TurMass是上海道生物聯(lián)技術(shù)有限公司自主研發(fā)的新一代窄帶無(wú)線物聯(lián)/LPWAN（低功耗）通信技術(shù)，采用了大規(guī)模多天線免許可隨機(jī)接入（mGFRA）、高效 DPFSK 調(diào)制、極化碼等通信技術(shù)。相較于傳統(tǒng)的 ASK、FSK 等調(diào)制技術(shù)，TurMass能極大地增加通訊范圍，具有傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。

以上是 TurMass 的簡(jiǎn)介，下面詳解文章又來(lái)咯！上期文章給大家介紹了 TurMass“六邊形戰(zhàn)士”修煉技術(shù)之一的抗干擾能力，這次和大家聊聊TurMass在組網(wǎng)上的優(yōu)勢(shì)。

TurMass特有的 mGFRA（Grant-Free Random Access with massive MIMO，基于大規(guī)模天線的免許可隨機(jī)接入技術(shù)），終端可隨機(jī)選擇信道發(fā)射數(shù)據(jù)包，無(wú)需復(fù)雜冗長(zhǎng)的信道申請(qǐng)?jiān)S可協(xié)議。網(wǎng)關(guān)通過(guò)多天線技術(shù)，在空間上對(duì)同時(shí)發(fā)射的多個(gè)用戶信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、識(shí)別、提取和干擾抵消，達(dá)到低延遲、低丟包、互不干擾的多用戶同時(shí)同頻并行通信的效果，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容量的大幅提升。

TurMass相較于其他通訊技術(shù)有著更好的鏈路預(yù)算，單個(gè)網(wǎng)關(guān)可以覆蓋更大范圍。在 TurMass物理層之上，我們構(gòu)建了 TurMass系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，它具有較大的組網(wǎng)靈活性，主要支持星形組網(wǎng)(STAR)、樹形組網(wǎng)(TREE)、網(wǎng)狀組網(wǎng)(MESH)三種方式，每種不同的組網(wǎng)形式可應(yīng)用于不同的場(chǎng)景。

01TurMass 星形網(wǎng)絡(luò)

TurMass星形網(wǎng)絡(luò)采用最簡(jiǎn)單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)包含一個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)。每一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)只能和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，該通信支持雙向通信。

TurMass星形網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)

接入高效：采用 mGFRA 技術(shù)接入，支持大量用戶的并行接入穩(wěn)定性強(qiáng)：每個(gè)終端之間相互獨(dú)立，有較好的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性覆蓋范圍廣：?jiǎn)蝹€(gè)網(wǎng)關(guān)即可組建覆蓋數(shù)十平方公里區(qū)域的廣域網(wǎng)絡(luò)高吞吐量：2 kbps傳輸速率時(shí)，單臺(tái) TurMass網(wǎng)關(guān)的峰值吞吐量可達(dá) 200 kbps安全性高：全網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸采用高級(jí)加密高性能網(wǎng)關(guān)：具備較強(qiáng)的處理和轉(zhuǎn)發(fā)能力，可以實(shí)現(xiàn)高速、高效的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：維護(hù)、調(diào)試簡(jiǎn)單、安裝方便

02TurMass 樹形網(wǎng)絡(luò)

TurMass 樹形網(wǎng)絡(luò)加入了數(shù)字中繼，是對(duì)星形網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。該網(wǎng)絡(luò)包含一個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，大量的終端節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)直接連接著一系列的子節(jié)點(diǎn)，包含終端子節(jié)點(diǎn)、中繼子節(jié)點(diǎn)。與網(wǎng)關(guān)直接相連的子節(jié)點(diǎn)，稱為 1 層子節(jié)點(diǎn)。1 層中繼子節(jié)點(diǎn)又連接著一系列的終端子節(jié)點(diǎn)、中繼子節(jié)點(diǎn)，與 1 層中繼子節(jié)點(diǎn)相連的子節(jié)點(diǎn)，稱為 2 層子節(jié)點(diǎn)。這樣通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)一層一層相連，可以構(gòu)建出重復(fù)多個(gè)層級(jí)的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中只有網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)才能有自己的子節(jié)點(diǎn)。終端節(jié)點(diǎn)是沒(méi)有子節(jié)點(diǎn)的。從子節(jié)點(diǎn)的角度看，與自己相連的上一層的節(jié)點(diǎn)，稱為自己的父節(jié)點(diǎn)。

TurMass 樹形網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只能和它的父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)確定的路由通道。整個(gè)信息的路由是由 TurMass 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧處理的，對(duì)于應(yīng)用完全透明。

TurMass 樹形網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)

接入高效：采用mGFRA 技術(shù)接入，支持大量用戶的并行接入。覆蓋距離極廣：支持 7 級(jí)中繼的接入，形成 8 層網(wǎng)絡(luò)。在典型城區(qū)，一個(gè)網(wǎng)關(guān)即可覆蓋半徑幾十公里的區(qū)域。穩(wěn)定性強(qiáng)：每個(gè)終端之間不能相互通信，彼此獨(dú)立。一個(gè)終端的破壞，并不能影響其它終端，因此網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性比較強(qiáng)。容量易擴(kuò)展：支持中繼，具有明顯的層次結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展更多的終端設(shè)備接入，充分釋放 TurMass 網(wǎng)關(guān)的接入能力，此時(shí)單個(gè) TurMass 網(wǎng)關(guān)可接入 10 萬(wàn)個(gè)終端。

