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道生物联:新一代LPWAN技术在智慧城市中的应用

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。FYResmc

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。FYResmc

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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。FYResmc

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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。FYResmc

随着物联网的快速发展,物联物对LPWAN技术提出新的要求。FYResmc

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。FYResmc

“然而我们看到,在当下许多智慧城市物联应用里,由于多种原因,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,甚至不及一公里。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。”FYResmc

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,可以很好地解决现有LPWAN的容量、速率、覆盖、成本和安全可控的不足。FYResmc

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优势1:超高的系统容量FYResmc

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TurMass™最大的优势。”何辉称。FYResmc

优势2:更高的通信速率FYResmc

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。FYResmc

优势3:更广的覆盖(城域)FYResmc

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。FYResmc

优势4:更先进灵活的组网架构FYResmc

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。FYResmc

优势5:低成本、安全可控FYResmc

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%。FYResmc

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何辉进一步解释称,TurMass™的核心技术是mGFRA(Grant-Free Random 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。FYResmc

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。FYResmc

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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。FYResmc

(1)无线消防FYResmc

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。FYResmc

目前整个消防系统,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。FYResmc

(2)智慧楼宇照明FYResmc

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,所以需要每个灯都能够进行独立的控制;甚至一些更高端的楼宇还需要配置人体传感器、照度传感器。FYResmc

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。FYResmc

(3)智慧停车FYResmc

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。FYResmc

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。FYResmc

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Momo Zhong
国际电子商情(Electronics Supply and Manufacturing-China)助理产业分析师,专注于PCB、电子工程、移动终端、智能家居等上下游垂直领域。
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