NB-IOT物联网套件有哪些基本的接口,那些接口的作用是什么？

NB-IoT物联网套件通常具有以下基本接口：

电源接口：用于连接电源适配器或电池，为设备供电。

SIM卡接口：用于插入SIM卡以实现NB-IoT网络连接。

天线接口：用于连接天线，以实现设备与基站的通信。

UART接口：用于串口通信，用于与外部设备或控制器通信。

GPIO接口：用于输入/输出数字信号，可以与其他数字设备进行通信或控制。

ADC/DAC接口：用于模拟信号的输入/输出，可以连接传感器或执行器等。

I2C接口：用于I2C总线通信，可以连接其他设备如传感器、OLED显示屏等。

SPI接口：用于SPI总线通信，可以连接其他设备如SPI闪存、传感器等。

USB接口：用于与计算机或其他USB设备进行通信。

随着物联网的逐渐铺开，人们已经在生活中看到了越来越多的物联网模块：智能水表，共享单车，等等。目前的物联网仍然主要由运营商推动，物联网模块需要使用标准蜂窝协议与基站通讯。由于基站需要覆盖尽可能大的面积，因此物联网模块需要能做到在距离基站很远时仍能通讯，这就对于物联网模块的射频发射功率有了很高的要求;从另一个角度来说，物联网模块在做无线通讯时仍然需要消耗高达30mA的电流，这使得目前的物联网模组仍然需要配合较高容量的电池(如五号电池)才能工作，这也导致了物联网模组的尺寸很难做小。

为了能进一步普及物联网，必须克服这个功耗以及尺寸的限制。例如，如果未来要把物联网做到植入人体内，则不可能再搭配五号电池，而必须使用更小的电池甚至使用能量获取系统从环境中获取能量彻底摆脱电池的限制。为了实现这个目标，从通讯协议上说，可以使用更低功耗的自组网技术，类似BLE;而从电路实现上，则必须使用创新电路来降低功耗。

能量获取技术

根据之前的讨论，目前电池的尺寸和成本都已经成为了限制IoT设备近一步进入潜在市场的瓶颈。那么，有没有可能使用从环境中获得能量来支持物联网节点工作呢这种从环境中获取能量来支持物联网节点工作的模块叫做“能量获取”(energy harvesting)，目前能量获取电路芯片的研究已经成为了研究领域的热门方向。

目前最成熟的能量获取系统可以说是太阳能电池。传统太阳能电池能提供较好的能量获取效率，但是付出的代价是难以集成到CMOS芯片上。最近，不少研究机构都在使用新型CMOS太阳能电池，从而可以和物联网节点的其他模块集成到同一块芯片上，大大增加了集成度并减小模组尺寸。当然，集成在CMOS芯片上的太阳能电池需要付出低能量输出的代价，目前常见的CMOS片上太阳能电池在室内灯光下能提供nW等级的功率输出，而在强光下能提供uW级别的功率输出，这就对物联网模组的整体功耗优化提出了很高的要求。另一方面，也可以将能量获取与小尺寸微型电池配合使用，当光照较好时使用太阳能电池而在光照较弱时使用备用电池，从而提升整体物联网模组的电池寿命。

除了太阳能电池外，另一个广为人知的环境能量就是WiFi信号。今年ISSCC上，来自俄勒冈州立大学的研究组发表了从环境中的WiFi信号获取能量的芯片。先来点背景知识：WiFi的最大发射功率是30dBm(即1W)，在简单的环境里(即没有遮挡等)信号功率随着与发射设备的距离平方衰减，在距离3m左右的距离信号功率就衰减到了1uW(-30dBm)左右，而如果有物体遮挡则会导致功率更小。俄勒冈州立大学发表的论文中，芯片配合直径为15cm的天线可以在非常低的无线信号功率(-33dBm即500nW)下也能工作给电池充电，能量获取效率在5-10%左右(即在距离发射源3m的情况下输出功率在50nW左右)。因此，WiFi信号也可以用来给物联网模组提供能量，但是其输出功率在现实的距离上也不大，同样也需要节点模组对于功耗做深度优化。

