文丨刘晓潼
如果说互联网是一场基于通信技术的时代革命，物联网时代亦然。
互联网是基于“人与人”的连接，那么物联网则是“人与物”“物与物”的万物互联，后者具备“连接一切”的属性。从连接数量来看，与移动互联网大约50亿的设备接入量相比，物联网涵盖智能家居、工业互联网和智慧城市等领域，其连接规模将至少扩大一个量级。市场研究机构IDC预测，2022年中国物联网连接规模达56亿个，到2026年将增至约102.5亿个，复合增长率约18%。
综合技术适配性与商业效益，应用于物联网的通信传输技术并非越快越好，当中的大部分场景并不需要高速率的通信技术。例如智能水表所上传的读数和经纬度等位置信息，所占据的字节和所需宽带都是极少的，采用4G/5G技术无异于“杀鸡用牛刀”。上述通信技术的高功耗会推高耗电量，从而导致较高的项目成本。
低速率、低功耗、广覆盖通信技术成为了物联网普及应用的关键，无线通信技术LPWAN（Low-Power Wide-Area Network，低功率广域网络）应运而生。目前主流的LPWAN技术有NB-IoT、LoRa、LTE-M和SigFox。根据物联网研究机构IoT Analytics的监测数据，截至2021年10月，采用上述四类技术的节点数占据所有LPWAN节点的份额超过了96%。具体来看，NB-IoT以47%的份额领先，其次为LoRa，市场份额为36%，LTE-M与Sigfox合占13%。
NB-IoT和LoRa具有明显的领先优势，其中，LoRa以易组网、更低成本、远距离传输等特点，一直在中国物联网进程中扮演着重要的角色。
然而，现实情况远比预想的复杂，国际形势的风云变幻，令归属于Semtech公司的LoRa在中国的应用也蒙上一层阴影。从供给格局与替代性来看，在状况发生之前要先做好万全的准备，中国物联网通信领域亟待一个自主可控的通信系统诞生。
互联网行业一直流行一句话“站在风口上，猪都会飞”——只要外力够大,任何人都能顺势成功，迅速积累起财富。当代无数创业者都想成为“风口上的猪”，于是去拼命发现风口、捕捉风口。
对于广州技象科技有限公司（下称「技象科技」）CTO郑凛而言，创业并不是赚快钱。这也许出于通信行业的发展特性，每一代通信技术的更迭普遍要经历十年或更长时间，例如移动通信技术的4G到5G。即使遇到风口，也未必会飞起来。
投身于物联网通信领域，作为长期主义的践行者，郑凛始终保持足够的耐心，做好了“十年甘坐冷板凳”的准备。他认为，“做底层核心技术的目的，不能短视地仅看眼前的收益，而是要长远地对社会产生价值。”
郑凛作为技象科技创始团队成员之一，这家由中国电子科技集团有限公司（下称“中电科”）通过科技成果转化和混合所有制改革的科技企业，聚焦于物联网底层通信技术，并打造了全自主研发的无线窄带物联网通信系统——TPUNB(Techphant Ultra Narrow Band) 窄带物联通信系统，搭建完备的物联感知系统，为各垂直行业提供完整物联网解决方案和项目建设。
为什么要再造一个通信系统？
一方面，技术呈现多样化发展能给用户提供更多可选项，也能促进行业、厂商的良性竞争与创新开展；另一方面，当用户长期采用的某项技术，因某种原因无法正常供应，另一项成熟的替代性技术出现，将大大降低产业安全性的风险。
在市场的变幻莫测中，最先抓住机会的一定是有备而来的人。从2004年就开始从事通信系统研发工作，郑凛的从业经历横跨民企、外企及国企，曾带领团队取得过创业大赛的奖项，熟悉各个体制的运作，也见证了从2G到5G，中国的通信、互联网到如今物联网行业的高速发展。对于市场水温与技术风向，他有着最敏锐的感知力。
“当年我还在外企的时候，国际形势与现在截然不同。为了占据更大的市场份额，外企公司做过技术转移国内的安排。”他笑言：“但现在这么干，估计已经不太可能了。”亲历了近年来国际形势的复杂演变，郑凛深刻了解底层技术的自主可控对于国家产业发展的重要性。
他回忆，“最初，团队与一家海外无线终端产品公司合作，当合作开发进入关键阶段，对方竟提出了更为苛刻的利益诉求，并表示‘不满足就终止合作’。而后，其相关技术人员更是直接中断联系。”
面对如此突发状况，郑凛及团队充分意识到：“部分的自主可控不是真的自主可控，只有真正的掌握全栈核心技术，才能解决‘卡脖子’的问题。”
事件发生后，团队也不禁生出疑问—— “我们能把终端做出来吗？”而郑凛内心早有笃定的答案：能。
此后，郑凛与团队开始挑战“不可能完成的任务”。历经30天，团队完成了物联网终端样机研发，走上了全系统全栈通信协议自主研发的道路。
