物联网通信技术课程作业资料（TPUNB技术）

参考内容

TPUNB无线通信技术 - 技象科技 (techphant.cn)

技象科技CTO郑凛：用最好的物联网服务最多的人 | 了不起的创变者_技术_通信_团队 (sohu.com)

LPWAN技术融合使用大势之下，TPUNB奔跑的一年-IOTE物联网展 (baidu.com)

院士认可国际首创，技象科技TPUNB超窄带物联网通信系统及芯片通过科技成果鉴定-36氪 (36kr.com)

LPWAN技术

LPWAN技术：低功耗广域物联网技术

1. 长距离传输：LPWAN技术可以在几公里到数十公里的范围内进行通信，适用于城市、乡村和室内等多种环境。
2. 低功耗：LPWAN技术的传输功耗很低，可以使用电池等小型电源，同时可以实现长达数年的续航能力。
3. 大容量：LPWAN技术可以同时连接大量的设备，可以实现数百万个设备的接入。
4. 低成本：LPWAN技术的硬件成本低，可以实现大规模部署，同时运营成本也很低。

现在主流的LPWAN技术:LoRa、Sigfox、NB-IoT

分为两类：蜂窝技术和非蜂窝技术

主流的LPWAN技术

LoRa

LoRa（Long Range）技术是一种基于扩频技术的LPWAN技术，它可以实现长距离传输和低功耗的特点。

LoRa技术的优点包括：

• 长距离传输：LoRa技术可以在城市、郊区和农村等环境下实现传输距离达数十公里的通信。
• 低功耗：LoRa技术采用低功耗模式，可以使用电池等小型电源实现长达数年的续航能力。
• 大容量：LoRa技术可以同时连接大量的设备，可以实现数百万个设备的接入。
• 开放标准：LoRa技术是一种开放标准，具有广泛的应用场景。

LoRa技术缺点：

• 信道容量有限：LoRa技术的信道容量有限，可能会出现信道拥塞问题。
• 受干扰影响：由于LoRa技术采用扩频技术，它对干扰的抗干扰能力较低，可能会影响通信质量。

Sigfox

Sigfox技术是一种基于超窄带技术的LPWAN技术，它可以实现长距离传输和低功耗的特点。

Sigfox技术的优点包括：

• 长距离传输：Sigfox技术可以在城市、郊区和农村等环境下实现传输距离达数十公里的通信。
• 低功耗：Sigfox技术采用超窄带技术，可以使用电池等小型电源实现长达数年的续航能力。
• 简单：Sigfox技术的硬件设计简单，实现成本低。
• 全球性覆盖：Sigfox技术的网络覆盖范围全球，具有很好的国际化应用前景。

Sigfox技术缺点：

• 数据速率低：Sigfox技术的数据速率较低，可能会影响数据的实时性和精准性。
• 可靠性低：Sigfox技术的传输可靠性低，可能会出现数据丢失或传输失败的情况。

NB-IoT

NB-IoT（Narrowband Internet of Things）技术是一种基于窄带技术的LPWAN技术，它可以实现长距离传输和低功耗的特点。

NB-IoT技术的优点包括：

• 长距离传输：NB-IoT技术可以在城市、郊区和农村等环境下实现传输距离达数公里的通信。
• 低功耗：NB-IoT技术采用窄带技术，可以使用电池等小型电源实现长达数年的续航能力。
• 数据速率高：NB-IoT技术的数据速率较高，可以支持实时数据传输。
• 可靠性高：NB-IoT技术的传输可靠性高，可以保证数据传输的稳定性和精准性。

NB-IoT技术缺点：

• 硬件成本高：NB-IoT技术的硬件成本相对较高，不适合大规模部署。
• 可能会受到网络压力影响：由于NB-IoT技术使用公共移动通信网络，可能会受到网络压力的影响，导致通信质量下降。

蜂窝和非蜂窝

蜂窝技术是指采用蜂窝无线组网方式，在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来，进而实现用户在活动中可相互通信的技术。而非蜂窝技术则是指不采用蜂窝无线组网方式，而是采用点对点的方式连接终端和网络设备。

简单来说，蜂窝技术就是通过基站将信号覆盖到周围的区域，使得用户可以在任何位置都能够接收到信号，从而实现了移动通信。而非蜂窝技术则是通过点对点的方式连接终端和网络设备，比如Wi-Fi、蓝牙等。

LPWAN技术的蜂窝技术和非蜂窝技术

LPWAN技术的蜂窝技术和非蜂窝技术是指LPWAN技术的两种不同实现方式。蜂窝技术是指采用蜂窝无线组网方式，在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来，进而实现用户在活动中可相互通信的技术。而非蜂窝技术则是指不采用蜂窝无线组网方式，而是采用点对点的方式连接终端和网络设备，比如Wi-Fi、蓝牙等。