另外，机械能也可以作为物联网节点的能量获取来源。压电效应可以把机械能转换为电能，从而使用压电材料(例如压电MEMS)就能为物联网节点充电。使用压电材料做能量源的典型应用包括各种智能城市和工业应用，例如当有车压过减速带的时候，减速带下的物联网传感器上的压电材料可以利用车辆压力的机械能给传感器充电并唤醒传感器，从而实现车辆数量统计等。这样，机械压力即可以作为需要测量的信号，其本身又可以作为能量源，所以在没有信号的时候就无需浪费能量了!压电材料的输出功率随着机械能的大小不同会有很大的区别，一般在nW-mW的数量级范围。

唤醒式无线系统

传统的IoT无线收发系统使用的往往是周期性通讯或主动事件驱动通讯的方案。周期性通讯指的是IoT节点定期打开与中心节点通讯，并在其他时间休眠;事件驱动通讯则是指IoT节点仅仅在传感器监测到特定事件时才与中心节点通讯，而其它时候都休眠。

在这两种模式中，都需要IoT节点主动与中心节点建立连接并通讯。然而，这个建立连接的过程是非常消耗能量的。因此，唤醒式无线系统的概念就应运而生。

什么是唤醒式无线系统就是该该系统在大多数时候都是休眠的，仅仅当主节点发射特定信号时才会唤醒无线系统。换句话说，连接的建立这个耗费能量的过程并不由IoT节点来完成，而是由中心节点通过发送唤醒信号来完成。

当建立连接的事件由中心节点来驱动时，一切都变得简单。首先，中心节点可以发射一段射频信号，而IoT节点可以通过能量获取(energy harvesting)电路从该射频信号中获取能量为内部电容充电。当IoT节点的电容充电完毕后，无线连接系统就可以使用电容里的能量来发射射频信号与中心节点通讯。这样一来，就可以做到无电池 *** 作。想象一下，如果不是使用唤醒式无线系统，而是使用IoT主动连接的话，无电池就会变得困难，因为无法保证IoT节点在需要通讯的时候在节点内有足够的能量。反之，现在使用唤醒式系统，中心节点在需要IoT节点工作时首先为其充电唤醒，就能保证每次IoT节点都有足够能量通讯。

那么，这样的唤醒式无线系统功耗有多低呢在2016年的ISSCC上，来自初创公司PsiKick发表的支持BLE网络的唤醒式接收机在做无线通讯时仅需要400 nW的功耗，而到了2017年ISSCC，加州大学圣地亚哥分校发表的唤醒式接收机更是把功耗做到了45 nW，比起传统需要毫瓦级的IoT芯片小了4-6个数量级!

来自UCSD的45 nW超低功耗唤醒式接收机

反射调制系统

唤醒式接收机主要解决了无线链路中如何低功耗接收信号的问题，但是在如果使用传统的发射机，则还是需要主动发射射频信号。发射机也是非常费电的，发射信号时所需的功耗常常要达到毫瓦数量级。那么，有没有可能在发射机处也做一些创新，降低功耗呢

确实已经有人另辟蹊径，想到了不发射射频信号也能把IoT节点传感器的信息传输出去的办法，就是由华盛顿大学研究人员提出的使用发射调制。反射调制有点像在航海和野外探险中的日光信号镜，日光信号镜通过不同角度的反射太阳光来传递信息。在这里，信号的载体是太阳光，但是太阳光能量并非传递信号的人发射的，而是作为第三方的太阳提供的。类似的，华盛顿大学研究人员提出的办法也是这样：中心节点发射射频信号，IoT节点则传感器的输出来改变(调制)天线的发射系数，这样中心节点通过检测反射信号就可以接收IoT节点的信号。在整个过程中IoT节点并没有发射射频信号，而是反射中心节点发出的射频信号，这样就实现了超低功耗。

