物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品框架:傳統(tǒng)設備使用通信模組連接云服務器(即上云)做數(shù)據(jù)傳輸，云端再進行數(shù)據(jù)應用。本文將使用 BC28 通過 COAP 協(xié)議連接電信IOT平臺，簡單的介紹下移遠NB-IOT通信模塊 BC28 是如何連接電信IOT平臺進行數(shù)據(jù)傳輸

1 相關介紹

1.1 NB-IOT業(yè)務介紹

NB-IOT業(yè)務主要包含NB-IoT設備、NB-IOT網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)開放平臺、垂直行業(yè)應用：

  • NB-IOT設備：通過無線網(wǎng)絡連接到中國電信物聯(lián)網(wǎng)開放平臺，采用CoAP協(xié)議接入，如水表、燃氣表等
  • NB-IOT網(wǎng)絡：實現(xiàn)對NB-IoT終端的移動性管理與會話管理；為NB-IoT終端建立用戶面承載，傳遞上下行業(yè)務數(shù)據(jù)
  • 物聯(lián)網(wǎng)開放平臺：實現(xiàn)對各種NB-IoT設備數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，同時向第三方應用系統(tǒng)開放接口，讓各種應用能快速構建自己的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務
  • 垂直行業(yè)應用：實現(xiàn)對NB設備的業(yè)務管理，包括業(yè)務發(fā)放、業(yè)務控制和呈現(xiàn)等，由第三方基于中國電信物聯(lián)網(wǎng)開放平臺開放接口進行開發(fā)

1.2 BC28 概述

BC28 是移遠的一款超緊湊、高性能、低功耗的多頻段 NB-IoT 無線通信模塊，支持 B1/B3/B8/B5/B20/B28 頻段。其尺寸僅為17.7mm×15.8mm ×2.0mm，能最大限度地滿足終端設備對小尺寸模塊產(chǎn)品的需求，常被用于無線抄表、共享單車、智能停車、智慧城市、安防、資產(chǎn)追蹤、智能家電、農(nóng)業(yè)和環(huán)境監(jiān)測以及其它諸多行業(yè)

  • BC28 模塊詳細參數(shù)：
  • BC28 模塊主要性能：

1.3 電信IOT平臺

電信IOT平臺是實現(xiàn)對各種NB-IoT設備數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，同時向第三方應用系統(tǒng)開放接口，讓各種應用能快速構建自己的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務

電信物聯(lián)網(wǎng)平臺包括應用管理、設備管理、系統(tǒng)管理等能力，實現(xiàn)統(tǒng)一安全的網(wǎng)絡接入、各種終端的靈活適配、海量數(shù)據(jù)的采集分析，從而實現(xiàn)新價值的創(chuàng)造。

物聯(lián)網(wǎng)平臺不僅可以簡化各類終端廠家的開發(fā)，屏蔽各種復雜設備接口，實現(xiàn)終端設備的快速接入；同時面向各行業(yè)提供強大的開放能力，支撐各行業(yè)伙伴快速實現(xiàn)各種物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務應用

2 電信IOT平臺創(chuàng)建產(chǎn)品

2.1 創(chuàng)建產(chǎn)品

  • 首頁我的項目處創(chuàng)建項目，填寫項目名稱，選擇所屬行業(yè)即可
  • 創(chuàng)建產(chǎn)品，選擇自定義產(chǎn)品
  • 填寫產(chǎn)品信息，注意此處的應用層協(xié)議類型需選擇 CoAP 協(xié)議，因為BC28只支持 CoAP 協(xié)議，不支持 LWM2M 協(xié)議

2.2 Profile定義

設備的Profile文件是用來描述一款設備是什么、能做什么以及如何控制該設備的文件。每款設備都需要一個Profile文件

一個Profile文件的內容主要包括兩部分，一部分是設備的基礎屬性信息，如manufacturerId（廠商ID）、manufacturerName（廠商名字）、deviceType（設備類型）、model（設備型號）、protocolType（協(xié)議類型）等；另一部分是設備的服務信息，這一部分定義了設備的業(yè)務數(shù)據(jù)，包括設備上報的上行數(shù)據(jù)和廠商服務器下發(fā)給設備的下行數(shù)據(jù)

