NB-IoT & LTE-M —
Güç Tasarruflu Hücresel IoT.

Özellik             NB-IoT (Cat-NB1/NB2)   LTE-M (Cat-M1)
─────────────────────────────────────────────────────────
Bant genişliği      180 kHz                1.4 MHz
DL hız (maks.)      250 kbps               1 Mbps
UL hız (maks.)      250 kbps               1 Mbps
Gecikme             1–10 s                 10–15 ms
Mobility            Sınırlı (idle)         Tam handover
VoLTE               Hayır                  Evet
PSM desteği         Evet                   Evet
eDRX desteği        Evet (maksimum ~2.9 sa) Evet (maksimum ~43 dk)
Tipik kullanım      Sayaç, sensör, tracker  Araç takibi, wearable
MCL (dB)            164 dB                 156 dB

T3412 — TAU (Tracking Area Update) periyodu
Bit 8–6: Timer birimi
  000 → 2 dakika      001 → 30 dakika
  010 → 4 saat        011 → 1 saat
  101 → 1 dakika      110 → 320 saat
Bit 5–1: Değer (binary)

Örnek: "00100001" → 010 (4 saat) × 00001 (1) = 4 saat TAU

T3324 — Active Time (uyanık kalma süresi)
  "00000010" → 000 (2 sn) × 00010 (2) = 4 saniye aktif

# PSM etkinleştir (mod=1), T3412=4 saat, T3324=4 saniye
AT+CPSMS=1,,,,"00100001","00000010"
# +CPSMS: 1,,,,"00100001","00000010"
# OK

# PSM durumu sorgula
AT+CPSMS?
# +CPSMS: 1,,,,"00100001","00000010"

# Şebekeden gerçek PSM parametrelerini al
AT+CEREG=5    # Genişletilmiş kayıt
AT+CEREG?
# +CEREG: 5,1,"1A2B","01234567",9,,,"00100001","00000010"
#                              ^NB-IoT  ^TAU      ^Active Time

import serial, time, re

PORT     = "/dev/ttyUSB2"
BAUDRATE = 115200

def at(ser, cmd, timeout=5):
    ser.write((cmd + "\r\n").encode())
    resp = b""
    end  = time.time() + timeout
    while time.time() < end:
        resp += ser.read(ser.in_waiting or 1)
        if b"OK\r\n" in resp or b"ERROR" in resp:
            break
    return resp.decode(errors="ignore")

with serial.Serial(PORT, BAUDRATE, timeout=1) as ser:
    # PSM konfigürasyonu
    print(at(ser, 'AT+CPSMS=1,,,,"00100001","00000010"'))

    # NB-IoT seç
    print(at(ser, "AT+QCFG=\"iotopmode\",0,1"))  # 0=NB-IoT, 1=LTE-M, 2=auto

    # APN ayarla ve bağlan
    print(at(ser, 'AT+CGDCONT=1,"IP","iot.operator.com"'))
    print(at(ser, "AT+CGACT=1,1"))

    # Veri gönder (bkz. bölüm 04)
    send_sensor_data(ser)

    # PSM moduna gir (AT+QPSMEXTCFG ile tetiklenebilir)
    print(at(ser, "AT+QPSMEXTCFG=0,0"))  # PSM'e hemen gir
    print("Cihaz PSM moduna girdi. RTC ile uyanacak...")

NB-IoT eDRX döngüleri (T-eDRX):
  "0010" →  40.96 sn    "0011" →  81.92 sn
  "0100" → 163.84 sn    "0101" → 327.68 sn
  "1010" →  2621.44 sn (~43 dk)
  "1111" → 10485.76 sn (~2.9 saat)

LTE-M eDRX döngüleri:
  "0000" →   5.12 sn    "0001" →  10.24 sn
  "0010" →  20.48 sn    "1001" → 163.84 sn
  "1010" → 327.68 sn   (~5.5 dk)

