NB-IoT無線數(shù)傳(NBIOT DTU)

NB-IoT是IoT領(lǐng)域一個(gè)新興的技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)(LPWA)。NBIOT具有以下優(yōu)勢(shì)：

1.海量連接：每區(qū)可達(dá)10萬連接；NB-IoT比2G/3G/4G有50-100倍的上行容量提升，這也就意味著，在同一基站的情況下，NB-IoT可以比現(xiàn)有無線技術(shù)提供50~100倍的接入數(shù)。

2.超低功耗：電池壽命長達(dá)十年；

低功耗特性是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一項(xiàng)重要指標(biāo)，特別對(duì)于一些不能經(jīng)常更換電池的設(shè)備和場(chǎng)合，如安置于高山荒野偏遠(yuǎn)地區(qū)中的各類傳感監(jiān)測(cè)設(shè)備，它們不可能像智能手機(jī)一天一充電，長達(dá)幾年的電池使用壽命是本質(zhì)的需求。在電池技術(shù)無法取得突破的前提下，只能通過降低設(shè)備功耗以延長電池供電時(shí)間。通信設(shè)備消耗的能量往往與數(shù)據(jù)量或速率相關(guān)，即單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出數(shù)據(jù)包的大小決定了功耗的大小。數(shù)據(jù)量小，設(shè)備的調(diào)制解調(diào)器和功放就可以調(diào)到非常小的水平。NB-IoT聚焦小數(shù)據(jù)量、 小速率應(yīng)用，因此NB-IoT設(shè)備功耗可以做到非常小，可以保障電池5年以上的使用壽命。

3．深度覆蓋：能實(shí)現(xiàn)比GSM高20db的覆蓋增益；

NB-IoT比LTE提升20dB增益，相當(dāng)于發(fā)射功率提升了100倍，即覆蓋能力提升了100倍，就算在地下車庫、地下室、地下管道等信號(hào)難以到達(dá)的地方也能覆蓋到。

4．安全性：繼承4G網(wǎng)絡(luò)安全能力，支持雙向鑒權(quán)以及空口嚴(yán)格加密，確保用戶數(shù)據(jù)的安全性。

5．穩(wěn)定可靠：能提供較高級(jí)別的可靠性接入，有效支撐 IoT 應(yīng)用和智慧城市解決方案。

NB-IoT直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，即可與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基站復(fù)用以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)，但是使用單獨(dú)的180KHz頻段，不占用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的語音和數(shù)據(jù)帶寬，保證傳統(tǒng)業(yè)務(wù)和未來物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)可同時(shí)穩(wěn)定、可靠的進(jìn)行。以智能抄表應(yīng)用為例，與采用有線PLC抄表數(shù)據(jù)回收成功率在60%左右相比，NB-IoT可以保證數(shù)據(jù)成功回收率很高，可靠性大大提高。

6. 低成本

低速率低功耗低帶寬帶來的是低成本優(yōu)勢(shì)。速率低就不需要大緩存，所以可以緩存小、DSP配置低;低功耗，意味著RF設(shè)計(jì)要求低，小PA就能實(shí)現(xiàn);因?yàn)榈蛶挘筒灰獜?fù)雜的均衡算法。這些因素使得NB-IoT芯片可以做得很小。芯片成本往往和芯片尺寸相關(guān)，尺寸越小，成本越低，模塊的成本也隨之變低。

CN51XX系列 NB-IoT無線數(shù)傳（DTU）是以NB-IoT網(wǎng)絡(luò)為通信平臺(tái)，提供標(biāo)準(zhǔn)的RS-232/485/TTL接口，按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，可直接與RTU、PLC、智能儀表、單片機(jī)控制器等各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的下位機(jī)設(shè)備連接?？梢宰尮I(yè)用的RS232/RS485串口設(shè)備的串口通信立即轉(zhuǎn)換為NB-IoT無線網(wǎng)絡(luò)通信的雙向數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。CN51XX系列 NB-IoT無線數(shù)傳（DTU）可采用透明傳輸?shù)姆绞?，用戶不用知道?fù)雜的NB-IoT通訊原理和UDP/COAP協(xié)議，不用更改程序即可實(shí)現(xiàn)原有串口設(shè)備的無線網(wǎng)絡(luò)連接，節(jié)省您寶貴的時(shí)間和已有投資，可用于長距離通信或控制。廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的M2M行業(yè)，如智能電網(wǎng)、智慧交通、智慧農(nóng)業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化、消防、公共安全、環(huán)境氣象監(jiān)測(cè)、車載定位、智慧園區(qū)、資產(chǎn)定位、能源監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。 