华盛顿大学的Shyam Gollakota教授率领的研究组在反射调制实现的超低功耗IoT领域目前已经完成了三个相关项目。去年，他们完成了passive WiFi和interscatter项目。Passive WiFi用于长距离反射通信，使用WiFi路由器发射功率相对较高的射频信号，而IoT节点则调制天线反射系数来传递信息。多个IoT节点可以共存，并使用类似CDMA扩频的方式来同时发射信息。interscatter则用于短距离数据传输，使用移动设备发射功率较低的射频信号，而IoT节点则调制该射频信号的反射来实现信息传输的目的。Passive WiFi和interscatter芯片的功耗都在10-20微瓦附近，比起动辄毫瓦级别的传统IoT无线芯片小了几个数量级，同时也为物联网节点进入人体内等应用场景铺平了道路。

Passive WiFi(上)与Interscatter(下)使用反射调制，分别针对长距离与短距离应用。

Passive WiFi和Interscatter还需要使用电信号因此需要供电，而Gollakota教授最近发表的Printed WiFi则是更进一步，完全不需要供电了!

在物联网的应用中，许多需要检测的物理量其实不是电信号，例如速度，液体流量等等。这些物理量虽然不是电物理量，但是由于目前主流的信号处理和传输都是使用电子系统，因此传统的做法还是使用传感器电子芯片把这些物理量转化为电信号，之后再用无线连接传输出去。其实，这一步转化过程并非必要，而且会引入额外的能量消耗。Printed WiFi的创新之处就是使用机械系统去调制天线的反射系数，从而通过反射调制把这些物理量传输出去。这样，在IoT节点就完全避免了电子系统，从而真正实现无电池工作!

目前，这些机械系统使用3D打印的方式制作，这也是该项目取名Printed WiFi的原因。

上图是Printed WiFi的一个例子，即转速传感器。d簧、齿轮等机械器件在上方测速仪旋转时会周期性地闭合/打开最下方天线(slot antenna)中的开关，从而周期性地(周期即旋转速度)改变最下方天线的反射特性，这样中心节点只要通过反射射频信号就能读出旋转速度。最下方的图是该传感器在不同转速时的反射信号在时间域的变化情况，可见通过反射信号可以把转速信息提取出来。

超低功耗传感器

物联网节点最基本的目标就是提供传感功能，因此超低功耗传感器也是必不可少。目前，温度、光照传感器在经过深度优化后已经可以实现nW-uW数量级的功耗，而在智能音响中得到广泛应用的声音传感器则往往要消耗mW数量级甚至更高的功耗，因此成为了下一步突破研发的重点。

在声音传感器领域，最近的突破来自于压电MEMS。传统的声音传感器(即麦克风)必须把整个系统(包括后端ADC和DSP)一直处于活动待机状态，以避免错过任何有用的声音信号，因此平均功耗在接近mW这样的数量级。然而，在不少环境下，这样的系统其实造成了能量的浪费，因为大多数时候环境里可能并没有声音，造成了ADC、DSP等模组能量的浪费。而使用压电MEMS可以避免这样的问题：当没有声音信号时，压电MEMS系统处于休眠状态，仅仅前端压电MEMS麦克风在待命，而后端的ADC、DSP都处于休眠状态，整体功耗在uW数量级。而一旦有用声音信号出现并被压电MEMS检测到，则压电MEMS麦克风可以输出唤醒信号将后面的ADC和DSP唤醒，从而不错过有用信号。因此，整体声音传感器的平均功耗可以在常规的应用场景下可以控制在uW数量级，从而使声音传感器可以进入更多应用场景。

超低功耗MCU

物联网节点里的最后一个关键模组是MCU。MCU作为控制整个物联网节点的核心模组，其功耗也往往不可忽视。如何减小MCU的功耗MCU功耗一般分为静态漏电和动态功耗两部分。在静态漏电部分，为了减小漏电，可以做的是减小电源电压，以及使用低漏电的标准单元设计。在动态功耗部分，我们可以减小电源电压或者降低时钟频率来降低功耗。由此可见，降低电源电压可以同时降低静态漏电和动态功耗，因此能将电源电压降低的亚阈值电路设计就成了超低功耗MCU设计的必由之路。举例来说，将电源电压由12V降低到05V可以将动态功耗降低接近6倍，而静态漏电更是指数级下降。当然，亚阈值电路设计会涉及一些设计流程方面的挑战，例如如何确定亚阈值门电路的延迟，建立/保持时间等都需要仔细仿真和优化。在学术界，弗吉尼亚大学的研究组发布了动态功耗低至500nW的传感器SoC，其中除了MCU之外还包括了计算加速和无线基带。在已经商业化的技术方面，初创公司Ambiq的Apollo系列MCU可以实现35uA/MHz的超低功耗，其设计使用了Ambiq拥有多年积累的SPOT亚阈值设计技术。在未来，我们可望可以看到功耗低至nW数量级的MCU，从而为使用能量获取技术的物联网节点铺平道路。

