7月27日，全球领先的专业电子机构媒体Aspencore与深圳市新一代信息通信产业集群一起联合主办“2021国际AIoT生态发展大会-智慧城市分论坛”。会上，上海道生物联技术有限公司董事长何辉带来题为《新一代LPWAN技术在智慧城市中的应用》的主题分享。

据介绍，道生物联成立于2019年9月，由顶尖的投资人和一流的技术团队创立，设有上海总部和武汉研发中心。主营业务：具有完全自主知识产权的新一代无线物联网LPWAN（低功耗广域网）技术——TurMass?芯片和系统解决方案。

何辉介绍称，“道生物联”的来历，源自于公司专注于通讯的基础架构，追求“道生一，一生二，二生三，三生万物，万物互联”这样一个基础的架构。

物联网和LPWAN

众所周知，传感+传输+应用是物联网的三个构成部分。其中，网络传输和平台就包括了M2M网、互联网/专网（大数据、云计算）。根据麦肯锡发布的《全球无线M2M/IoT连接分布报告》，高速率（>10Mbps）有LTE、5G、Wi-Fi，中速率（<10Mbps）有Cat1、Wi-Fi，低速率（<100Kbps）有LPWAN等技术。

何辉认为，LPWAN的核心特点是窄带传输。因为只有窄带传输，才能实现低功耗、广覆盖和低成本。而在传输距离和功耗的折中，LPWAN更讲究的是通过很低的功耗来获得很长的距离。

随着物联网的快速发展，物联物对LPWAN技术提出新的要求。

据何辉观察，对于物联网的设备，客户的需求是技术领先、设备成本低、部署成本低、运营成本低。对于物联网技术，客户的需求是高容量、高速率、抗干扰；广覆盖（高链路预算、抗衰落）；组网灵活、可伸缩性强；低功耗；安全自主可控。

“然而我们看到，在当下许多城市级的智慧城市物联应用里，传输等多种原因，电池续航3年难以实现。在城市的环境应用里，传输距离很短，根本达不到十公里，可能有些地方一两公里，甚至一公里。还有部署和运维成本很高、网络不完善、应用不够成熟、做专网还是公网等等的实际问题需要解决。”何辉称，“现在技术存在很明显的短板，所以我们希望利用LPWAN技术来解决灵活性、低成本、适用性等问题。”

TurMass?技术简介

何辉介绍称，TurMass?是一种创新的LPWAN技术，可将mMIMO（大规模天线）、极化码等先进技术应用到窄带物联网，可以很好的解决现有LPWAN的容量、速率、覆盖、成本和安全可控的不足。

优势1：超高的系统容量

“如果将TurMass?与同等带宽的相比，TurMass?大概超过100倍增益。所以我们用了多天线以后，多用户可以实现并发，而不会产生冲突和丢包，这是最大的优势。”何辉称。

优势2：更高的通信速率

“在同样功率、信噪比之下，TurMass?的通信速率提高6倍。这意味着我们在大的布网里，软件可以无线升级。这对于带宽很低的（只有几百个bps的）技术来说，很难实现。”何辉称。

优势3：更广的覆盖（城域）

在同样的接收灵敏度，TurMass?在遮挡的情况下，覆盖范围提高4倍。

优势4：更先进灵活的组网架构

TurMass?支持星形中继组网、星形组网、小规模组网。这意味着组网简单、成本低。而且还支持自主网，即节点和节点之间可以自己组起网。

优势5：低成本、安全可控

中继组大范围网络使布网成本降低70%，终端芯片价格降低40%。

何辉进一步解释称，TurMass?的核心技术是mGFRA（Grant-Free Rom Access with massive MIMO，基于大规模天线的免许可随机接入技术）：在大规模天线（mMIMO）的支持下，终端可随机选择信道发射数据包（无需经过复杂冗长的申请-许可协议来获得信道使用许可），而网关能直接检测到（多个并发）用户的发射并恢复用户的数据包，以最低的延迟和极高的概率完成通信。

针对mGFRA技术，目前道生物联已经拥有几十项相关专利。并且2020年终端SoC芯片流片成功，同时系统完成测试；今年终端芯片55纳米的已经进入量产状态。

TurMass?在智慧城市的应用案例

那么，TurMass?技术具体如何应用到智慧城市之中？何辉列出3个实际案例。

（1）无线消防

无线消防在整个智慧城市的应用里，仅次于超表那一类的应用，从数量级来说，未来空间前景相当大。特别是随着国家主推无线烟感和无线消防的国标，对于消防系统来说，会被要求更安全可靠且可管理。

目前整个系统，很多时候是需要用专网来部署，从各种各样的传感器设备，包括和传统的组机相连，一直连到云端。还有很多用公网做烟感或者消防应用，在消防部门来看，这其实存在很多问题。因为这样的组网形式不可管理，很多实时数据无法得到及时回复。所以消防系统更希望用专网来做。如果用TurMass?来做，可以在楼层、楼宇、整个园区里提供很大的优势。

（2）智慧楼宇照明

现在很多的新型高档办公楼宇，都希望对它的照明进行智慧调节，所以需要每个灯都要能够进行独立的控制。甚至一些高端楼宇还需要配置人体传感器、照度传感器。

楼宇里传感器数量增多，必然需要很高的高并发，同时需要很低的延时。道生物联有做过一个智慧楼宇方案，一个楼里可控制的灯组大概超过3000个。

（3）智慧停车

其实这是一个相对成熟的应用。在很多城市市中心，或者大的购物中心，或者室外停车场，都出现了大量的车位传感器来控制停车。

但实际上还有一个问题未解决。很多传感器因为被停车覆盖，所以它的信号是非常差，一辆车停在一个车位上面，传感器的数量能衰减到30、40db，很多信号就没有了，所以很高的链路预算和深度覆盖，能解决现有系统不能覆盖的问题。

TurMass?的大容量网关和低成本中继组网，可以实现高密度覆盖，降低建设和维护的成本，所以TurMass?在智慧城市相关的几个比较典型的，一个是专有的安全可控的网络，以及高并发的深度覆盖场景，TurMass?都有比较突出的优势。