TPUNB®技术架构

TPUNB®(Techphant Ultra-Narrow Band)是技象科技聚焦物联网底层硬核关键技术,100%自主研发的LPWAN无线窄带通信系统,通过TPUNB基站、网关、模组等网元设备,采用多种组网方式,灵活搭建多种场景的安全物联专网,实现网络覆盖范围内大量感知终端的超低功耗连接,具备高安全性、抗强干扰、多并发、低成本、易部署等特点,可广泛应用于智慧城市、智慧园区、智能电力、工业物联网等众多领域。

TPUNB®

——全栈式物联网窄带通信系统

  TPUNB(Techphant Ultra-Narrow Band)是技象科技聚焦物联网底层硬核关键技术,100%自主研发的LPWAN无线窄带通信系统,也是目前国内真正从物理层、链路层到平台层统一设计,由“底层”+“系统”两大能力共同驱动的全栈式物联网窄带通信系统。

TPUNB采用国际首创的基于S-FSK调制的超远距离无线传输技术,并结合面向应用定制化的通信组网协议,支持433MHz、470~510MHz非授权频段,以及可定制的230MHz、800MHz等专有频段,具备高安全性、抗强干扰、多并发、低成本、易部署等特点。

调制方式 网络拓扑 发射功率 覆盖 物理层速率 芯片情况
S-FSK
星型,Mesh
网关:最大 30dBm
模组:最大 20dBm
城区:3km
郊区:10km
0.2~30 kbps
自主可控
可唤醒控制类设备
最低功耗
静态功耗 DSME并发容量 二开定制难度 灵敏度
20 μA
不大于3 μA
2秒40个
容易
- 134 dBm @ 0.2 kbps
- 111 dBm @ 30 kbps

  基于坚实的底层技术,技象科技专门针对应用特征,提供下至帧结构优化、上至应用接口协议转换的全局化网络设计能力,充分满足用户应用需求。

  TPUNB®采用基于联合扩频调制的超远距离无线传输技术,系统采用通信组网协议控制技术,支持433 MHz、470~510 MHz非授权频段,同时也支持定制开发的230 MHz、800 MHz等专有频段,具备高安全性、抗强干扰、多并发、低成本、易部署等特点。

高安全

抗干扰

多并发

低成本

易部署

TPUNB®技术路径

在物理层,技象科技的首款全国产化物联网芯片 “象芯1号”已研制成功。该芯片具有低功耗、超远距离传输等特点,以适应不同功耗及覆盖距离的物联网应用需求,目前已实现规模化应用。

在链路层,技象科技基于100%自主知识产权的TPUNB无线通信协议以及“象芯1号”,自主研发了涵盖基站、网关、通信模组等完备的网络传输核心产品体系,已实现规模化商用。

在平台层,技象科技搭建的TPaaS平台支持多种协议设备高效接入,轻松处理结构复杂的业务规则数据,同时保证开放性,为用户提供连接、设备、业务、应用等一站式的物联网人工智能解决方案和专业服务。

TPUNB®技术参数

技术指标 数值 技术指标 数值
频段
230 MHz、433 MHz、470 MHz~510 MHz、800 MHz
突发数据速率
0.3k ~ 36kbps
接收灵敏度
-134 dBm
发射功率
17 dBm ~ 30dBm(可配置)
最大链路预算
164 dB (郊区:>10km 城市:3~5km)
芯片情况
全国产自主知识产权,通用芯片
带宽
200 kHz
并发实时性
单网关2秒内80终端并发
调制方式
S-FSK调制
静态功耗
2μA
多址方式
TDMA 时隙Aloha
网络结构
星型、点对点、树形、链型自组网等
基站最大终端容量
万级
固态升级时间
3分钟内

TPUNB®系统特性

系统能力 特性描述 性能指标
支持确定性传输的资源调度协议技术
  • 支持三种无线资源分配
  • 确定性时延资源预分配
  • ALOHA随机调度
  • 动态资源调度
  • 网络时延最低达0.3秒
  • 单网关2秒内40个并发传输成功率99%
深入底层需求的系统级控制
  • FUOTA差分升级
  • 低功耗控制
  • 物理层+系统的多维度安全认证
  • 固件升级时间不超过3分钟
  • 可唤醒休眠电流8~22uA
  • 不可唤醒休眠电流2uA
    开放的感知平台
    • 多协议支持
    • 快速接入
    • 安全可靠
    • 性能稳定
    • 支持MQTT、HTTP、gRPC等超过5个主流协议
    • 提供Java、Golang等主流语言SDK
    • 多种认证方式及传输加密协议
    • 毫秒级解析延迟,支持弹性扩展
    灵活可靠的多模式网络架构
    • 星型组网
    • 点对点组网
    • 链型自组网
    • 树型自组网
    • 秒级网络接入时延
    • 网络应用无死角覆盖

    国际首创的基于S-FSK的低功耗广域物联网技术是什么?

    S-FSK:FSK modem with SIMS (Sequence Index Modulation Spread),即基于SIMS扩频的FSK调制解调技术。
    SIMS扩频是区别于传统CDMA直接序列扩频(DSSS)的扩频方式,相比DSSS扩频技术,SIMS扩频的传输效率更高,传输增益提高10-30dB,具备更强的抗干扰能力。

    对比 S-FSK技术 CSS扩频技术
    快速同步能力
    • S-FSK采用随机FSK/MSK调制,实现信号近零相关性
    • 采用FFT可以实现频域快速检测,实现精准频率同步
    • Chrip信号具备零相关性,可以实现精准时钟同步
    • 具备快速频域检测特性,可以实现精准频率同步
    终端接入能力
    • 采用码分多址及非正交接入,通过特别的码本设计,终端容量可提升两个量级
    • 采用Chrip扩频及时分正交接入,终端接入容量有限
      覆盖水平
      • 与MIMO技术联合,采用分段重传合并进一步得到HARQ增益,传输增益提高10~30dB
      • 采用链路自适应性调制扩频深度,提高传输增益有限

      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。

      免费咨询组网方案
      Baidu
      map