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 的簡介，下面詳解文章又來咯！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。

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，無需復(fù)雜冗長的信道申請?jiān)S可協(xié)議。網(wǎng)關(guān)通過多天線技術(shù)，在空間上對同時發(fā)射的多個用戶信號進(jìn)行檢測、識別、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)用于不同的場景。

01TurMass 星形網(wǎng)絡(luò)

TurMass星形網(wǎng)絡(luò)采用最簡單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)包含一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和多個終端節(jié)點(diǎn)。每一個終端節(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

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：單個網(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，單臺 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)簡單：維護(hù)、調(diào)試簡單、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，是對星形網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。該網(wǎng)絡(luò)包含一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，多個中繼節(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)。這樣通過中繼節(jié)點(diǎn)一層一層相連，可以構(gòu)建出重復(fù)多個層級的網(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)中的每個節(jié)點(diǎn)都有一個確定的路由通道。整個信息的路由是由 TurMass 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧處理的，對于應(yīng)用完全透明。

TurMass 樹形網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢

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 級中繼的接入，形成 8 層網(wǎng)絡(luò)。在典型城區(qū)，一個網(wǎng)關(guān)即可覆蓋半徑幾十公里的區(qū)域。穩(wěn)定性強(qiáng)：每個終端之間不能相互通信，彼此獨(dú)立。一個終端的破壞，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，此時單個 TurMass 網(wǎng)關(guān)可接入 10 萬個終端。

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 TurMass 樹形網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。該網(wǎng)絡(luò)包含一個網(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路由路徑出現(xiàn)問題，信息可以自動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)間的層級關(guān)系隨著路徑的切換是會變化的，因此在 MESH 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，并沒有嚴(yán)格的層級關(guān)系。

TurMass網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢

覆蓋廣：支持多跳通信，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍?？垢蓴_：采用多級短跳高速傳輸，相比一級長跳，受到外部因素干擾導(dǎo)致傳輸錯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，及時切換其他路由路徑，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)是為萬物互聯(lián)服務(wù)的，因此首先要面對是物聯(lián)網(wǎng)豐富多樣的場景。TurMass 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署時，除了按照星形、樹形、網(wǎng)狀組成 TurMass 無線局域網(wǎng)外，還需要支持連接外部互聯(lián)網(wǎng)的能力。因此在每個無線局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)都要配置一臺網(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)部署指一個區(qū)域只有一臺網(wǎng)關(guān)、多個終端(也可以存在若干中繼)，構(gòu)成一個局域網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)關(guān)通過 IP 協(xié)議連接外網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 NS。單網(wǎng)部署時，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 平臺上進(jìn)行設(shè)備注冊。終端配置一個與網(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。終端上電入網(wǎng)時，開啟自動網(wǎng)絡(luò)搜索，識別網(wǎng)絡(luò)的 BCN 信號，由于只有一個物理信道可被搜索，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。

多子網(wǎng)共存部署

多子網(wǎng)共存部署指在一個區(qū)域部署多個網(wǎng)關(guān)、海量的終端和存在多個中繼。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。網(wǎng)關(guān)被激活后，發(fā)送各自的網(wǎng)絡(luò) BCN 信號，構(gòu)建自己的網(wǎng)絡(luò)，每一個網(wǎng)絡(luò)被稱為一個子網(wǎng)。一個區(qū)域多子網(wǎng)部署時，這個區(qū)域內(nèi)的所有終端須要預(yù)置多個網(wǎng)關(guān)物理信道和中繼物理信道。終端上電入網(wǎng)時，開啟自動網(wǎng)絡(luò)搜索，識別各網(wǎng)絡(luò)的 BCN 信號，終端選擇一個最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行入網(wǎng)注冊。一般認(rèn)為 RSSI 信號最強(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，各網(wǎng)關(guān)均要采用 GPS 去同步各子網(wǎng)的時間。

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)方式將為社會數(shù)字化帶來重大變革。