NB-IoT节点的低功耗运行研究与设计
发布时间：2021-06-08 23:23
作为物联网领域最受期待的技术,NB-IoT具有更好的安全性,更深度的覆盖,更长的电池周期,以及更好的服务质量保障。通过与其他物联网常用的通信方式对比发现NB-IoT具有不可比拟的优势。目前,全球运营商已经和行业合作伙伴一道拓展出了众多NB-IoT应用场景,涵盖了多个应用领域,包括智能抄表、智能停车、环境监测、智能路灯等等。然而功耗问题一直是制约物联网发展的首要问题,因此降低节点底板功耗是影响NB-IoT网络寿命的关键点。本论文完成了以下工作:NB-IoT网络节点稳定运行的基础在于硬件,在所有电子元器件的选型上均采用低功耗低成本的器件的原则上对网络节点各个硬件部分进行设计,主要包括微控制器模块,通信模块、DC-DC转换模块和锂电池充放电模块等。为了延长节点网络寿命,本硬件设计在现有的基础上做出了两方面的改善。一方面是电源控制关断的改善,在节点空闲状态时将外部电源全部关断,仅给MCU以及通信模块的正常供电来保证控制和通信的有序工作;另一方面是MCU的选型采用可进入低功耗模式的微处理器来进一步降低功耗。作为低功耗网络节点,软件的低功耗设计是实现智能化的灵魂。在软件方面阐述了低功耗软件设计应遵...
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IeDRX模式
??３．２＿３?ＳＴＭ８Ｌ的最小外围电路??本设计采用的单片机为ＳＴＭ８Ｌ１５１Ｃ８Ｔ６。图３－２中根据ＳＴＭ８Ｌ的设计手册，给单片机设计??了最小外围电路，包括上电复位电路、时钟电路、振荡电路、ＳＷＩＭ接口、ＳＨＴ１Ｘ接口。按键??ＳＷ－ＰＢ１用于复位振荡电路中，分配了两个晶振，分别是１６ＭＨｚ和３２７６８Ｈｚ，由ＳＴＭ８Ｌ单片机??按己编入的程序代码内部控制切换。ＳＷＩＭ接口用于给单片机烧录程序。ＳＨＴ１Ｘ可与用于插一些??传感器模块，用于数据采集，例如ＤＳ１８Ｂ２０，?ＤＨＴ１１等。??－１６－??
?料电路??ＯＮＤ??图３－２?ＳＴＭ８Ｌ１５１单片机外围电路??３．３?ＮＢ－ＩｏＴ模块设计??３．３．１主流ＮＢ－ＩｏＴ芯片及功耗对比??ＮＢ－ＩｏＴ相比于其他的通信模块来说有着不小的低功耗优势。近来三大运营商纷纷宣布??ＮＢ－ＩｏＴ的测试和商用时间，与此同时工信部也在推动ＮＢ－ＩｏＴ标准化，将ＮＢ－ＩｏＴ模块从外形、??封装以及针脚定义等方面提出新的要求。??目前己知的开始量产ＮＢ－ＩｏＴ芯片的厂商有８家，不包含已宣布投入ＮＢ－ＩｏＴ芯片研发，但无??具体型号的厂商。下面介绍其中３种ＮＢ－ＩｏＴ芯片。??华为ＮＢ－ＩｏＴ的芯片是Ｂｏｕｄｉｃａ，是业界第一款具有超低功耗ＳｏＣ并支持ＮＢ－ＩｏＴ网络的芯片，??它基于ＡＲＭ?Ｃｏｒｔｅｘ－ＭＯ内核，可搭载Ｈｕａｗｅｉ?ＬｉｔｅＯＳ嵌入式物联网操作系统。接下来介绍Ｂｏｕｄｉｃａ??芯片的特性。首先Ｂｏｕｄｉｃａ芯片支持３ＧＰＰ?Ｒｅｌｅａｓｅ?１３标准协议，并且芯片支持带内部署、保护带??部署以及独立部署三种部署方式。Ｂｏｕｄｉｃａ芯片自带ＰＳＭ和ｅＤＲＸ模式，有２０ｄＢ的室内增强，??支持ＦＯＴＡ技术（ＦＯＴＡ，?Ｈｒｍｗａｒｅ?Ｏｖｅｒ－Ｔｈｅ－Ａｉｒ，云端升级技术）》支持频段６９８？９６０ＭＨｚ：??Ｂａｎｄ５／８／ｌ２／１３／１７／１８／１９／２０／２６／２８。网络层协议支持ＵＤＰ协议和ＣｏＡＰ协议
【参考文献】：
期刊论文
[1]NB-IoT技术在智能水表领域的应用研究[J]. 李诺. 中国新通信. 2018(05)
[2]NB-IoT低速率窄带物联网通信技术现状及发展趋势[J]. 田成立,赵强. 中国新通信. 2018(04)
[3]三大运营商NB-IoT技术对比[J]. 物联网技术. 2018(02)
[4]NB-IoT功率控制策略研究[J]. 霍山松. 中国新通信. 2018(03)