结语

随着物联网的发展，目前第一代广域物联网已经快速铺开走进了千家万户。然而，广域物联网节点由于必须满足覆盖需求，因此射频功耗很难做小，从而限制了应用场景(例如人体内传感器等无法使用大容量电池的场景)。局域物联网将会成为物联网发展的下一步，本文介绍的能量获取技术配合超低功耗无线通信、MCU和传感器可望让物联网节点突破传统的限制，在尺寸和电池寿命方面都得到革命性的突破，从而为物联网进入可植入式传感器等新应用铺平道路。

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2009年，无锡成立了国家传感网创新示范区，2019年，世界物联网博览会成为无锡靓丽的名片。随着过去10年间物联网硬件成本不断下降，行业门槛降低，同时伴随着基础设施不断完善，通信技术快速发展，网络能力显著提升等因素，物联网连接数迅速增长，全球物联网产业规模也随之迅速扩大，物联网产业在经历了概念驱动、示范应用引领之后，已经全面爆发。

5G 网络助力物联网深入发展

物联网为人工智能、大数据、云计算等技术融合创新提供了重要平台，正在成为互联网之后又一个产业竞争制高点。而5G、边缘计算、人工智能、大数据等加速迭代和演进，又推动物联网迎来规模化发展的窗口期和新一轮生态布局的机遇期。

“未来5G应用的80%将是物联网。目前，中国5G商用步伐加快，超百万的窄带物联网基站实现商用，连接数达15亿，并已建成全球规模最大的窄带物联网网络。”工信部副部长王志军在2019世界物联网无锡峰会上表示。

5G的到来极大地促进了物联网技术的发展。以5G为原点，随着其进一步商用，物联世界将极大丰富。依托5G网络大带宽、低时延、高可靠的特性以及每平方公里上百万的连接数量，可有效支撑车联网、智能制造、远程医疗等智能设备的即时海量连接，这也是物联网下一步发展的重要节点。

新应用层出不穷

物联网用途广泛，既助力行业发展，又与日常生活息息相关。2019世界物联网博览会展示了许多热点应用。中国电信的“5G+8K”超高清视频直播、中国移动的“5G+智能制造”模拟工厂、中国联通的5G远程医疗急救系统，吸引大批观众驻足体验。“WIoT-PARK”（物联网公园）沉浸式互动体验展区首次亮相，带来VR看无锡、5G直播、VR蹦极、罗森智慧超市、5G未来餐厅、大 健康 体检中心等多项体验展览。

5G+ 车联网

车联网通过把车和车、车和行人、车和基础设施、车和云端、车和交通指挥中心相连，将目的地周边地区的交通实时状况更准确及时地告知驾驶人，有效提升出行效率。

在博览中心B馆门口，有不少观战排队体验车联网公交。20分钟的车程，体验者感受了道路拥堵标识预警、人行道减速、行人盲区检测、路口碰撞预测等辅助驾驶功能。此外，5G无人驾驶体验区域内的自动配送物流车、自动清扫车和5G远程驾驶也吸引了众人驻足观看。

5G+ 医疗

中国移动展示的5G远程医疗系统和5G急救车模型，让参会者更直观地感受到“看病”与“治病”的变化。远程实时动态心电系统、胸痛中心急救管理系统、手持B超等物联网医疗设备摆满了展台。通过医院工作后台、监测及治疗设备、用户 APP ，医生可打破地域限制，实时获取病患的心电、血压、血氧、脉搏等信息，及时出具诊疗方案。今年5月，江苏移动就与江苏省人民医院、江苏省中医院分别签署了5G智慧医疗战略合作协议，5G急救车就是合作重点之一。5G急救车能将患者的体征、病情评估图像等信息以毫秒级速度传送至医院，同步交互高清音视频，可有效缩短院内急救响应时间，为患者争取更大生机。