# NB-IoT eDRX etkinleştir — 81.92 saniye döngü
AT+CEDRXS=2,5,"0011"
# 2=etkinleştir, 5=NB-IoT (S1 modu), "0011"=81.92sn

# LTE-M eDRX — 20.48 saniye döngü
AT+CEDRXS=2,4,"0010"
# 4=LTE-M

# Şebeke kabul ettiği değeri oku
AT+CEDRXRDP
# +CEDRXRDP: 5,"0011","0011","0001"
# Sıra: mode, talep edilen, şebeke verilen, PTW

# eDRX devre dışı bırak
AT+CEDRXS=0

# 1. Modem durumu
AT
# OK

AT+CIMI          # IMSI sorgula
AT+CGSN          # IMEI sorgula
AT+QNWINFO       # Ağ bilgisi (band, operatör)

# 2. NB-IoT modunu seç
AT+QCFG="iotopmode",0,1       # 0=NB-IoT öncelikli

# 3. Arama bandlarını sınırla (B8 = 900 MHz örneği)
AT+QCFG="band",0,0,80,1       # B8 için 80 hex

# 4. APN yapılandırması
AT+CGDCONT=1,"IP","nb.iot.turk.net"

# 5. Ağa kayıt bekle
AT+CEREG?
# +CEREG: 0,1  → 1=kayıtlı, ev şebekesi
# +CEREG: 0,5  → 5=kayıtlı, roaming

# 6. PDP context aktifleştir
AT+CGACT=1,1

# 7. IP adresini al
AT+CGPADDR=1
# +CGPADDR: 1,"10.128.45.67"

# 8. Sinyal kalitesi
AT+CSQ
# +CSQ: 20,0   → 20 = -73 dBm RSSI

# CEREG = 0,2 → arama devam ediyor (beklemeye devam et)
# CEREG = 0,3 → kayıt reddedildi (SIM/APN kontrol et)

# Detaylı hata kodu
AT+CEER
# +CEER: "No network service"

# Bant taraması (uzun sürebilir)
AT+QCFG="band",0,0,0,1   # tüm NB-IoT bantlarını tara

# Fabrika reset
AT+QPRTPARA=3

# Socket aç: TCP/UDP, protokol, uzak IP, uzak port, yerel port, erişim modu
AT+QIOPEN=1,0,"UDP","iot.server.com",5683,0,1
# 1=context, 0=socket ID, 1=doğrudan push modu

# Veri gönder (max 1460 byte, hex formatında)
AT+QISEND=0,11
# > (data terminali bekliyor)
# "HELLO NB-IoT" gönderdikten sonra Ctrl+Z veya 0x1A

# Veya hex formatında gönder
AT+QISENDEX=0,"48454C4C4F"  # "HELLO"

# Veri al (push modunda URC gelir)
# +QIURC: "recv",0
AT+QIRD=0,100  # socket 0, max 100 byte oku

# Socket kapat
AT+QICLOSE=0

import serial, time, struct

def at_cmd(ser, cmd, wait_for="OK", timeout=10):
    ser.write((cmd + "\r\n").encode())
    buf = ""
    deadline = time.time() + timeout
    while time.time() < deadline:
        chunk = ser.read(ser.in_waiting or 1).decode(errors="ignore")
        buf += chunk
        if wait_for in buf or "ERROR" in buf:
            break
    return buf

def send_sensor_payload(ser, temp_c, hum_pct, batt_mv):
    """Sıcaklık, nem, batarya verisini UDP ile gönder"""
    # Küçük binary paket: 1 byte tip + 2 byte temp + 1 byte nem + 2 byte batt
    payload = struct.pack("!BhBH", 0x01,
                          int(temp_c * 10),
                          int(hum_pct),
                          batt_mv)
    hex_str = payload.hex().upper()

    # UDP socket aç
    resp = at_cmd(ser, 'AT+QIOPEN=1,0,"UDP","iot.example.com",5600,0,1',
                  wait_for="+QIOPEN:", timeout=30)
    if "+QIOPEN: 0,0" not in resp:
        print("Socket açılamadı:", resp)
        return False

    # Hex gönder
    at_cmd(ser, f'AT+QISENDEX=0,"{hex_str}"')
    print(f"Gönderildi: temp={temp_c}°C hum={hum_pct}% batt={batt_mv}mV")