目前市场上主要的LPWAN技术包括NB-IoT、eMTC、LORA等。其中，NB-IoT和eMTC都属于蜂窝技术，而LORA则属于非蜂窝技术 。

TPUNB技术优势

• TPUNB无线窄带通信系统技术优势体现在两个方面：“底层通信能力”和“系统平台能力”。
• 在底层能力方面，基于MuFFS空中接口技术及芯片技术，TPUNB技术提供坚实安全的底层通信能力。
• 在系统能力方面，基于底层通信系统， 面向上游提供泛协议接入能力，面向下游提供即插即用的高效灵活系统平台能力。
• 既能运用灵活的多模协议控制技术，系统性的支持多样化应用，也能满足多应用场景的深度定制需求，同时保证了通信数据的安全性。

坚实安全的底层通信能力

MuFFS

多模、灵活、可靠的

物理层空中接口技术

技象科技凭借数十年的通信能力积累，突破了物联网低复杂度、低功耗要求下的高性能无线传输关键技术，研制了适合垂直行业多应用模式、频谱接入灵活、扩频增益高的MuFFS空中接口技术。

象芯1号

自主安全的底层

通信技术芯片化

技象科技依托中国电科全面的、专业的电子信息产业链，通过自主研发超低功耗窄带物联网芯片，将MuFFS物理层空口芯片化，实现高功效与高谱效相结合，同时引入底层物理层安全认证，实现芯片级通信安全。

PLA认证

物理层安全认证

技象科技在4G/5G的认证与密钥协商协议（AKA）基础上，加入物理层认证，采用对称密钥机制，国密、ZUC密钥生成算法，形成适用于窄带物理层的、高效安全的安全架构，从物理层入口到应用提供全方位的安全保障。

高效灵活的感知系统能力

解耦系统架构

解耦解决方案能力组件

技象科技从底层设计物联网感知系统平台，采用灵活解耦架构设计，以TPUNB通信系统为核心，通过TPUNB-X协议栈实现应用与系统解耦，将协议栈从项目定制转为可复用的插件工具；以TPaaS为平台，通过标准化、组件化设计，为合作伙伴提供开放的生态接口。使物联网行业解决

TPUNB-X协议栈

面向应用的定制化协议技术

技象科技基于MuFFS空口的多模灵活特性，设计面向X应用（某指定应用）的协议栈技术体制，通过对应用相关协议控制的资源预编排，为不同应用提供从底层空口控制参数到高层的垂直化无线资源管理，以实现深入行业底层需求的全栈式定制化协议栈，有效解决行业用户的痛点问题。

TPaaS平台

面向生态的开放接口平台

技象科技TPaaS平台从三个层面提供开放的接口：面向产业上游，实现感知终端与通信模组的解耦，简化感知终端入网对接；面向产业中游，开放TPUNB通信能力，赋能中游生态伙伴；面向产业下游，实现顶层硬件和应用的解耦，通过北向标准化数据接口实现云平台和上层应用的高效对接。

网关

网关是指在不同网络之间进行访问的控制、转换、交接等等的设备。它是充当转换重任的计算机系统或设备，使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器 。

简单来说，网关就是一台路由器，有点像“一个小区中的一个邮局”，小区里面的住户互相是知道怎么走，但是要向外地投递东西就不知道了，怎么办？把地址写好送到本小区的邮局就好了。

嵌入式网关

嵌入式网关模块是一种集成了通信、计算和存储功能的硬件设备，它可以将各种物联网设备连接到互联网，实现设备间的数据传输和远程控制。这种模块通常具有以下特点：

1. 高度集成：嵌入式网关模块将通信、计算和存储功能集成在一个硬件设备中，降低了设备的复杂性和成本。
2. 灵活扩展：通过将嵌入式网关模块嵌入到现有物联网设备上，可以快速拓展TPUNB的应用范围，满足不同场景的通信需求。
3. 高性价比：嵌入式网关模块可以实现超高性价比的物联专网通信，降低物联网设备的成本，提高整体性能。
4. 支持定制：嵌入式网关模块支持与客户联合定制含通信能力的边缘计算的网关，满足客户特定需求。
5. 易于部署和维护：嵌入式网关模块具有简单易用的部署和维护方式，降低了客户的运维成本。
6. 良好的兼容性：嵌入式网关模块具有良好的兼容性，可以与各种物联网设备和平台进行无缝对接。

总之，嵌入式网关模块在物联网领域具有广泛的应用前景，可以帮助客户快速实现物联网设备的智能化和互联化，提高整体运行效率。