（圖）NB-IoT DTU遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)-物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

如圖所示前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過CN51XX NB-IoT無線數(shù)傳（NBIOT DTU）將采集的數(shù)據(jù)連接到遠(yuǎn)端中心，相當(dāng)于延長了串口的通信距離，從而實(shí)現(xiàn)串口設(shè)備之間的遙控。

• 支持中國三大運(yùn)營商N(yùn)B-IoT網(wǎng)絡(luò)；

• 支持多種上下線出發(fā)模式，定時(shí)上下線、串口數(shù)據(jù)觸發(fā)上下線模式；

• 支持根據(jù)IP地址和端口訪問中心；

• 內(nèi)嵌標(biāo)準(zhǔn)的UDP/COAP協(xié)議棧，支持透明數(shù)據(jù)傳輸

• 支持2路串口（232或485可選），波特率可達(dá)230400；

• 支持2路4~20mA模擬量輸入（可選）；

• 板載溫度監(jiān)測(cè)裝置；

• 溫濕度一體傳感器（可選）；

• 內(nèi)置多星座 GNSS 接收機(jī)（GPS+GLONASS），滿足對(duì)快速、精準(zhǔn)定位的需求（可選）；

• 掉線自動(dòng)重?fù)軝C(jī)制（采用自有的狀態(tài)機(jī)算法）；

• 支持6個(gè)中心端，可做數(shù)據(jù)備份；

• 多種工作模式選擇(透明和非透明)；

• 軟硬件多重看門狗機(jī)制；

• 內(nèi)嵌完備的PPP，TCP/IP協(xié)議棧；

• DTU 指令控制，通過指令查詢，控制設(shè)備通信；

• 可升級(jí)固件程序；

• 嵌入式處理器，支持高速處理協(xié)議和大量數(shù)據(jù)；

• 穩(wěn)定性：365×24小時(shí)不間斷工作；

• 硬件恢復(fù)出廠設(shè)置。

• 供電：寬電壓+6V-35V；

• 耗電：通信模塊12V供電、通信狀態(tài)<15mA

• 工作溫度：-40℃ ～ +85℃；

• 防護(hù)等級(jí)：IP33；

  
  

實(shí)現(xiàn)RS232/RS485串口到NB-IoT無線網(wǎng)絡(luò)通信的雙向轉(zhuǎn)換，其功能如下：

• 把RS232/RS485串口接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為NB-IoT無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)到控制端；

• 把NB-IoT無線網(wǎng)絡(luò)接收到的控制端數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為通過RS232/RS485串口發(fā)出。

硬件

• ARM-based 32-bit MCU；

• 80K數(shù)據(jù)緩存；

• 硬件看門狗；

• 兩個(gè)RS232/RS485串口；

• 2路4~20mA模擬量輸入；

• 溫濕度一體傳感器（可選）；

串口信號(hào)

• RS232 DTE三線信號(hào)TxD, RxD, GND；

• 或者RS485信號(hào)Data+, Data-, GND；

• 所有信號(hào)提供15 KV ESD保護(hù)。

串口通訊參數(shù)

• 數(shù)據(jù)位：7,8；

• 校驗(yàn)位：奇,偶,無；

• 停止位：1,2；

• 波特率：300～230400。

軟件系統(tǒng)

• 內(nèi)置操作系統(tǒng)：μCos；

• 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧：TCP, UDP, IP, ICMP,DHCP,DNS 。

選型表：