Sub-GHz(亚千兆赫兹)无线通信技术是指工作在 1 GHz 以下频段(通常为 27 MHz 至 960 MHz)的无线通信方式，与 2.4 GHz 频段的 Wi-Fi、蓝牙、ZigBee 等技术相比，Sub-GHz 凭借更低的频率特性，在传输距离、穿墙能力、抗干扰性和功耗控制方面具有显著优势，尤其适合物联网(IoT)场景中对低速率、远距离、大规模连接的需求。全球不同地区为 Sub-GHz 划分了特定的免授权频段，例如中国使用 470 MHz 和 779 MHz，欧洲使用 868 MHz，北美和澳大利亚使用 915 MHz，日本使用 426 MHz 和 920 MHz，这使得 Sub-GHz 协议能够因地制宜地实现高效部署。
一、主流 Sub-GHz 无线协议
1. LoRaWAN
LoRaWAN 是基于 Semtech 公司 LoRa 调制技术的低功耗广域网(LPWAN)协议，工作频段覆盖 433–928 MHz。其特点包括：
超远距离：在开阔环境下覆盖距离可达 15 公里以上，甚至更远。
低功耗：终端设备电池寿命可达数年，适用于电池供电的传感器节点。
星型拓扑：终端节点直接与网关通信，网关再连接至网络服务器。
数据速率：典型速率在 0.3–50 kbps 之间，适合小数据量的定期上报。
安全机制：采用 AES-128 加密。
应用场景：智能农业、智慧城市、环境监测、资产追踪等。
2. SigFox
SigFox 是一种超窄带(UNB)LPWAN 技术，工作在 868 MHz(欧洲)等 ISM 频段，由法国 SigFox 公司主导。
极低速率：上行速率约 100 bps，下行受限，且双向通信能力较弱。
超高容量：每个基站可支持数百万终端。
覆盖距离：10–50 公里。
封闭生态：需要向网络运营商租赁基础设施，安全性由其专有协议保障。
应用场景：盗窃警报、智能停车、简单传感器上报。
3. Z-Wave
Z-Wave 是一种专为智能家居设计的 Sub-GHz 协议，工作频率在 862.5–926.3 MHz 之间(不同区域有所调整)。
Mesh 网络：设备之间可互相中继，扩展覆盖范围。
低功耗：采用低能耗射频通信，适合门锁、灯光、传感器等设备。
覆盖距离：室内典型 30 米，室外开阔地可达 1.6 公里以上。
互操作性：Z-Wave 联盟认证确保设备兼容。
应用场景：智能家居自动化、安防系统。
4. Wi-SUN
Wi-SUN(Wireless Smart Utility Network)基于 IEEE 802.15.4g/e 标准，工作在 470–928 MHz，支持星型、Mesh 及混合拓扑。
高数据速率：最高可达 300–400 kbps。
低延迟：端到端延迟 0.02–1 秒，适合实时控制。
多跳 Mesh：每个节点可作为中继，覆盖范围可达 4 公里。
IP 网络支持：原生支持 IPv6.便于与互联网无缝集成。
开放生态：免费开放标准，联盟推动互操作性。
应用场景：智能电网(电表/气表)、智慧照明、工业物联网。
5. IEEE 802.11ah(Wi-Fi HaLow)
IEEE 802.11ah 是 Wi-Fi 协议在 Sub-GHz 频段的扩展，使用 900 MHz 免授权频段。
高数据速率：相比其他 LPWAN 协议速率更高，可达 Mbps 级别。
长距离：通过较低频率实现更远覆盖，适合户外大范围热点。
兼容性：与现有 Wi-Fi 网络架构兼容，但功耗相对其他 Sub-GHz 协议仍偏高。
应用场景：传感器网络、监控摄像头、工业自动化。
6. ZigBee(Sub-GHz 变体)
虽然 ZigBee 主要在 2.4 GHz 运行，但其 Sub-GHz 版本(如 868/915 MHz 频段)也广泛存在。
自组织 Mesh：支持大规模节点自组织网络。
低功耗：电池寿命数月到两年。
数据速率：约 20–250 kbps(取决于频段)。
应用场景：智能家居、楼宇自动化。
7. 其他协议
RBF（Really Bare Foot） ：一种注重高安全性和抗干扰的专有协议，工作于 433–915 MHz，覆盖距离可达 3.5 公里。
Wireless M-Bus：欧洲智能计量标准，用于热量表、水表、气表等，支持低功耗长距离。
Amazon Sidewalk：亚马逊推出的共享网络，利用兼容的 Sub-GHz(如 900 MHz)设备扩展蓝牙/Wi-Fi 覆盖，由支持 BLE 和 Sub-GHz 的桥接设备组成。
Thread：基于 IPv6 的 Mesh 协议，主要在 2.4 GHz，但也有 Sub-GHz 实现，强调安全性和低功耗。
二、赏金船长官网科技 TPUNB 协议详解
TPUNB(Techphant Ultra-Narrow Band)是广州赏金船长官网科技 100% 自主研发的 LPWAN 无线窄带通信系统，它从物理层、链路层到平台层实现了全栈自主可控。TPUNB 的设计目标是为物联网提供高安全性、强抗干扰、大容量、超低功耗的专网连接能力。
1. 核心技术优势
全栈自主可控