[5]具有高吞吐量的可靠UDP协议[J]. 万玉铸,徐志江,卢为党,华惊宇. 计算机工程与设计. 2017(12)
[6]千盏NB-IoT“智能路灯”在南京河西集体亮灯——全国首例大规模NB-IoT技术应用在宁商用[J]. 吴越. 江苏通信. 2017(06)
[7]基于Modbus协议的多路数据采集器[J]. 秦天柱,张伟刚,瞿少成. 电子测量技术. 2017(11)
[8]基于ModBus协议的物联网环境监测系统开发[J]. 陈彦彬,李镇伟,骆文彬,许柏胜,高文娜,周荣坤. 智能计算机与应用. 2017(05)
[9]鹰潭NB-IoT基站覆盖率全国最高 多项应用成标杆[J]. 鲁义轩. 通信世界. 2017(22)
[10]中国首个LTEIoT多模外场测试启动 多模成物联网时代主旋律[J]. 刁兴玲. 通信世界. 2017(15)
硕士论文
[1]窄带物联网与现有蜂窝网系统共存的干扰研究[D]. 王雨晴.北京邮电大学 2017
[2]多声道超声波流量计的设计与实验研究[D]. 曹译恒.河南工业大学 2015
[3]无线传感器网络低功耗节点设计与实现[D]. 刘嘉宇.北京交通大学 2015
本文编号：3219419
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IeDRX模式
??３．２＿３?ＳＴＭ８Ｌ的最小外围电路??本设计采用的单片机为ＳＴＭ８Ｌ１５１Ｃ８Ｔ６。图３－２中根据ＳＴＭ８Ｌ的设计手册，给单片机设计??了最小外围电路，包括上电复位电路、时钟电路、振荡电路、ＳＷＩＭ接口、ＳＨＴ１Ｘ接口。按键??ＳＷ－ＰＢ１用于复位振荡电路中，分配了两个晶振，分别是１６ＭＨｚ和３２７６８Ｈｚ，由ＳＴＭ８Ｌ单片机??按己编入的程序代码内部控制切换。ＳＷＩＭ接口用于给单片机烧录程序。ＳＨＴ１Ｘ可与用于插一些??传感器模块，用于数据采集，例如ＤＳ１８Ｂ２０，?ＤＨＴ１１等。??－１６－??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]NB-IoT技术在智能水表领域的应用研究[J]. 李诺. 中国新通信. 2018(05)
[2]NB-IoT低速率窄带物联网通信技术现状及发展趋势[J]. 田成立,赵强. 中国新通信. 2018(04)
[3]三大运营商NB-IoT技术对比[J]. 物联网技术. 2018(02)
[4]NB-IoT功率控制策略研究[J]. 霍山松. 中国新通信. 2018(03)
[5]具有高吞吐量的可靠UDP协议[J]. 万玉铸,徐志江,卢为党,华惊宇. 计算机工程与设计. 2017(12)
[6]千盏NB-IoT“智能路灯”在南京河西集体亮灯——全国首例大规模NB-IoT技术应用在宁商用[J]. 吴越. 江苏通信. 2017(06)
[7]基于Modbus协议的多路数据采集器[J]. 秦天柱,张伟刚,瞿少成. 电子测量技术. 2017(11)
[8]基于ModBus协议的物联网环境监测系统开发[J]. 陈彦彬,李镇伟,骆文彬,许柏胜,高文娜,周荣坤. 智能计算机与应用. 2017(05)
[9]鹰潭NB-IoT基站覆盖率全国最高 多项应用成标杆[J]. 鲁义轩. 通信世界. 2017(22)
[10]中国首个LTEIoT多模外场测试启动 多模成物联网时代主旋律[J]. 刁兴玲. 通信世界. 2017(15)
硕士论文
[1]窄带物联网与现有蜂窝网系统共存的干扰研究[D]. 王雨晴.北京邮电大学 2017
[2]多声道超声波流量计的设计与实验研究[D]. 曹译恒.河南工业大学 2015
[3]无线传感器网络低功耗节点设计与实现[D]. 刘嘉宇.北京交通大学 2015
本文编号：3219419
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