NB-IoT設備接入物聯網平臺的完整流程可以概括為硬件準備 -> 網絡附著 -> 平臺注冊 -> 數據上下行 幾個核心階段。
1、NB-IoT: 一種專為低功耗、廣覆蓋、大容量物聯網設備設計的蜂窩網絡技術。
2、設備: 內置了NB-IoT通信模組的終端硬件。
3、物聯網平臺: 提供設備管理、數據接收、存儲、分析和規則引擎的云服務平臺,例如:
①運營商平臺: 中國電信AEP、中國移動OneNET、中國聯通物聯網平臺。
②云廠商平臺: 阿里云物聯網平臺、華為云IoT、騰訊云物聯網開發平臺、AWS IoT Core等。
4、通信協議: 設備與平臺之間通信的“語言”,最常用的是 CoAP/LwM2M 和 MQTT。

整個流程可以清晰地用下圖表示,它展示了從硬件到數據收發的完整閉環:
1、硬件準備
①選擇NB-IoT模組: 如移遠BC95/BC26/BC28,廣和通N510/N700,移芯EC616/EC617等。
②集成與開發: 將模組集成到你的設備主板,并編寫嵌入式軟件(固件),通過AT指令控制模組。
2、平臺側創建產品與設備
①登錄物聯網平臺: 在你選擇的物聯網平臺上創建賬戶。
②創建產品: 定義一個產品模型,包括產品名稱、型號、通信協議(如LwM2M或MQTT)、數據格式(如透傳或自定義TLS/JSON)等。
③添加設備: 在產品下添加具體的設備。添加時,平臺會為每個設備生成唯一的三元組或證書,這是設備身份認證的核心。
Ⅰ.三元組: 通常包括 ProductKey(產品密鑰)、DeviceName(設備名稱)、DeviceSecret(設備密鑰)。
Ⅱ.證書: 用于更安全的雙向認證(mTLS)。
3、設備端燒錄身份信息
①將平臺分配的三元組(或證書)提前燒錄到設備的非易失性存儲器(Flash)中。這是后續設備能夠成功連接到指定平臺的關鍵。
4、設備上電并搜索網絡
①設備通電,NB-IoT模組開始工作。
②模組自動搜索并注冊到運營商的NB-IoT網絡。這個過程稱為 “附著”。
③附著成功后,模組會從網絡獲取一個IP地址。此時,設備已經接入了互聯網,但還不能與物聯網平臺通信。
這是最核心的認證和注冊環節。
5、設備引導請求
①設備通過事先預置的引導服務器地址(Bootstrap Server)或設備配置服務器地址(DM Server)發起連接請求。這個地址通常是物聯網平臺提供的特定域名或IP。
②設備在請求中攜帶自己的身份信息(如DeviceName等)。
6、平臺身份認證
①物聯網平臺接收到設備的引導請求后,會核對設備的三元組信息(或驗證證書)。
②平臺會使用 ProductKey 和 DeviceName 找到對應的 DeviceSecret,并通過特定的算法(如Token生成算法)驗證請求的合法性。
7、平臺注冊與密鑰分發
①認證通過后,平臺會將設備狀態標記為在線,并完成設備注冊。
②平臺可能會為設備分配用于后續通信的資源(如果使用LwM2M協議)或返回連接MQTT Broker所需的特定信息(如用戶名、密碼)。
③對于CoAP/LwM2M協議,平臺會返回后續通信的真實設備管理服務器地址。
8、建立數據通道
①對于CoAP/LwM2M協議: 設備使用平臺返回的地址,與設備管理服務器建立安全連接,并上報自身支持的對象和資源(例如:溫度傳感器數據是一個資源,設備型號是另一個資源)。
②對于MQTT協議: 設備使用認證后獲得的用戶名和密碼,連接到平臺的MQTT Broker,并訂閱(Subscribe)相關的Topic(如用于接收平臺指令的Topic)。
9、業務數據上行
①設備按照既定的業務邏輯(如定時、觸發等),通過已建立的數據通道,將傳感器數據、設備狀態等上報到物聯網平臺。
②CoAP: 通常是對某個資源執行 Write 或 Notify 操作。
③MQTT: 向一個特定的Topic(如 /pk/dn/thing/event/property/post)發布(Publish)一條包含數據的消息。
10、平臺指令下行
①用戶通過物聯網平臺的控制臺或調用平臺API,向設備下發指令(如遠程開關、參數配置)。
②平臺通過已建立的數據通道將指令下發給設備。
③CoAP: 平臺向設備的某個資源執行 Write 操作。
④MQTT: 平臺向設備訂閱的Topic發布一條消息。
11、設備管理與狀態更新
①平臺可以隨時查詢設備的屬性、下發固件升級(FOTA)命令、遠程重啟設備等。
②設備進入低功耗模式(PSM或eDRX),并在需要時喚醒,重新與網絡和平臺交互。
1、低功耗特性: NB-IoT設備大部分時間處于PSM(省電模式)或eDRX(擴展非連續接收)狀態。在這些狀態下,設備無法被平臺實時下行喚醒(PSM下完全不行,eDRX下有延遲)。平臺下發的指令會先緩存,等設備主動上行通信時再一并下發。這是NB-IoT設計與傳統移動網絡最大的不同。
2、協議選擇:
①CoAP/LwM2M: 標準協議,非常適合傳感器數據上報和簡單的設備管理,本身支持PSM/DRX,功耗更低。是NB-IoT的推薦協議。
②MQTT: 靈活性高,生態好,更適合復雜的消息路由和業務場景,但在極端功耗場景下需要額外處理。
3、安全: 確保 DeviceSecret 等敏感信息在設備端安全存儲,通信過程建議使用DTLS/TLS加密。
4、測試與調試: 準備一張NB-IoT測試卡,使用串口調試助手(如AT指令調試)和物聯網平臺的設備日志功能,是排查連接問題的重要手段。
這個流程涵蓋了從零開始到一個NB-IoT設備穩定接入物聯網平臺并實現數據交互的全過程。實際開發中,每個平臺的API和細節可能略有不同,但核心原理是相通的。