03TurMass網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

TurMass網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)又稱 TurMass MESH 網(wǎng)絡(luò)，是對(duì) TurMass 樹形網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。該網(wǎng)絡(luò)包含一個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和一系列的路由節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)。TurMass MESH 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與樹形網(wǎng)絡(luò)基本相同，但有著更為靈活的信息路由規(guī)則。TurMass MESH 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層提供了相應(yīng)的路由探索功能，可以找到兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間信息傳輸?shù)淖顑?yōu)化路徑。

TurMass MESH 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)可以和終端節(jié)點(diǎn)或路由節(jié)點(diǎn)直接信息通訊。路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)之間可以直接信息通訊。路由節(jié)點(diǎn)之間也可以直接信息通訊，使得信息的通訊變得更為高效。并且意味著如果一個(gè)路由路徑出現(xiàn)問(wèn)題，信息可以自動(dòng)的沿著其他的路由路徑進(jìn)行傳輸。路由路徑的切換，意味著到達(dá)同一目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的中間跳數(shù)可能會(huì)不同。因此如果目標(biāo)節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)關(guān)，那么終端節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)間的層級(jí)關(guān)系隨著路徑的切換是會(huì)變化的，因此在 MESH 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，并沒(méi)有嚴(yán)格的層級(jí)關(guān)系。

TurMass網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)

覆蓋廣：支持多跳通信，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍?？垢蓴_：采用多級(jí)短跳高速傳輸，相比一級(jí)長(zhǎng)跳，受到外部因素干擾導(dǎo)致傳輸錯(cuò)誤或丟包的概率要小。網(wǎng)絡(luò)自愈：在當(dāng)前路由不可用時(shí)，及時(shí)切換其他路由路徑，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)通訊能力。

給大家介紹完 3 種 TurMass 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，下面給大家講講網(wǎng)絡(luò)的部署方式。

網(wǎng)絡(luò)部署方式

TurMass 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是為萬(wàn)物互聯(lián)服務(wù)的，因此首先要面對(duì)是物聯(lián)網(wǎng)豐富多樣的場(chǎng)景。TurMass 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)，除了按照星形、樹形、網(wǎng)狀組成 TurMass 無(wú)線局域網(wǎng)外，還需要支持連接外部互聯(lián)網(wǎng)的能力。因此在每個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)都要配置一臺(tái)網(wǎng)關(guān)，作為邊界路由器去連接外網(wǎng)。而在外網(wǎng)上一般都會(huì)部署 NS 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)、AS 應(yīng)用服務(wù)器(應(yīng)用支持)。TurMass 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際部署時(shí)可支持單網(wǎng)部署，也可多子網(wǎng)共存部署。

單網(wǎng)部署

單網(wǎng)部署指一個(gè)區(qū)域只有一臺(tái)網(wǎng)關(guān)、多個(gè)終端(也可以存在若干中繼)，構(gòu)成一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)關(guān)通過(guò) IP 協(xié)議連接外網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 NS。單網(wǎng)部署時(shí)，終端設(shè)備、網(wǎng)關(guān)設(shè)備須要提前在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 NS 平臺(tái)上進(jìn)行設(shè)備注冊(cè)。終端配置一個(gè)與網(wǎng)關(guān)同頻的物理信道。網(wǎng)關(guān)被激活后，發(fā)送自己的網(wǎng)絡(luò) BCN 信號(hào)。終端上電入網(wǎng)時(shí)，開啟自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)搜索，識(shí)別網(wǎng)絡(luò)的 BCN 信號(hào)，由于只有一個(gè)物理信道可被搜索，因此終端網(wǎng)絡(luò)搜索非常迅速。終端搜索到有效物理信道后，即可發(fā)起入網(wǎng)注冊(cè)。

多子網(wǎng)共存部署

多子網(wǎng)共存部署指在一個(gè)區(qū)域部署多個(gè)網(wǎng)關(guān)、海量的終端和存在多個(gè)中繼。同單網(wǎng)部署一樣，多子網(wǎng)部署中的各網(wǎng)關(guān)和終端均須要提前在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 NS 上進(jìn)行設(shè)備注冊(cè)。網(wǎng)關(guān)被激活后，發(fā)送各自的網(wǎng)絡(luò) BCN 信號(hào)，構(gòu)建自己的網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)被稱為一個(gè)子網(wǎng)。一個(gè)區(qū)域多子網(wǎng)部署時(shí)，這個(gè)區(qū)域內(nèi)的所有終端須要預(yù)置多個(gè)網(wǎng)關(guān)物理信道和中繼物理信道。終端上電入網(wǎng)時(shí)，開啟自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)搜索，識(shí)別各網(wǎng)絡(luò)的 BCN 信號(hào)，終端選擇一個(gè)最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行入網(wǎng)注冊(cè)。一般認(rèn)為 RSSI 信號(hào)最強(qiáng)、SNR 最高的網(wǎng)絡(luò)為最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)。在多子網(wǎng)共存部署時(shí)，各網(wǎng)關(guān)均要采用 GPS 去同步各子網(wǎng)的時(shí)間。

本文目的在于幫助大家了解 TurMass 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的工作原理、優(yōu)勢(shì)以及部署方式，實(shí)現(xiàn)私有 TurMass 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。TurMass 技術(shù)所具備的多種組網(wǎng)方式，可適應(yīng)市面上豐富多樣的物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，如智慧城市、智慧園區(qū)、智能建筑、智慧消防、智慧農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。道生物聯(lián) TurMass組網(wǎng)方式將為社會(huì)數(shù)字化帶來(lái)重大變革。