Profile定義時，屬性列表先新建服務，再添加屬性；命令列表先添加命令，再添加命令下發(fā)字段

  • 添加兩個上報屬性：temperature 和 humidity ，數(shù)據(jù)類型為 int
  • 添加一個命令下發(fā)字段：command，數(shù)據(jù)類型為 string

2.3 編解碼插件開發(fā)

NB-IoT設備和中國電信物聯(lián)網(wǎng)開放平臺之間采用CoAP協(xié)議通訊，CoAP消息的數(shù)據(jù)為應用層數(shù)據(jù)，應用層數(shù)據(jù)的格式由設備廠商自行定義

由于NB-IoT設備對省電要求通常較高，所以應用層數(shù)據(jù)一般采用十六進制格式

應用層數(shù)據(jù)在中國電信物聯(lián)網(wǎng)開放平臺做協(xié)議解析時，會轉換成統(tǒng)一的json格式，以方便應用服務器使用。

要實現(xiàn)十六進制消息與json格式消息的轉換功能，中國電信物聯(lián)網(wǎng)開放平臺需要使用設備廠商提供的編解碼插件,一款設備對應一個編解碼插件

編解碼插件開發(fā)時，先新建消息，包含數(shù)據(jù)上報和命令下發(fā)兩條，再添加數(shù)據(jù)上報字段和命令下發(fā)字段

  • 添加兩個數(shù)據(jù)上報字段：temperature 和 humidity ，數(shù)據(jù)類型選擇 int16u（16位無符號整型）
  • 添加一個命令下發(fā)字段：command，數(shù)據(jù)類型選擇 string（字符串類型）

注：關于Profile定義和編解碼插件開發(fā)多種多樣，比如：多條數(shù)據(jù)上報消息的插件開發(fā)、字符串及可變長字符串數(shù)據(jù)類型的插件開發(fā)、數(shù)組及可變長數(shù)組數(shù)據(jù)類型的插件開發(fā)、含命令執(zhí)行結果的編解碼插件開發(fā)，具體開發(fā)的教程可查看電信官方文檔：《中國電信物聯(lián)網(wǎng)開放平臺_NB-IoT業(yè)務對接指導書》

2.4 建立映射關系

需將 Profile 和編解碼插件建立映射關系

  • 拖動右側“設備模型”區(qū)域的屬性字段和命令字段，數(shù)據(jù)上報消息和命令下發(fā)消息的相應字段建立映射關系

2.5 虛擬設備測試

在使用模塊對接平臺之前，我們需要先使用平臺的虛擬設備模擬測試下是否能正常數(shù)據(jù)上報和命令下發(fā)

  • 新建虛擬設備
  • 數(shù)據(jù)上報，若上報溫度數(shù)據(jù)為20，濕度數(shù)據(jù)為18，則對應的16進制數(shù)據(jù)為0010012
  • 命令下發(fā)：若下發(fā)命令ON，設備端接收到16進制數(shù)據(jù) 4F4E
  • 虛擬設備能正常數(shù)據(jù)上報和命令下發(fā)，說明 Profile 定義和編解碼插件開發(fā)沒問題

