NB-IoT设备接入物联网平台的完整流程可以概括为硬件准备 -> 网络附着 -> 平台注册 -> 数据上下行 几个核心阶段。
1、NB-IoT: 一种专为低功耗、广覆盖、大容量物联网设备设计的蜂窝网络技术。
2、设备: 内置了NB-IoT通信模组的终端硬件。
3、物联网平台: 提供设备管理、数据接收、存储、分析和规则引擎的云服务平台,例如:
①运营商平台: 中国电信AEP、中国移动OneNET、中国联通物联网平台。
②云厂商平台: 阿里云物联网平台、华为云IoT、腾讯云物联网开发平台、AWS IoT Core等。
4、通信协议: 设备与平台之间通信的“语言”,最常用的是 CoAP/LwM2M 和 MQTT。

整个流程可以清晰地用下图表示,它展示了从硬件到数据收发的完整闭环:
1、硬件准备
①选择NB-IoT模组: 如移远BC95/BC26/BC28,广和通N510/N700,移芯EC616/EC617等。
②集成与开发: 将模组集成到你的设备主板,并编写嵌入式软件(固件),通过AT指令控制模组。
2、平台侧创建产品与设备
①登录物联网平台: 在你选择的物联网平台上创建账户。
②创建产品: 定义一个产品模型,包括产品名称、型号、通信协议(如LwM2M或MQTT)、数据格式(如透传或自定义TLS/JSON)等。
③添加设备: 在产品下添加具体的设备。添加时,平台会为每个设备生成唯一的三元组或证书,这是设备身份认证的核心。
Ⅰ.三元组: 通常包括 ProductKey(产品密钥)、DeviceName(设备名称)、DeviceSecret(设备密钥)。
Ⅱ.证书: 用于更安全的双向认证(mTLS)。
3、设备端烧录身份信息
①将平台分配的三元组(或证书)提前烧录到设备的非易失性存储器(Flash)中。这是后续设备能够成功连接到指定平台的关键。
4、设备上电并搜索网络
①设备通电,NB-IoT模组开始工作。
②模组自动搜索并注册到运营商的NB-IoT网络。这个过程称为 “附着”。
③附着成功后,模组会从网络获取一个IP地址。此时,设备已经接入了互联网,但还不能与物联网平台通信。
这是最核心的认证和注册环节。
5、设备引导请求
①设备通过事先预置的引导服务器地址(Bootstrap Server)或设备配置服务器地址(DM Server)发起连接请求。这个地址通常是物联网平台提供的特定域名或IP。
②设备在请求中携带自己的身份信息(如DeviceName等)。
6、平台身份认证
①物联网平台接收到设备的引导请求后,会核对设备的三元组信息(或验证证书)。
②平台会使用 ProductKey 和 DeviceName 找到对应的 DeviceSecret,并通过特定的算法(如Token生成算法)验证请求的合法性。
7、平台注册与密钥分发
①认证通过后,平台会将设备状态标记为在线,并完成设备注册。
②平台可能会为设备分配用于后续通信的资源(如果使用LwM2M协议)或返回连接MQTT Broker所需的特定信息(如用户名、密码)。
③对于CoAP/LwM2M协议,平台会返回后续通信的真实设备管理服务器地址。
8、建立数据通道
①对于CoAP/LwM2M协议: 设备使用平台返回的地址,与设备管理服务器建立安全连接,并上报自身支持的对象和资源(例如:温度传感器数据是一个资源,设备型号是另一个资源)。
②对于MQTT协议: 设备使用认证后获得的用户名和密码,连接到平台的MQTT Broker,并订阅(Subscribe)相关的Topic(如用于接收平台指令的Topic)。
9、业务数据上行
①设备按照既定的业务逻辑(如定时、触发等),通过已建立的数据通道,将传感器数据、设备状态等上报到物联网平台。
②CoAP: 通常是对某个资源执行 Write 或 Notify 操作。
③MQTT: 向一个特定的Topic(如 /pk/dn/thing/event/property/post)发布(Publish)一条包含数据的消息。
10、平台指令下行
①用户通过物联网平台的控制台或调用平台API,向设备下发指令(如远程开关、参数配置)。
②平台通过已建立的数据通道将指令下发给设备。
③CoAP: 平台向设备的某个资源执行 Write 操作。
④MQTT: 平台向设备订阅的Topic发布一条消息。
11、设备管理与状态更新
①平台可以随时查询设备的属性、下发固件升级(FOTA)命令、远程重启设备等。
②设备进入低功耗模式(PSM或eDRX),并在需要时唤醒,重新与网络和平台交互。
1、低功耗特性: NB-IoT设备大部分时间处于PSM(省电模式)或eDRX(扩展非连续接收)状态。在这些状态下,设备无法被平台实时下行唤醒(PSM下完全不行,eDRX下有延迟)。平台下发的指令会先缓存,等设备主动上行通信时再一并下发。这是NB-IoT设计与传统移动网络最大的不同。
2、协议选择:
①CoAP/LwM2M: 标准协议,非常适合传感器数据上报和简单的设备管理,本身支持PSM/DRX,功耗更低。是NB-IoT的推荐协议。
②MQTT: 灵活性高,生态好,更适合复杂的消息路由和业务场景,但在极端功耗场景下需要额外处理。
3、安全: 确保 DeviceSecret 等敏感信息在设备端安全存储,通信过程建议使用DTLS/TLS加密。
4、测试与调试: 准备一张NB-IoT测试卡,使用串口调试助手(如AT指令调试)和物联网平台的设备日志功能,是排查连接问题的重要手段。
这个流程涵盖了从零开始到一个NB-IoT设备稳定接入物联网平台并实现数据交互的全过程。实际开发中,每个平台的API和细节可能略有不同,但核心原理是相通的。