新闻中心
News
当前位置:
首页
-
-
-
大容量丨看 LPWAN 界“六边形战士” TurMass™ 如何炼成(一)

大容量丨看 LPWAN 界“六边形战士” TurMass™ 如何炼成(一)

  • 分类:技术干货
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2021-12-17
  • 访问量:0
  • 来源:

【概要描述】作为一个LPWAN界的新人 TurMass™,我们将那六个边转变成了网络容量、信号覆盖、抗干扰力、低成本、低功耗和组网灵活性。万物互联长途漫漫,数以亿计的物联设备在等待着接入,咱先从网络容量开始说起。

大容量丨看 LPWAN 界“六边形战士” TurMass™ 如何炼成(一)

【概要描述】作为一个LPWAN界的新人 TurMass™,我们将那六个边转变成了网络容量、信号覆盖、抗干扰力、低成本、低功耗和组网灵活性。万物互联长途漫漫,数以亿计的物联设备在等待着接入,咱先从网络容量开始说起。

  • 分类:技术干货
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2021-12-17
  • 访问量:0
详情
图片

六边形战士,网络流行语。

 

日媒《东京乒乓球新闻》从力量、速度、技巧、发球、防守、经验六个方面分析了日本选手吉村真晴的战斗值。在介绍中国男队时,着重点出了高居世界第一的马龙,因为只有他一个人,六项数值全部拉满,能力撑爆“六边形”,被称为“六边形战士”。

 

//
 
如何炼成 LPWAN 界的“六边形战士”呢?
 

作为一个LPWAN界的新人 TurMass™,我们将那六个边转变成了网络容量、信号覆盖、抗干扰力、低成本、低功耗和组网灵活性。万物互联长途漫漫,数以亿计的物联设备在等待着接入,咱先从网络容量开始说起。

 

首先简单自我介绍一下,TurMass™ 是道生物联研发的新一代窄带物联网 LPWAN 技术,全国产自主安全可控,具有海量接入、高速率、广覆盖、高可伸缩性和低成本的优势。

 

TurMass™ 原理概述

TurMass™ 采用了独创的 mGFRA 技术,可以看成是多信道时隙 ALOHA 与大规模 MIMO 接收机的结合,其核心思路是利用频分复用和空分复用以支持大量用户的并行接入,其中系统划分了多个信道,各用户随机选择一个信道进行导频及数据的发送。

 

在各信道上,网关利用接收到的导频信号获得各用户的信道估计后,利用波束成形对叠加在一起的用户数据信号解调,从而恢复各用户发送的数据。mGFRA 的完整流程包含了用户端的信号发送以及网关端的信号处理:1)终端随机选择导频;2)终端随机选择信道;3)用户检测及信道估计;4)波束成形及信号解调。

 

图片

TurMass™对比传统窄带物联网技术

 

上图从频谱角度展示了 TurMass™ 与 NB-IoT,传统窄带 FSK 以及 LoRa 的区别。可以看到TurMass™ 与传统窄带技术最显著的区别在于能够支持多个数据包频谱重叠在同一时间并行发送,且用户信号中心频率间隔只需几十Hz。在实际应用中,例如在125kHz带宽上,TurMass™ 可以随机接入模式支持30个2kbps终端(随机选择导频)并发(PER<1%),除了随机选择导频模式外,TurMass™ 还可支持分配导频模式,在此模式下,TurMass™ 有能力支持100个2kbps速率终端在125kHz带宽上并发(PER<1%),此时,单个 TurMass™ 网关在125kHz带宽上的峰值吞吐量可达200kbps。

 

下图对比了 TurMass™ 与 LoRa 在125kHz信道上的实测时谱图,其中 TurMass™ 终端速率2kbps,信号带宽4kHz,传统4FSK终端速率2kbps,信号带宽8kHz。可以看到,TurMass™ 在平均每5到6kHz信道带宽上可以支持约5个4kHz带宽终端信号频谱重叠并发,整个125kHz信道上总的并发终端数为100。而LoRa在125kHz带宽上同一时间仅能支持1个终端传输。

 

图片

TurMass™ 实测时谱图

 

图片

LoRa 实测时谱图

 

 

此外,在 mGFRA 技术的加持下,TurMass™ 拥有更高的接收灵敏度和更低的数据包发送时长。因此,高并发与更短的数据包发送时长,使得 TurMass™ 与传统LPWAN技术相比拥有巨大的容量优势。图片

 

TurMass™ 网络容量与LoRa、NB-IoT对比

在评价一种技术时,网络容量是一个很典型的因素。物联网的每一种应用场景都需要考虑多种因素,如节点成本、网络成本、电池寿命、数据速率(吞吐量)、延迟、移动性、覆盖范围和部署模型等等。当前的 LPWAN 技术,例如 LoRa、NB-IoT 等,在实际应用中都难以全面应对上述需求。TurMass™ 技术在设计之初,遵循第一性原则,面向 LPWAN 行业的痛点需求,提出了基于窄带MIMO的全新技术路线和解决方案 。  

 

下面,我们结合实际应用场景,在系统容量上将 TurMass™ NB-IoT 、LoRa进行对比,让大家能够更直观地理解 TurMass™ 相对于传统 LPWAN 技术在大容量方面的优势。

 

在实际应用中,设定业务模型为终端单次发送数据量为40bytes,通信速率为2kbps,PER不高于5%,高频业务终端5分钟发射一次,中频业务终端每1小时发射一次,低频业务终端每12小时发射一次。

 

图片

 

上图展示了 TurMass™ 网络容量与LoRa、NB-IoT的对比。系统容量的评估模型可以表述为C=A∗G∗T∗N ,其中A为数据包发送频次,G为满足5%PER的条件下,泊松分布下的一帧时间内终端发送数据帧的平均值(TurMass™ 与 NB-IoT 采用了时隙ALOHA模型,LoRa采用纯ALOHA模型), T为发送数据帧时长(即发送40bytes所需时间),N 为并发数。此外,评估还考虑了 NB-IoT 信令开销的耗时(占系统时间开销50%以上)以及 TurMass™ 周期时隙结构中信标与下行窗口的耗时(占系统时间开销约50%)。在不同业务频繁度下,TurMass™ 能提供十倍于 NB-IoT,百倍于 LoRa 的网络容量。

 

图片

 

在 LPWAN(低功耗广域网)技术领域,由道生物联完全自主研发的国产 LPWAN 技术 TurMass™,拥有国内外数十项发明专利(包含美国PCT专利)。凭借特有的窄带 mMIMO(大规模天线)和 mGFRA(随机接入技术)等技术,具备大容量、强穿透、远距离等优势,道生物联能够为用户提供优秀的低功耗物联网通信解决方案。

 

作者:江昊博士

陈宏铭博士

Yana椰奶

扫二维码用手机看

相关新闻

暂时没有内容信息显示
请先在网站后台添加数据记录。