2.6 添加真實設備

添加真實設備，設備名稱可自定義，設備標識需使用模塊的IMEI（國際移動設備識別碼），IMEI在模塊的外殼上面有絲印，也可使用AT指令“AT+CGSN=1”查詢

物聯(lián)網(wǎng)基礎：BC28連接電信IOT平臺進行數(shù)據(jù)傳輸

3 NB-IOT模塊通信

3.1 附著網(wǎng)絡

BC28通過AT指令附著網(wǎng)絡（即連接網(wǎng)絡）的過程如下：當能查詢到到模塊的IP地址時，說明網(wǎng)絡附著成功

注：若發(fā)送第一個指令“AT”，未返回“OK”的話，請檢查是否選擇了正確的串口，以及合適的波特率（BC28的串口波特率為9600）

序號 AT指令 指令解析 1 AT 測試指令，若返回OK，則模塊可正常通信 2 AT+CPIN? 檢查SIM卡是否在位 3 AT+CSQ 查詢信號質量 4 AT+CGATT=1 觸發(fā)網(wǎng)絡連接 5 AT+CEREG? 查詢網(wǎng)絡注冊狀態(tài) 6 AT+CGATT? 查詢網(wǎng)絡附著狀態(tài) 7 AT+CGPADDR 查詢模塊的 IP 地址

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3.2 連接電信云

BC28通過AT指令連接電信IOT平臺的過程如下：當發(fā)送AT指令“AT+QLWSREGIND=0”返回“+QLWEVTIND:3”時，代表設備已連接上電信IOT平臺

序號 AT指令 指令解析 1 AT+NCDP=180.101.147.115,5683 設置 IoT 平臺 IP 地址及端口 2 AT+QLWSREGIND=0 開始注冊 IoT 平臺

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在電信IOT平臺上設備的狀態(tài)變?yōu)椤霸诰€”，代表設備已連接上電信IOT平臺

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3.3 數(shù)據(jù)上報

數(shù)據(jù)上報的AT指令為“AT+QLWULDATAEX”，看看官方AT指令手冊對它的描述

物聯(lián)網(wǎng)基礎：BC28連接電信IOT平臺進行數(shù)據(jù)傳輸

使用AT指令為“AT+QLWULDATAEX”發(fā)送數(shù)據(jù)，當接收到“+QLWULDATASTATUS:4”表示數(shù)據(jù)發(fā)送成功

序號 AT指令 指令解析 1 AT+QLWULDATAEX=4,00140012,0X0100 發(fā)送CON 消息（00140012）， IoT 平臺需要應答 ACK 消息

物聯(lián)網(wǎng)基礎：BC28連接電信IOT平臺進行數(shù)據(jù)傳輸

在電信IOT平臺可以看到上報的數(shù)據(jù)：{ "temperature": 20, "humidity": 18 }

物聯(lián)網(wǎng)基礎：BC28連接電信IOT平臺進行數(shù)據(jù)傳輸

注：消息發(fā)送模式選擇帶釋放輔助提示時，表示模塊在發(fā)送完數(shù)據(jù)之后將釋放連接以進入空閑模式，否則模塊會持續(xù)20多秒才能進入空閑模式，在做低功耗時需要用到

3.4 命令下發(fā)

命令下發(fā)不需要AT指令，但有一點需要注意：NB-IOT模塊由于是面向低功耗領域的，長時間處于休眠狀態(tài)，故云端下發(fā)命令時，NB-IOT模塊不能及時接收到，只有當模塊處于活動狀態(tài)下才能接收到云端命令

基于NB-IOT模塊的這個特性，平臺提供兩種命令下發(fā)機制：

  • 立即下發(fā)：平臺立即發(fā)送收到的命令，如果設備不在線或者設備沒收到指令則下發(fā)失敗。立即下發(fā)適合對命令實時性有要求的場景，比如路燈開關燈，燃氣表開關閥。使用立即下發(fā)時，應用需要自己保證下發(fā)的時機
  • 緩存下發(fā)：平臺收到命令后放入隊列。在設備上線的時候，平臺依次下發(fā)命令隊列中的命令。緩存下發(fā)適合對命令實時性要求不高的場景，比如配置水表的參數(shù)。緩存下發(fā)平臺根據(jù)設備的省電模式進行不同處理，緩存時間默認為48小時

電信IOT平臺下發(fā)“ON”命令，設備端接收到“ON”的16進制數(shù)“4F4E”，命令下發(fā)成功

物聯(lián)網(wǎng)基礎：BC28連接電信IOT平臺進行數(shù)據(jù)傳輸