LoRa,NB-IoT遇見強勁對手!國產物聯網晶片 TL2020 測試成功!

上海道生物聯技術有限公司在 10 月 31 日青島舉辦的 2020 年國際測試委員會晶片大會&智能計算機大會上宣布新一代 LPWAN (低功耗廣域網)晶片TL2020 測試成功。TL2020 是符合TurMass 標準的終端晶片，TurMass 是基於 mMIMO（大規模多天線）的新一代 LPWAN 技術，在容量、覆蓋範圍、數據傳輸速率和部署便利性等方面都有巨大的進步，將會極大推動物聯網應用和發展。

LPWAN 是物聯網發展的關鍵技術

LPWAN 無線傳輸技術大幅度降低信息的感知和傳輸成本，使物聯網進入了人們生活的方方面面，並影響和改變著我們的生活。無線抄表、家庭安全、智慧消防、智慧停車、智慧城市、智慧社區等領域的物聯網應用大量使用LPWAN 技術。近日市場研究公司 Transforma Insights 發布了其首份低功耗廣域連接預測報告，報告顯示，截止 2019 年底，全球 LPWAN 連接數為2.2 億，到 2030 年 LPWAN 連接數將高達 40 億。40 億是一個令人振奮的數字，意味著接下來幾年全球 LPWAN 連接年複合增長率將超過 30%，而且若以低速率物聯網連接佔 60% 來倒推，整個廣域物聯網連接數在 2030 年將達到 67 億左右。

隨著物聯網項目的範圍和規模越來越大，傳統的 chirp 擴頻和 UNB 技術已經不能滿足市場對 LPWAN 的需求，主要體現在頻譜利用率低、容量小、系統穩定性低、不適應大城市的無線信道環境等。如同移動通信需要 5G NR 的物理層創新一樣，LPWAN 也需要物理層的創新來打破 LPWAN 技術中低功耗，高容量和傳輸距離遠的不可能三角。

TurMass 介紹

上海道生物聯技術有限公司的技術團隊從 2016 年開始研究基於 mMIMO （大規模多天線）的新一代 LPWAN 技術 TurMass，目前已經申請相關專利 19 項，包括物理層，MAC 層和網絡層等核心技術，形成了擁有完全自主智慧財產權的新一代 LPWAN 標準。

TurMass 技術創造性地融合了 mMIMO 和長距離窄帶傳輸，以免許可隨機接入（mGFRA）技術為核心，在不需要複雜的衝突解決機制情況下，能實現多個終端同時、並發地向網關發送數據包，並有效提升接收靈敏度，達到同時滿足高負荷、高容量、高可靠、低開銷、低延遲和低功耗要求。

TurMass 採用頻分多址+空分多址技術，在 125KHz 的帶寬內，至少支持 30 個終端的並行發送；相比目前的 chirp 擴頻技術，容量提升 100 倍。通過使用先進的 mMIMO 技術和波束賦形技術，在 -140dBm 接收靈敏度情況下，TurMass 技術的終端傳輸速率達到 2Kbps，是同樣條件下 chirp 擴頻技術的 6 倍。TurMass 的大規模 MIMO 技術可以利用多徑信號的空間分集，更好地適應城市環境中高大密集建築物對無線信號的大量的折射和反射形成多徑傳播，實現在大城市環境下的覆蓋優勢，覆蓋面積是 chirp 擴頻技術的 4 倍。

TurMass 支持星形組網，小規模組網和自組網等多種組網方式。適用於智慧城市、智慧消防、工業物聯網，智慧社區等各類應用。

TurMass 系統包括終端，中繼，網關和網絡伺服器。

TurMass 系統架構

TurMass 網關

TurMass 網關是一款配備 8 天線的 mMIMO 網關，工作頻段涵蓋 150 ~ 960MHz 的 Sub 1GHz 頻段，典型工作帶寬 125KHz，支持 30 個終端設備並發，具有 4G LTE 和高速網口數據上傳通道。

TurMass 網關

TL2020 晶片

TL2020 晶片是 TurMass 系統的無線終端晶片，內部集成了射頻收發單元，工作頻段涵蓋 150 ~960MHz，典型信號帶寬 4KHz，最大發射功率 20dBm，通信速率支持 0.5~72kbps。TL2020 的應用 CPU 採用主流的 RISC-V，外設接口豐富（SPIx2，I2Cx2，UARTx2，GPIOx16，PWMx4，ADC 等），支持 RT-Thread 物聯網作業系統。

TL2020 提供完整 SDK，節省應用 MCU，降低成本，提高產品競爭力；支持 2.0V~3.7V 的寬電壓輸入，可以支持各類常用電池，外圍不需要再加升壓或降壓器件；內置功率放大（PA），電路更小，適合小尺寸的使用場景，並節約物料成本。

TL2020 晶片

TL2020 樣片已經完成基帶和射頻通信功能的測試，配合 8 天線 TurMass 網關，在數據速率 2Kbps 的情況下，系統達到 -140dB 的接收靈敏度。應用伺服器用於完成用戶的註冊認證、密鑰生成和分發、數據加密傳輸、應用消息轉發等功能，屬於應用層的消息展示與用戶設備管理。網絡/應用伺服器的儀錶板（Dashboard）顯示許多系統的信息。因為平臺上有很多曾經註冊或接入過網關設備，警告信息裡面紅色標記說明有些網關設備的狀態是很長時間沒上傳數據，而最下面的一個網關 3005 還在線。消息清單列表裡面的設備識別號說明在某個時刻，網關 3005 上的設備在不停的發消息上來。加入的終端列表可以看到所有加入網路的終端，此時裡面有三個用戶在線而且近期內在不同時間點發送數據，完成多用戶測試的統計。

TL2020 發送和接收數據展示平臺

TL2020 晶片的測試成功，表明國內擁有完全自主智慧財產權的新一代 LPWAN 技術 TurMass 標準技術可行，性能優越，具備量產和大規模應用的條件。

歡迎物聯網產業鏈的相關企業共同參與和制定下一代 LPWAN 技術標準，助力中國的物聯網企業走向全球。

關於道生物聯

上海道生物聯技術有限公司成立於2019年9月，專注研發新一代的 TurMass LPWAN 晶片和解決方案，為智慧城市、無線抄表、工業網際網路、智慧農業、智慧園區、智慧消防和智慧停車等物聯網應用提供最有競爭力的無線接入技術。