    # Socket kapat (güç tasarrufu için)
    at_cmd(ser, "AT+QICLOSE=0", timeout=5)
    return True

with serial.Serial("/dev/ttyUSB2", 115200, timeout=2) as ser:
    send_sensor_payload(ser, 23.5, 65, 3850)

# MQTT parametrelerini yapılandır
AT+QMTCFG="recv/mode",0,0,1    # 0=client, doğrudan veri alma
AT+QMTCFG="ssl",0,0            # SSL devre dışı (test için)
AT+QMTCFG="keepalive",0,120    # 120 saniye keepalive

# Broker'a bağlan
AT+QMTOPEN=0,"mqtt.hivemq.com",1883
# +QMTOPEN: 0,0   → başarılı

# Client ID ile giriş
AT+QMTCONN=0,"nbiot-sensor-01"
# +QMTCONN: 0,0,0  → bağlandı

# Topic'e yayınla (QoS 0)
AT+QMTPUBEX=0,0,0,0,"sensors/temperature","23.5"
# 0=client, 0=msgID, 0=QoS, 0=retain, topic, payload

# Topic'e abone ol (QoS 1)
AT+QMTSUB=0,1,"commands/device01",1

# Bağlantıyı kapat
AT+QMTDISC=0

# Sertifikaları modem flash'ına yükle
AT+QFUPL="cacert.pem",1138,100
# > (sertifika içeriği) ... OK

# SSL context yapılandır
AT+QSSLCFG="cacert",2,"cacert.pem"
AT+QSSLCFG="seclevel",2,1    # 1=sunucu doğrula
AT+QSSLCFG="sslversion",2,4  # 4=TLS 1.2

# SSL ile MQTT bağlan
AT+QMTCFG="ssl",0,1,2   # SSL etkin, context 2
AT+QMTOPEN=0,"iot.example.com",8883
AT+QMTCONN=0,"device-001","user","pass"

CoAP Başlık (4 byte):
  Bit 7–6: Ver=01
  Bit 5–4: T (Type): 00=CON, 01=NON, 10=ACK, 11=RST
  Bit 3–0: TKL (Token Length)
  Byte 1:  Code (sınıf.ayrıntı)
           0.00=boş, 0.01=GET, 0.02=POST, 0.03=PUT
           2.05=Content, 4.04=Not Found
  Byte 2–3: Message ID

Options:
  Uri-Path: kaynak yolu ("/sensors/temp")
  Content-Format: 0=text/plain, 50=application/json

Payload: (opsiyonel, separator 0xFF)

import asyncio
import aiocoap
import aiocoap.resource as resource
import json

async def post_sensor_data(server_uri, temp, hum):
    protocol = await aiocoap.Context.create_client_context()

    payload = json.dumps({"temp": temp, "hum": hum}).encode()
    request = aiocoap.Message(
        code=aiocoap.POST,
        uri=f"{server_uri}/sensors",
        payload=payload
    )
    # Content-Format: application/json (50)
    request.opt.content_format = 50

    try:
        response = await protocol.request(request).response
        print(f"Yanıt: {response.code} — {response.payload.decode()}")
    except Exception as e:
        print(f"CoAP hatası: {e}")
    finally:
        await protocol.shutdown()

asyncio.run(post_sensor_data("coap://iot.server.com:5683", 23.5, 65))

# CoAP context oluştur
AT+QCOAPOPEN=0,"coap://iot.server.com",5683
# +QCOAPOPEN: 0,0  → başarılı

# POST isteği gönder
AT+QCOAPHEAD=0,2,0,1,0        # POST, Non-confirmable, MsgID=1
AT+QCOAPSEND=0,"/sensors","23.5",0,50  # path, payload, flags, content-type

