：profileserviceType2servicetype-capability.jsonprofile文件夹和文件的名称servicetype-capability.jsonserviceType3，不可修改，使用固定值。profileservicetype-capability.json所有© 2017技术第50页编插件介绍整体方案介绍：上传json格式的数据下发json格式令Profile描述的json格式消息IOT连接管理平台Decode方法Encode方法下发16进制格式命令上报16进制数据厂商1的私有协议厂商2的私有协议下发16进制格式命令上报16进制数据所有© 2017技术第51页南向设备厂商2设备厂商1设备SoftRadio/NB模组编插件插件管理消息处理厂商1插件厂商2插件CoAP协议栈应用平台应用平台编插件的消息处理机制流程介绍：l 上行消息处理流程1. 南向设备（UE）通过数据、并将数据按自定义规则进行编码。2. 南向设备通过串口，以AT命令的形式， 已经编码数据到NB-IoT模组