TPUNB 打破了国外技术垄断，从底层的通信协议、调制解调算法，到上层的应用平台均自主研发。赏金船长官网科技还推出了“象芯 1 号”物联网芯片，将 TPUNB 协议与硬件深度融合。
超低功耗
通过极简射频设计及功能关断省电控制，TPUNB 终端的休眠功耗极低，适合电池供电场景。它支持低功耗空中唤醒功能，允许平台按需主动唤醒终端，弥补了许多 LPWAN 协议仅支持单向通信的缺陷。
强大的组网能力
TPUNB 支持多种网络拓扑：星型、点对点、链式、树状及网状自组网，可灵活搭建城域物联专网、局域物联专网、工业智控专网和终端自组网等。
通信算法增强
联合扩频解调技术：提升系统灵敏度，增加覆盖距离。
序列索引扩频设计：频谱效率更高，显著提升系统容量和传输效率。
这些技术确保了在强干扰环境下仍能稳定通信。
创新的物理层安全机制
TPUNB 从协议底层引入主动式/被动式物理层安全认证机制，提供低成本、高效率的数据链路安全保障，防止窃听和篡改。
支持空中升级（OTA）与空中唤醒
模组支持远程固件升级，便于维护;同时支持低功耗唤醒，适配交互式应用。
开放生态（OpenCPU）
提供 OpenCPU 方案，降低终端开发难度和成本，促进生态建设。
2. 网络架构与组件
TPUNB 系统分为六个层次：
应用层：处理用户数据和应用逻辑。
平台层（TPaaS 感知平台） ：提供设备管理、数据安全通信、消息订阅等服务。
传输层：支持多种通信协议和数据传输。
基站/网关/移动网关：核心节点，负责数据接收和转发。
中继：扩展覆盖范围，增强信号强度。
第三方网关：实现跨网络数据交互。
典型硬件产品包括通信模组(如 TP1107、NSM-U1)、基站、网关、DTU 等。
3. 应用领域
TPUNB 已广泛应用于智慧城市(如智能路灯、井盖监测)、智慧园区、智能电力(远程抄表、配网监测)、工业物联网(设备控制)、数字乡村(农业传感)等场景。
4. 与其他主流的对比定位
与 LoRaWAN、SigFox 等国际 LPWAN 协议相比，TPUNB 的核心区别在于：
完全国产化：物理层、链路层、平台层完全自研，不受国外专利限制。
安全性强化：物理层安全机制提供了更高保障。
组网灵活性：支持多种复杂拓扑，而 LoRaWAN 多为星型。
双向交互能力：低功耗空中唤醒优于多数仅支持上行通信的协议。
三、总结对比表
| 协议 | 工作频段 | 覆盖距离 | 数据速率 | 拓扑结构 | 主要特点 | 典型应用 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| LoRaWAN | 433–928 MHz | 15 km+ | 0.3–50 kbps | 星型 | 超低功耗，开放标准，AES-128加密 | 智慧农业、资产追踪 |
| SigFox | 868/915 MHz | 10–50 km | 100 bps | 星型 | 超窄带，容量大，双向受限 | 简单报警、传感器 |
| Z-Wave | 862.5–926.3 MHz | 1.6 km+ | 9.6–100 kbps | Mesh | 智能家居专用，高互操作性 | 智能门锁、灯光 |
| Wi-SUN | 470–928 MHz | 4 km | 50–400 kbps | Mesh/星型 | 高速度，低延迟，IPv6支持 | 智能电网、智慧照明 |
| 802.11ah | 900 MHz | 1 km+ | Mbps级 | 星型 | Wi-Fi扩展，高速率但功耗较高 | 监控摄像头、大传感器 |
| ZigBee (Sub-GHz) | 868/915 MHz | 1 km+ | 20–250 kbps | Mesh | 成熟Mesh，低功耗 | 楼宇自动化 |
| TPUNB | 470–928 MHz（可配置） | 数公里（视环境） | 极低（窄带） | 星型/Mesh/链式等 | 全栈国产、物理层安全、低功耗唤醒、OTA升级、OpenCPU | 智慧城市、智能电力、工业物联 |
| RBF | 433–915 MHz | 3.5 km | 低 | 星型 | 高安全、抗干扰 | 军工/安防 |
| Amazon Sidewalk | 900 MHz（含） | 数百米（借助桥接） | 低 | 星型 | 共享网络，扩展Wi-Fi/蓝牙范围 | 智能家居外延 |
| Wireless M-Bus | 868/915 MHz | 数百米 | 2.4–100 kbps | 星型 | 欧洲计量标准 | 水电气表 |
四、结语
Sub-GHz 协议凭借远距离、低功耗、强穿透等特性，已成为物联网通信的中坚力量。从国际主流的 LoRaWAN、SigFox、Wi-SUN，到智能家居专用的 Z-Wave，再到我国自主研发的 TPUNB，各类协议在速率、覆盖、安全、成本等维度各有侧重，满足不同场景的差异化需求。其中，TPUNB 作为完全国产可控的窄带物联网通信系统，在物理层安全、多拓扑组网和低功耗唤醒等方面展现了突出的创新价值，尤其适合对安全性和自主可控有严格要求的行业专网建设。随着物联网应用的深化，这些协议将共同构建起覆盖城市、乡村与工业的 Sub-GHz 通信生态。