无论处于行业角逐，还是国际竞争中的科技对垒，只有往更深的底层打造实力，才有机会在向上游的应用落地中更具竞争力，在市场争夺中更具话语权，这也是技象科技定位于完整物联网产品体系部署的逻辑。用郑凛的话来说，“技象科技要从通信协议的最底层开始，每一个比特都从头定义。”
物联网体系结构可拆分为感知层、传输层、平台层、应用层。国内大量厂商从事物联网终端应用设备的开发与生产，物联网平台层已取得先发优势。然而，以数据传输为核心的传输层技术在国内仍存在大片空白。
在一次次科技革命中，促进时代进步的一定是敢于改变规则的人，郑凛选择挑战技术权威，带领技象科技成为攻克物联网底层关键技术的先行者。
物联网被视作“互联网的下半场”，而其通信技术的革新是完全不同的逻辑。2G/3G/4G乃至5G的代际跃迁，都按照国际电信标准组织3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）的制定标准，随后是基础设施建设、相关终端设备推出市场，当基站与终端数量都达到一定数量，技术便完成了大规模的普及。最直观例子可以参照5G的应用——2017年3GPP RAN正式发布5G NR首发版本、随后各国开启5G基站建设及5G终端的开发。
而无一避免的，要享受5G速度就要使用5G智能手机，在技术迭代的过程中，消费者总归要经历设备更替的环节，才能体验到新技术带来的便利。
物联网的不同之处，则在于巨量终端总数的基础。
“物联网的终端存在于从室内到户外、从高处到地下的各个应用场景之中，譬如厨房灶台下的水表、户外的电线灯杆或地下井盖……如果按照移动通信技术迭代的逻辑，先建好单一网络的基础设施或是对原有网络的优化，再去大批更换物联网终端，无论从成本效益、时间、可操作性来看根本不可能实现。”郑凛剖析了当前物联网推进缓慢的原因，在于技术与成本难两全。
因此技象科技在TPUNB产品体系的设计上，既要充分考虑互联网时代“广覆盖、深覆盖”的特点，也要兼顾物联网时代所追求低功耗、低成本的特性。
从底层通信协议、通信芯片IC设计、模组、再到组网传输，技象科技对一套完整窄带物联通信系统进行自主开发，首先保证了数据传输的安全可控，不仅从终端保证采集安全，通信协议的加密算法也确保了传输的可信可靠，其次还能实现整体方案成本的自主可控。
郑凛进一步拆解TPUNB各层面设计，“在感知层，技象科技基于自主协议架构及MuFFS（多模式灵活频谱安全接入）空中接口，通过全国产化的物联通信芯片象芯1号，并基于象芯1号的通信模组，已经连接了超过300种智能传感终端；此外利用TPUNB的数据采集器（内嵌通信模组），还可以快速连接行业中绝大多数种类的传统感知终端，实现智能连接。”
全国产自研的象芯1号系列芯片作为TPUNB的核心，具备高性能扩频调制技术SIMS（序列索引扩频调制）能力，具备可替代国外同类芯片的基础。再加上物理层认证水印添加能力、灵活频谱接入能力、超低功耗唤醒、调度能力，象芯1号支持超低功耗休眠、唤醒操作，更具有低功耗、超远距离传输的能力和丰富的外设接口，以适应不同功耗及覆盖距离的物联网应用需求，满足物联网芯片高性能、超低功耗、低成本的要求。
郑凛透露，目前象芯2号系列芯片已经完成了两次流片，其将与象芯1号配合，分步实现具有国际水平物联网通信芯片的自主研制。“在各种性能上象芯2号系列芯片将全面超越前代，在象芯1号基础上全面升级调制解调能力、物理层认证水印添加及检测能力、高阶调制及链路自适应能力，推动TPUNB产品系列能力再上一个台阶。”
在传输层，系统设有TPUNB基站、网关、中继器和数据采集器等网络产品。综合考虑中国物联网现状，郑凛认为，“面对数量众多的物联网应用场景，为不同客户提供不同联网应用方式才是‘性价比’较高的选项。”
郑凛讲解TPUNB系列产品
对此，技象科技设计开发了一系列完备的产品体系。郑凛提到，嵌入式网关作为其中亮点产品，将网关功能集成在与终端模组尺寸一样大的器件上，其优势在于不必改变原有的系统架构，只需嵌入在现有物联网设备上，便能实现TPUNB的快速拓展应用。
同时，TPUNB系统通过基站、网关等网元设备实现专有网络的点对点覆盖、企业级局域覆盖、城域级广覆盖乃至更为广阔的天地一体覆盖，应用于现有的智能家居乃至电力、水务等大型项目中。
凭借深厚的通信技术设计能力，技象科技持续深入打磨每一个技术节点，旨在为客户提供更具性价比、深度可定制且能够快速应用的物联专网服务。
攻破一项技术壁垒绝非易事，除了钻研技术，还需要时刻洞察市场需求缺口的变化。