5G+ 工业

在中兴通讯展区，其5G+工业园区方案利用覆盖园区的泛5G网络，实现园区内生产设备、表计、摄像头、无人机、机器人等的泛在连接，并通过物联网平台对它们进行统一管理；同时通过工单系统对园区内的异常情况进行实时控制，实现工业园区的可视化综合管控。

在5G+工业机器视觉方案中，高清摄像头在工业现场采集高清视频信号，通过5G网络传输到边缘侧进行机器视觉分析，在MEC进行边缘侧实时控制。机器视觉方案在工业现场有大量应用。如，在轮毂淬火过程中，通过高清摄像头进行轮毂淬火的视频采集，利用机器视觉分析轮毂颜色变化来判断温度是否满足淬火质量要求，实现机器视觉检测-成品质量判断-工业设备调整的闭环控制流程。

5G+ 教育

中国联通利用5G+VR，可提供网络、平台、内容及终端的全套解决方案。 结合 网络层的关键技术、平台层的分布式部署及多场景访问能力、内容层的全学科优质资源，以及终端层的多终端访问，中国联通可以为学习者打造高度开发、可交互、沉浸式的三维学习环境，真正实现教育部倡导的全时域、全空域、全受众的教学要求。

共谋物联网发展良策

物联网对网络强国、数字中国、智慧 社会 、数字经济等国家战略具有显著的支撑和辐射带动作用，成为经济发展的强大驱动力。但随着万物互联时代的到来，安全问题也随之凸显。

物联网无处不在的连接打破了传统的网络边界，5G、人工智能新技术的应用，又加剧了物联网的安全风险。当前，物联网设备基数庞大，但安全防护普遍脆弱，物联网被攻击事件屡屡发生,造成设备被控制、用户隐私 泄露 、数据被窃取，甚至造成影响基础通信网络正常运行等严重后果。保证安全已成为物联网行业 健康 发展的前提。

在2019世界物联网博览会信息安全高峰论坛上，多位专家探讨5G时代的物联网安全实践与发展。专家指出，当前物联网还需面对3个挑战。首先，自主创新上，核心技术虽有一定发展，但受制于人现状并未根本改变，攻坚克难之路仍任重道远。其次，安全可控上，国外物联网产品虽技术领先，但预置后门现象频现，安全防范之事需常抓不懈。最后，安全生态上，国内物联网生态虽日渐完善，但部分关键要素仍握于美西方，根治痛症之需仍迫在眉睫。

中国信息安全测评中心专家委员会副 主任 黄殿中表示：“物联网承载 科技 兴国战略与网络强国梦想，我们需实现自主发展、主动安全和生态体系构建的升级转型；实现由‘分块布局’向‘生态体系’转型；实现由‘受制于人’向‘自主发展’转型；实现由‘被动安全’向‘主动安全’转型。”

物联网如何改变世界？王志军表示，中国正进行新一轮物联网发展布局，将着力突破核心芯片、智能传感器、智能传输、智能信息处理、 *** 作系统等关键核心技术，从根本上提升产业核心竞争力。此外，应用先行，我国将通过规模化发展提升产业竞争力，通过标志性的应用场景示范推进产业落地，以及重点支持车联网、工业互联网等领域加快部署，强化产需对接，实现规模发展。

作为新一代信息基础设施的建设者，运营商在万物智联时代将肩负新使命，创造新价值。中国联通总经理李国华表示，首先，运营商将广泛部署5G基础设施，构建广覆盖、高性能的网络，实现全程全网；其次，运营商将是垂直行业的赋能者，与不同垂直领域的合作将更加深入，为企业和消费者提供普惠性服务；再次，为实现资源优化与价值重构，运营商将设计并实践新型商业模式，寻求合作共赢，成为商业模式的 探索 者；最后，“融合”将是万物智联时代的基调，运营商将更多承担生态建设驱动者的角色，与产业各方一道构建生态圈，实现共享发展。

