turmass VS lora

TurMass™是上海道生物联自主研发的国产LPWAN技术，采用mMIMO和DPFSK调制，在覆盖、速率、容量上优于LoRa，成本低40%且支持国密算法。其核心优势包括：

• ‌覆盖‌：接收功率高8-9dB，城市覆盖1-3km
‌速率‌：平均为LoRa的6倍，支持语音传输，通过DPFSK调制实现高灵敏度语音传输，支持6人实时对讲，传输距离达7km。
• ‌容量‌：单网关支持用户数超LoRa 100倍
• ‌成本‌：芯片国产化，总成本低40%
• 天线选型‌：
  • 城市：定向天线（减少干扰）
  • 野外：全向天线（360°覆盖）
• 信道规划‌：
  • 避开同频段LoRa设备（防止互扰）
  • 默认推荐 ‌470-510MHz频段‌（符合中国非授权频谱）

• DPFSK调制技术

  DPFSK（差分相频二维调制）是TurMass的核心技术，通过相位和频率二维信息提升抗频偏能力，适应高动态场景（如卫星物联网）。其特点包括：

  • ‌恒包络‌：采用非线性PA，降低功耗。
  • ‌高Eb/N0性能‌：接近BPSK调制，优于LoRa的CSS调制。
  • ‌时隙配置‌：支持20ms语音包，实现全双工通信。

TurMass组网架构与硬件方案‌

‌1. 网络拓扑支持‌

• ‌星型组网‌：终端直连网关（主流方案，适合城市覆盖）。
• ‌Mesh中继‌：终端可互相转发，扩展覆盖（适用于复杂地形）。
• ‌混合拓扑‌：星型+Mesh灵活组合（工业场景常用）。

📌 ‌关键优势‌：‌上行异步随机接入‌（终端可随时发数据）+ ‌下行同步调度‌（网关精准控制），支持海量并发。

‌2. 网关要求‌

• ‌核心芯片‌：必须搭载 ‌TurMass自研TK8610基带芯片‌（支持mGFRA多天线技术）。
• ‌核心能力‌：
  • 支持 ‌8通道并发接收‌（LoRa仅1-2通道）。
  • 单网关处理 ‌>50,000终端‌（LoRa约500-1000）。
  • 内置国密SM4加密引擎。

典型应用场景

1. ‌智慧城市‌：智能电表、路灯等海量设备接入
2. ‌工业物联网‌：传感器数据实时回传
3. ‌应急通信‌：灾害断网时组建临时网络
4. ‌户外探险‌：无公网环境下的组网通信

LPWAN已有‌NB-IoT国家队‌（中移动/电信力推），资源向5G倾斜,TurMass属‌企业自主创新‌，政府态度是“鼓励但不捆绑”（见工信部《物联网新型基础设施建设指南》）

 

 2.TurMass里程碑‌：

• ‌2020年‌：协议首发，TK8500芯片流片。
• ‌2022年‌：获上海市技术发明一等奖，海凌科量产HLK-L08。
• ‌2023年‌：入选工信部“物联网赋能行业发展典型案例”

3. 技术自身局限‌

• ‌终端功耗略高‌：
  • 因支持高速率（82.5kbps），‌接收功耗比LoRa高30%‌（典型值15mA vs 10mA）。
  • ‌对策‌：优化休眠机制（DRX模式），静态设备续航仍可达5年。
• ‌移动场景频偏‌：
  • 无人机>120km/h时，DPFSK需启用‌动态频偏补偿‌（增加5%功耗）。
• ‌协议封闭性‌：
  • 暂未开放第三方协议栈（对比LoRaWAN开源），‌二次开发受限

4.避免同频lora干扰：

1. ‌DPFSK抗干扰‌：
   • 通过‌相位-频率二维调制‌，天然抵抗频偏（LoRa的CSS调制在频偏>5%时失效，DPFSK容忍度>20%）。
2. ‌动态信道跳频‌：
   • 终端按预设序列自动切换信道（如470MHz→510MHz共40频点），避开LoRa占用的433/868MHz。
3. ‌空口协议过滤‌：
   • 物理层添加‌TurMass专属帧头‌（0xA5标识），硬件层面丢弃非标数据包。

         4.TurMass动态信道管理方案‌

TurMass通过‌自适应信道跳频‌和‌网关智能调度‌，实现设备间/设备与网关间的动态信道调整，有效规避LoRa同频干扰。以下是核心机制：

‌1. 设备端动态信道跳频‌

• ‌信道步进策略‌：
   示例信道规划（470-510MHz频段） turmass_channels = [470.3 + i*0.2 for i in range(20)] # 步进200kHz，共40频点
• ‌跳频机制‌：
  • 设备按预设‌跳频序列‌（如470.3MHz→470.5MHz→...→510.1MHz）自动切换信道。
  • ‌跳频间隔‌：每10秒切换一次（可配置），确保覆盖全频段。

‌2. 网关智能调度‌

• ‌信道分配策略‌：
  • 网关根据‌设备ID‌分配‌专用信道‌（如设备A固定在470.3MHz，设备B在470.5MHz）。
  • ‌动态调整‌：
    • ‌设备加入‌：网关自动为新设备分配未占用信道（如470.7MHz）。
    • ‌干扰检测‌：网关实时监控信道干扰（如LoRa信号），自动切换设备信道（如设备A从470.3MHz迁移到470.9MHz）。

‌3. 信道隔离机制‌

• ‌物理隔离‌：
  • TurMass默认使用‌470-510MHz频段‌，与LoRa的433/868MHz物理隔离（无干扰）。
• ‌频段复用‌：
  • 若需共存LoRa，TurMass可配置‌433/868MHz频段‌（需网关支持）

5.网关用FPGA而非Linux（TK8610采用Xilinx Zynq-7020 FPGA+TurMass基带方案）的根本原因：

实时性与并行处理能力‌

• ‌FPGA优势‌：
  • ‌纳秒级响应‌：TurMass的‌mGFRA技术需同时处理8通道信号‌（每通道独立解调），FPGA的硬件并行能力可满足实时性（<1ms延迟）。
  • ‌定制化算法加速‌：DPFSK调制/解调、国密SM4加密等操作由FPGA硬件电路实现，效率远超CPU软件处理。
• ‌Linux局限‌：
  • 通用CPU（如ARM A53）‌无法并行处理多通道基带信号‌，强行用Linux会导致：
    ▶️ 时延抖动 > 10ms（语音/工业控制场景不可接受）
    ▶️ 单网关容量骤降至LoRa水平（约500终端）。

✅ ‌妥协方案‌：
道生物联下一代网关芯片‌TK8620（ASIC）‌ 正在流片，2024年量产将取代FPGA方案，成本降低60%且兼容Linux系统驱动