在国外技术占主导的物联网时代下，技象TPUNB的底气是什么？为什么不随大流、基于LoRa芯片进行生态开发，而是从0到1去开发一个完整的通信体系？
“LoRa是Long Range Radio（远距离无线电）的缩写，技术发源于法国，后来被美国收购，最初是基于地广人稀的窄带互联覆盖场景”，郑凛解释道。
技术引进未必会水土不服，但有可能跟不上需求的变化，比如数字经济的蓬勃发展，使得中国移动支付技术已经发展得相当成熟，而欧美等大多数国家地区仍以现金、信用卡交易为主。
同理，随着中国物联网飞速发展，已有技术将有可能不适用于广泛而复杂的应用场景。郑凛认为，相对于引进外国技术，自研的通信系统能更贴合本地需求，并能实时响应、迭代。“因此一项诞生于中国、服务于中国物联网场景的通信技术是必然的，这也是技象科技正奔赴的方向。”
“自2018年成立以来，技象科技便朝着窄带物联网方向发展。核心团队有着中电科科技成果转化的基因，多年从事基于3GPP标准下的3G/4G/5G等通信系统打造。”对于完整通信系统的完全自主创新开发，郑凛和团队都有足够的经验与自信。
他分享了一个有趣的情节，“正是由于自主可控的窄带通信系统在国内拥有迫切的需求和广阔的发展前景，早期只是完成了通信系统的原型设计，我们销售同事拿着PPT和产品原型出去聊，就有很多客户想到了各种场景应用。”
当初各种设想在一步步实现，如今技象科技TPUNB物联专网已广泛应用于智慧城市、数字乡村、工业物联网等领域，包括城市治理、智慧能源、智能制造、智慧医疗、智慧农业等细分场景。TPUNB物联感知系统已连接300余种生态感知终端及应用平台，与行业上下游100多家企业达成合作。
郑凛将自己称为物联技术的搭建“民工”、物与物之间的“快递员”。而正是着眼于一个个看似平凡的小场景，才实现有意义的大创新。
“比如在部分老旧小区，水表要么安装在角落旮旯，要么在地下管廊，位置零散、环境恶劣，而公网信号覆盖弱，导致没有办法实现自动计量及水质监测。同时，人工抄表不仅费时费力、效率低下，也容易造成漏抄、误抄等数据不准确的情况发生”，这是“民工”郑凛所观察到的寻常事件。
于是，针对这一痛点，技象科技与广州水投集团联合打造了TPUNB远传水表，采用全国产自主知识产权的窄带物联通信技术，并引入物理层认证和国密算法，保证数据传输的安全可靠。同时，利用TPUNB远传水表做相关网络补充，能实现物联网100%全覆盖，数据采集成功率可达到99.99%。
TPUNB远传水表
一方面，保障了水司的数据安全性及隐私性；另一方面，TPUNB远传水表的投入使用，为水司构建一张同步支撑水务各种物联监测业务所需的无线物联网通信无线网络，对多业务及精细化管理具备可拓展性。比如除了支持水务应用，TPUNB还能搭载多种传感器，实现消防安全、环境安全等环境传感监测，为水司和用户提供更精细化、智能化、便捷化的服务。
除了上述水务场景，技象科技面向不同物联网应用场景、行业，在频段、发射功率等指标上支持深度定制，典型落地案例有广州黄埔的落地古树名木管理系统等。
经过长期的市场洞察与实践，技象科技确立了“2+1”的市场战略，“2”主要是政企大型项目与能源行业，“1”则是立足于TPUNB产品体系生态的开拓。
“从本质上看，TPUNB是一项连接技术。对于技象科技而言，连接也代表着建设开放的技术生态，与物联网产业上下游伙伴一同成长。”郑凛特别提及了TPUNB的开放性，“TPUNB体系支持OpenCPU，期望进一步降低物联网终端成本和开发难度，打造中国物联网自有的数字底座。”
互联网时代，厂商都想尽可能抢夺到更多人的注意力。相反，物联网是对人的解放，提供崭新的价值。好比自动驾驶的发明是为了解放人类双手，让人们利用驾驶时间创造更多的价值。在现实生活中还有成千上万个需要“解放双手”的场景。
因此在产品开发的过程中，技象科技并没有针对某类应用场景来设计。“从NB-IoT和LoRa的应用可见，窄带通信系统是一个大范围的通用需求，锁定某个场景只会为技术发展带来局限，而我们认为这项技术应在各种场景都产生价值。”在郑凛看来，物与物的连接会像人与人的交互一样，越连接越紧密。
连接是人类社会的永恒需求，当下最具革命性的人工智能模型ChatGPT，也是基于连接的运算。未来，科幻片式的万物互联也将建立在人与物、物与物的无限连接之上，“人如果不呼吸就无法与天地相往来。”郑凛希望技象的技术能打通一个个数据“感官”，使物与物的交流像呼吸一样简单， 最终实现“智能微尘”。
“目前技象科技最大的目标就是——用最好的物联网服务最多的人。”郑凛如是说。
