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文档之家› 《窄带物联网技术基础与应用》第02章-202004011[21页]
《窄带物联网技术基础与应用》第02章-202004011[21页]
UE一般以MCU为核心,辅以通信模组及其他输入输出电路构成。 MCU负责数据采集、处理、分析,干预执行机构,以及与通信模组的板内通信连接; 通信模组将MCU的板内连接转为NB-IoT通信,以便借助基站与远程服务器通信。UE 甚至可以包含短距离无线通信机构,与其他物联网节点实现通信。
(Ultimate-Equipment,UE) 终端的英文是Ultimate-Equipment,简写为UE,人们 也称为User-Equipment,简写仍为UE,是一种巧合。因此UE可以代表终端设备,也可 以代表用户设备,含义一致。
从应用层面来说,NB-IoT应用架构可以抽象为NB-IoT终端UE、NB-IoT信息邮局MPO、NB-IoT人 机交互系统HCI三个组成部分,如下图所示,这种抽象为深入理解NB-IoT的应用层面开发共性提供理 论基础。
NB-IoT终端UE
NB-IoT信息邮局MPO
上行(1)
人机交互系统HCI
上行(2)
第2章 NB-IoT应用架构及通信基本过程
2.1 建立NB-IoT应用架构的基本原则 2.2 终端UE、信息邮局MPO与人机交互系统HCI的基本定义 2.3 NB-IoT通信过程与应用开发相关的基本概念 2.4 基于信息邮局初略了解基本通信过程 2.5 实验二 了解信息邮局MPO的基本参数
本章从NB-IoT应用开发共性技术的角度,把NB-IoT应用架构抽象为NB-IoT的终端UE 、信息邮局MPO、人机交互系统HCI三个组成部分,分别给出其定义,并给出由此延伸 的基本概念。理解这些概念,NB-IoT应用开发技术的基本要素也就一目了然。
2.其他需要了解的基本概念 1)国际移动设备身份码IMEI 国际移动设备身份码IMEI(International Mobile Equipment Identity,IMEI),也是国际 移动设备辨识码,是由15位数字组成的“电子串号”,它与每台移动设备一一对应,每一台移 动设备在产品生产过程后都将拥有一个全球唯一IMEI。在NB-IoT系统中,它是通信模组的唯 一标识,由通信模组生产商写入通信模组,开发者可以通过AT指令获取通信模组的IMEI号, 是通信模组标识,也可把把它作为UE的标识 2)基站号 当终端UE射频信号打开时,终端UE会与附近的基站连接。终端UE可以通过AT指令获取连 接的基站号,再根据基站号即可分析终端UE的地址。
从物理角度来看,NB-IoT基站由户外的铁塔与NB-IoT基站路由器构成。铁塔是基站 路由器支撑机构,其作用是把NB-IoT基站路由器高高地挂起,提高NB-IoT基站路由器 的无线覆盖范围。
从应用开发用户编程角度来看,NB-IoT基站路由器是个中间过渡,编程者可以忽略它 。
eNB:evolved Node B,演进型基站。
2.2.2 NB-IoT信息邮局MPO
NB-IoT信息邮局(Mssage Post Office,MPO)是一种基于NB-IoT协议的信息传送系 统,由NB-IoT基站eNodeB(eNB)与NB-IoT云服务器组成。在NB-IoT终端UE与NBIoT人机交互系统HCI之间起信息传送的桥梁作用,由信息运行商负责建立与维护。
2.2.3 NB-IoT人机交互系统HCI
NB-IoT人机交互系统(Human-computer interaction,HCI)是实现人与NB-IoT信息 邮局(NB-IoT云服务器)之间信息交互、信息处理与信息服务的软硬件系统。
目标是:使人们能够利用个人计算机、笔记本电脑、平板电脑、手机等设备,通过 NB-IoT信息邮局MPO,实现获取NB-IoT终端UE的数据,并可实现对终端UE的控制等 功能。
下行(2)
特征:IMSI号 例如:460042189101966
Hale Waihona Puke NB-IoT基站 NB-IoT云服务器
特征:固定IP地址 例如:116.62.63.164
下行(1) 特征:联网计算机、手机
2.2.1 NB-IoT终端UE
NB-IoT终端(Ultimate-Equipment,UE)是一种以微控制器MCU为核心,具有数据 采集、控制、运算等功能,带有NB-IoT通信功能,甚至包含机械结构,用于实现特定功 能的软硬件实体。
3)信号强度 信号强度表示基站与终端UE之间通信能力的好坏。信号强度的度量单位dBm,这是一个表 示功率绝对值的物理量,也可以认为是以1mW功率为基准的一个比值,计算公式为:10log (功率值/1mw)。 实际应用时,信号强度可以标准化为用0~100相对值表示,以便于理解,正如手机信号强 度用“刻度”表达一样。
从一般到个别,就是要厘清共性与个性的关系,充分利用模板(“葫芦”),依据“ 照葫芦画瓢”方法,快速实现具体应用的开发。
2.2 终端UE、信息邮局MPO与人机交互系统HCI的基本定义
NB-IoT应用架构(Application Architecture)是从技术科学角度整体描述NB-IoT应用开发所涉及的 基本知识结构,主要体现开发过程所涉及的微控制器MCU、NB-IoT通信、人机交互系统等层次。
本章还给出从信息邮局MPO角度理解终端UE与人机交互系统HCI的基本通信过程。
2.1 建立NB-IoT应用架构的基本原则
从个别到一般,就是要把NB-IoT应用开发所涉及的软件硬件体系的共性抽象出来,概 括好、梳理好,建立与其知识要素相适应的抽象模型,为具体的NB-IoT应用开发提供模 板(“葫芦”),为“照葫芦画瓢”提供技术基础。
从应用开发角度来看,人机交互系统HCI就是与信息邮局MPO的固定IP地址与端口打 交道,通过这个固定IP地址与端口,实现与终端UE的信息传输。
2.3 NB-IoT通信过程与应用开发相关的基本概念
2.3.1 与终端UE相关的基本概念
1.使用IMSI作为终端UE的唯一标识 终端UE需要一个唯一的标识,以便区别不同的终端UE,可使用国际移动用户识别码IMSI 来作为终端UE的唯一标识,这也是向信息邮局MPO缴纳费用的标识。 通常的手机需要一个SIM卡,在手机中就被称为“手机卡”,NB-IoT终端UE也需要一个 SIM卡,一般情况下它被直接封装在芯片内部,被称为eSIM卡。