专家详解所谓的“NB-IoT唤醒” bug

当年诺基亚执功能机手机牛耳数年，一夜崩塌，它的基带工程师都去哪里了？

2015年，在芬兰的150名有20年基带研发经验的诺基亚资深工程师加入了另外一家北欧公司，他们潜心研发LTE-M / NB-IoT 产品四年，这个月，他们的NB-IoT产品成功量产开始批量供货，其性能堪称全球一流，今天为你讲讲他们研发的这个产品。

在MWC 2019上海期间，Nordic亚太区蜂窝IoT 战略销售经理牟明跃接受了电子创新网总编张国斌的独家专访，介绍了Nordic研发的NB-IoT新品，其实Nordic就是接收诺基亚基带工程师的那家北欧公司。

▐ 牟明跃表示： ► “其实我们的研发团队还有来自微软、博通和意法-爱立信等公司资深研发工程师，我们有200多人从事基带研究，这个规模不亚于其他大型公司。”

他透露今年年初Nordic半导体在CES上抢先亮相了其nRF91®系列低功耗蜂窝IoT解决方案，展示了在美国Verizon无线网络和挪威Telia网络上运行的nRF91器件。

► “我们认为LTE-M 和 NB-IoT 都很重要，它们的带宽不同，不过各自优势很明显，例如LTE-M有更高吞吐量 、低延迟、漫游、移动性、在中等速率下最节能、适用于TCP/TLS 端至端安全连接等，而NB-IoT虽然移动性差但有更长的距离在低数据速率下最节能等。”

从下图也可以看出LTE-M 和 NB-IoT在全球的部署很广泛。

▐ Nordic NB-IoT的优势？

► “Nordic 的NB-IoT有四个优势:

1.低功耗，从头设计每一个环节以实现低功耗，集成内存并使用低功耗处理器

2.易于使用，该公司启动了面向数千位客户和数百项应用的自助服务

3.小尺寸，因为它采用了先进封装技术，

4.适用全球范围。我们的LTE-M开发板都有一个sim卡支持全球20多个国家的网络。”

nRF91系列是一款高度集成的低功耗全球多模LTE-M/NB-IoT方案，它采用的是系统级封装(SiP)，这个SiP将一个完整的低功耗蜂窝IoT系统集成到一个包括调制解调器、收发器、RF前端、专用应用处理器、Flash内存、电源管理、晶体和无源器件在内微型10x16x1.2mm封装中。

► “nRF91系列的集成度在现有NB-IoT方案中名列前茅”

► “nRF91系列采用的是Nordic多模LTE-M / NB-IoT调制解调器、无SAW收发器和Qorvo定制射频前端解决方案，因而能支持全球部署。”我们的射频前端其实是Qorvo量身打造的，Qorvo是我们的战略合作伙伴，nRF91 SiP充分利用经过验证的Qorvo最先进RF前端、先进封装和MicroShield™技术来提供独特的超紧凑解决方案，具有高性能和低功耗特点。”

► “nRF91系列采用的是Nordic多模LTE-M / NB-IoT调制解调器、无SAW收发器和Qorvo定制射频前端解决方案，因而能支持全球部署。”

该系列中的nRF9160 SiP是首款采用Arm最新Arm Cortex M-33 CPU内核的蜂窝IoT模块，并且具有1MB Flash和256kB RAM板载内存。nRF9160 SiP也是首个将Arm最先进的Arm TrustZone和Arm CryptoCell安全功能融入互联网级加密和应用保护的模块。这些技术都是设计用于高能效，并且在运算能力、功耗和安全性方面要求最高性能水平的嵌入式IoT产品。

nRF9160 SiP另一项独特功能是集成了GPS支持，允许GPS和蜂窝数据两者结合使用，实现比单独使用其中一种技术更精确的定位。

“NB-IoT唤醒” bug?

曾经有业内朋友坚称NB-IoT难以唤醒，响应太慢不适合做物联网应用，对此，牟明跃表示一些在水气表上的NB-IoT应用 ，由于其不需要频繁发送数据，因而从低功耗角度看不需要频繁唤醒，但实际上，通过设置NB-IoT的工作模式，也可以让它快速响应需求，如让其工作在eDRX模式，就可以实现休眠一分钟，再唤醒工作，再休眠一分钟，这样可以实现较快响应。

实际上，NB采用了三种工作模式，DRX、eDRX和PSM模式:

01 DRX Discontinuous Reception 叫“不连续接收”，但实际是能够随时随地找到设备，相当于随时在监听，所以功耗最高，DRX待机功耗1mA左右。

02 eDRX extended Discontinuous Reception就是把网络先开一会、再停一会。 开的时候能收到数据，停的时候收不到数据。停的时间从几十秒到几个小时，可以配置，eDRX 5分钟间隔的待机功耗在0.2mA左右。

03 PSM Power Saving Mode 相当于把eDRX开关网络的频率放的更低，低至几天打开一次网络。同样，打开网络的时候能收到数据，不打开网络的时候收不到数据。（PSM模式下，待机功耗只有微安级别，此时才能做到“一节电池用5年”。）

所以设计NB-IoT物联网产品，要根据应用工作模式，例如共享单车锁、智能锁，远程开锁之后，不能傻等5分钟才开锁，所以需要DRX模式。（相当于GSM的长连接）。而物流监控，隔一两个小时看一下位置就好了，不需要时刻盯着，用eDRX是比较合适的。而远程水表煤气表监控，几乎不需要被控制，只要隔几天给服务器传输一次用水用气量就好了，所以需要用PSM模式最省电。

牟明跃表示：

► “NB-IoT也支持突发型数据上报，如智慧停车、火情检测等，需要及时计费和报警。”

关于NB-IoT的开发

nRF91系列包括一套完整的软件和易于使用的开发工具，以加速创新和产品开发。此外，还有世界级的一线技术支持团队和Nordic发展迅速的社区提供协助。各种各样的支持，使得让开发人员可专注于实现自己的目标：使用蜂窝技术开发出色的产品和服务。

目前，运营商对NB-IoT情有独钟，国内很多芯片公司纷纷杀入NB-IoT领域，将其成本不断拉低。

对此，牟明跃强调Nordic的优势是全球部署：

“我们不拼价格和成本，我们提供的是系统级的全球方案。”

nRF9160 DK

它具有支持多个频段的专用LTE-M和NB-IoT天线，可在全球范围运行。

主要特性有:

1.用于nRF9160 SiP单板开发套件

2.支持700至960 MHz + 1710至2200 MHz LTE 频段

3.通过: CE, FCC, ISED, GCF认证

4.nRF52840板控制器

5.兼容Arduino Uno Rev3

6.LTE-M/NB-IoT、GPS 和 2.4 GHz 天线

7.SWF RF 控制器用于全部天线

8.纳米级4FF SIM 卡插槽和 MFF2 SIM 占位面积

9.SEGGER J-link OB 编程器/调试器

10.测量功耗引脚

11.用戶可编程 LED(4)、按钮(2) 和开关(2)

13.电池、外部或USB的3.3 至 5.5 V电源。

nRF9160 DK可以轻松连接到Nordic云解决方案nRF Connect for Cloud，方便大家实现完整的物联网方案。

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