# Context kapat
AT+QCOAPCLOSE=0

Durum                   Akım (tipik)    Açıklama
──────────────────────────────────────────────────────────
PSM (derin uyku)           2.5 µA       Yalnızca RTC aktif
eDRX uyku                 15–30 µA      Periyodik dinleme
Bekleme (idle, kayıtlı)    3–5 mA       Ağa kayıtlı, radyo bekleme
NB-IoT TX (23 dBm)       220–500 mA     Veri gönderme
NB-IoT RX                 40–80 mA      Veri alma
LTE-M TX (23 dBm)        200–450 mA     Veri gönderme

def battery_life_years(capacity_mah, profile):
    """
    profile: [(akım_mA, süre_sn), ...]
    capacity_mah: pil kapasitesi mAh
    """
    total_charge_per_cycle_mah = sum(
        current_ma * duration_s / 3600
        for current_ma, duration_s in profile
    )
    cycle_period_h = sum(d for _, d in profile) / 3600
    cycles_per_year = 8760 / cycle_period_h
    annual_consumption_mah = total_charge_per_cycle_mah * cycles_per_year
    years = capacity_mah / annual_consumption_mah
    return years

# 4 saatte bir 10 byte veri gönderen sensör
profile = [
    (220,  0.5),   # TX 500ms @ 220mA
    (60,   0.3),   # RX 300ms @ 60mA
    (4,    5.0),   # idle 5sn @ 4mA
    (0.0025, 4 * 3600 - 5.8),  # PSM ~4 saat @ 2.5µA
]
print(f"Pil ömrü: {battery_life_years(2000, profile):.1f} yıl")
# Pil ömrü: 9.3 yıl

Modül           Protokol      Frekans Band      Özellik
──────────────────────────────────────────────────────────────────
Quectel BG95-M2 NB-IoT+LTE-M  B1/B2/B3/B4/B5/  GNSS dahili,
                               B8/B12/B13/B20/   MQTT/CoAP/HTTP
                               B25/B28/B66/B71   AT stack dahili

u-blox SARA-R410M LTE-M+NB-IoT B1/B2/B3/B4/B5/  uFOTA OTA güncelleme,
                               B8/B12/B13/B18/   u-blox m-center
                               B19/B20/B25/B26/  destekli
                               B28/B39/B66

Nordic Thingy:91  LTE-M+NB-IoT  Çok bant         nRF9160 SiP,
(nRF9160)         GPS            LTE-M/NB-IoT     Zephyr RTOS,
                                 GPS dahili       modem firmware OTA

SIM7080G          NB-IoT+LTE-M  Global çok bant  SIM908 muadili,
                                                  HTTP/HTTPS/FTP dahili

# BG95 USB olarak bağlandıysa
lsusb | grep Quectel
# Bus 001 Device 004: ID 2c7c:0700 Quectel Wireless Solutions Co.

# Seri portları
ls /dev/ttyUSB*
# /dev/ttyUSB0  (diagnostics)
# /dev/ttyUSB1  (NMEA GPS)
# /dev/ttyUSB2  (AT komutları)
# /dev/ttyUSB3  (PPP / data)

# Modül versiyonu
echo -e "ATI\r\n" | timeout 2 cat /dev/ttyUSB2
# Quectel BG95-M2
# Revision: BG95M2LAR02A06

/dev/ttyUSB3
115200
connect '/usr/sbin/chat -v -f /etc/ppp/chat-nbiot'
noauth
defaultroute
usepeerdns
persist
maxfail 3

ABORT "BUSY"
ABORT "NO CARRIER"
""  ATZ
OK  AT+CGDCONT=1,"IP","nb.iot.operator.com"
OK  ATD*99#
CONNECT ""

sudo pon nbiot
# pppd[1234]: local IP address 10.128.45.67
# pppd[1234]: remote IP address 10.64.64.64

ip route show
# default via 10.64.64.64 dev ppp0

# Bağlantı testi
ping -c 3 -I ppp0 8.8.8.8

sudo apt install modemmanager

# Modem listesi
mmcli -L
# /org/freedesktop/ModemManager1/Modem/0 [Quectel] BG95-M2

# Modem detayları
mmcli -m 0

# Bağlantı başlat
mmcli -m 0 --simple-connect="apn=nb.iot.operator.com"

# Bearer bilgisi
mmcli -m 0 --list-bearers
mmcli -b 0  # bearer detayları (IP, gateway, DNS)