END

作者：孟月

责编/版式：王禹蓉

物联网的发展前景很不错，具体如下：
1更安全的保护措施。在新技术出现之初，它的技术力量几乎都集中在创新上，导致监管水平低下，这就使业界的兴奋、激进和政策、监管的滞后常常形成鲜明的对比。由于物联网设备和基础设施的价格下降，企业在物联网设备上的应用也越来越普遍，这种创新和应用一旦普及，各种新技术的风险也突显出来。
2更普遍使用智能消费品设备。IoT所覆盖的行业人群广泛，从智慧交通、智能物流、医疗、农业、能源等行业应用，到私人智能家居、个人、智能汽车等应用，无论是降低成本，还是提高中国居民的生活质量，都将是中国居民生活质量的巨大提升。

1、物联网卡没有网络、信号不稳定等原因

解决办法：更换物联网卡使用设备，检查设备网络接入口是否正常，如果更换设备后可以正常使用则是设备兼容性问题；如果更换设备后物联网卡还是没有网络和信号，那么就是这张物联网卡本身存在质量问题，应该及早联系运营商或者物联网卡代理商换卡。

2、物联网卡流量使用完、欠费等原因

（1）物联网卡激活使用后会出现测试期、沉默期与计费期，在测试期运营商会赠送部分流量供我们测试使用，一旦赠送部分的物联网卡流量用完将会自动扣费，造成物联网卡欠费。

（2）充值后物联网卡仍不能使用：由于设备使用物联网卡流量大，每日消耗的流量量可能高达几百，因此如果物联网卡管理平台没有及时提醒我们充值，可能就会造成欠费停机，造成物联网卡不能使用。

（3）物联网卡流量池消耗完造成物联网卡不能使用问题

解决办法：检查物联网卡属于哪一种欠费原因，确定原因后可以联系运营商或者物联网卡代理商对物联网卡进行续费充值即可。

3、物联网基站没有覆盖等原因

解决办法：更换另一种运营商物联网卡，中国移动、联通、电信都分别在全国各地建立物联网基站，可能这个地方移动物联网卡信号覆盖面广、另一个地方联通、电信更加好，因此我们可以根据实际情况更换运营商。

以上便是整理出来的物联网卡上不了网原因跟相关解决办法，物联网卡是由运营商为物联网企业发行的商业流量卡，由物联网卡代理售卖向市场的，一些用户的物联网卡之所以经常出现使用问题，最主要原因是找错了物联网卡代理商，这些不正规的物联网卡代理售卖的物联网卡经常会出现这样或者那样的问题，因此找对一个靠谱的物联卡代理非常重要。

1、物联网（The Internet of Things，简称IOT）是指通过 各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、 连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化 学、生物、位置等各种需要的信息。

2、组成：物联网的基本特征可概括为整体感知、可靠传输和智能处理 。

（1）整体感知—可以利用射频识别、二维码、智能传感器等感知设备感知获取物体的各类信息。

（2）可靠传输—通过对互联网、无线网络的融合，将物体的信息实时、准确地传送，以便信息交流、分享。

（3）智能处理—使用各种智能技术，对感知和传送到的数据、信息进行分析处理，实现监测与控制的智能化。

扩展资料：

常见的运用案例有：

1、物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用。机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。而就在不久之前，上海世博会也与无锡传感网中心签下订单，购买防入侵微纳传感网1500万元产品。

2、ZigBee路灯控制系统点亮济南园博园。ZigBee无线路灯照明节能环保技术的应用是此次园博园中的一大亮点。园区所有的功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制。

3、智能交通系统(ITS)是利用现代信息技术为核心，利用先进的通讯、计算机、自动控制、传感器技术，实现对交通的实时控制与指挥管理。交通信息采集被认为是ITS的关键子系统，是发展ITS的基础，成为交通智能化的前提。无论是交通控制还是交通违章管理系统，都涉及交通动态信息的采集，交通动态信息采集也就成为交通智能化的首要任务。

参考资料来源：百度百科-物联网

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