李青松

?

LTE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合與發(fā)展

李青松

中移建設(shè)有限公司湖北分公司，湖北 武漢 430061

物聯(lián)網(wǎng)是時代發(fā)展的產(chǎn)物。物聯(lián)網(wǎng)的核心說到底還是互聯(lián)網(wǎng)，借助互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)物與物相連，達(dá)到遠(yuǎn)程操控的目的和數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?。物?lián)網(wǎng)的實現(xiàn)和發(fā)展，最終離不開互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。LTE無線通信技術(shù)作為新的互聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)，與物聯(lián)網(wǎng)相互融合，大大擴(kuò)展了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域和行業(yè)，使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更好地落地，更好地為生活和生產(chǎn)服務(wù)，促進(jìn)社會的發(fā)展和進(jìn)步。

物聯(lián)網(wǎng)；LTE無線通信技術(shù)；融合；發(fā)展

1 LTE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合

物聯(lián)網(wǎng)作為新一代科技信息技術(shù)的產(chǎn)物，主要有兩個核心：首先，物聯(lián)網(wǎng)的核心和重要環(huán)節(jié)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；其次，物聯(lián)網(wǎng)用戶端可以擴(kuò)展到物與物相連，實現(xiàn)信息的融通和傳遞。物聯(lián)網(wǎng)的客戶端多采用射頻識別、紅外探測、聲波探測、激光讀取等技術(shù)。這些技術(shù)多為短距離傳輸技術(shù)，被用于定位、監(jiān)控、檢測等方向，無法實現(xiàn)長距離無線通信，只能在短距離內(nèi)實現(xiàn)物與物相連，但是隨著生活的發(fā)展和社會的需求，局域范圍內(nèi)的通信已無法滿足人們的需求，需要擴(kuò)大范圍。在2G和3G無線通信技術(shù)基礎(chǔ)上，提出來的LTE無線通信技術(shù)（4G），很好地解決了上述問題。物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)模型多為小包、高頻次的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)（2G和3G）在常在線、數(shù)據(jù)包小、頻次高的情況下會產(chǎn)生信令風(fēng)暴。所以LTE無線通信技術(shù)的出現(xiàn)使得物聯(lián)網(wǎng)反而得到了助力。

LTE無線通信技術(shù)采用了正交頻分復(fù)用技術(shù)。信道分為許多的正交子信道，把常規(guī)的高速數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為并行傳輸?shù)牡退贁?shù)據(jù)流，調(diào)制到正交頻分技術(shù)所得的子信道進(jìn)行傳輸，最終使得物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境產(chǎn)生的高頻次、數(shù)據(jù)量小的數(shù)據(jù)包在常在線環(huán)境下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸成為可能。以上的傳輸方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，使得LTE無線通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的及時性和準(zhǔn)確性。

從物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)的角度看，手機(jī)終端發(fā)起通信業(yè)務(wù)之后，會建立無線承載，通過NAS信息發(fā)出，告知核心網(wǎng)絡(luò)，之后才會建立對應(yīng)的QCI（QoS Class Identifier）無線承載完成傳輸。

LTE無線通信技術(shù)的核心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中沒有相對應(yīng)的主動釋放機(jī)制，也就是說核心網(wǎng)絡(luò)不會監(jiān)測到?jīng)]有任何相關(guān)的數(shù)據(jù)就釋放鏈路。只有核心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接到入網(wǎng)消息或UE經(jīng)過NAS信息通知到核心網(wǎng)絡(luò)才會真正的釋放。核心網(wǎng)絡(luò)、UE的NAS層一直會保持ATTACH狀態(tài)，一直保存IP地址，實現(xiàn)常在線狀態(tài)。無論底層是不是保持或釋放鏈路，都不會替換掉IP地址。

從數(shù)據(jù)接入網(wǎng)絡(luò)的角度上看，接入網(wǎng)遵循核心網(wǎng)絡(luò)中的QCI參數(shù)配置對應(yīng)的無線參數(shù)，LTE用戶面?zhèn)鬏斝枰ㄟ^適配共享的信道資源，靈活配置，達(dá)到優(yōu)化信道資源占用率的目的，提升了數(shù)據(jù)在先到中的傳輸效率。假如在一段時間內(nèi)沒有相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸，系統(tǒng)就會進(jìn)入DRX模式，進(jìn)行周期性的省電，節(jié)約能源。

2 LTE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)在零售行業(yè)、智能家居生活、智能交通、遠(yuǎn)程醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)都有相關(guān)應(yīng)用，在原有的局域網(wǎng)和2G、3G的基礎(chǔ)上做出新的突破，使得物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用上也更加廣泛、更加高效。筆者對LTE無線通信技術(shù)對上述的行業(yè)中與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的發(fā)展進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

2.1 在零售行業(yè)中的應(yīng)用

新零售的出現(xiàn)，打破了常規(guī)的銷售方式，大量的無人值守售賣機(jī)被安放到了各大公共場所，而且新型的支付方式（微信掃碼支付、支付寶掃碼支付）要求售賣機(jī)的底層數(shù)據(jù)與云平臺之間進(jìn)行快速的交換，實現(xiàn)線上支付，線下售賣機(jī)輸出商品，并且同時上報剩余貨物數(shù)量。系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)傳輸?shù)木€路為常待機(jī)模式，來實現(xiàn)線下消費人員隨來隨買。無人值守售賣機(jī)對移動性的要求比較高。這個特殊要求導(dǎo)致系統(tǒng)無法依賴有線數(shù)據(jù)（網(wǎng)線）傳輸來完成。所以LTE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合很好地解決了這一難題，實現(xiàn)了售賣機(jī)在不影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下可以自由移動，使得零售行業(yè)飛速發(fā)展，從而提高了人們的生活水平，擺脫了以前的只有特定的地點和門店才能完成購買的狀態(tài)。

2.2 在智能家居生活中的應(yīng)用

隨著技術(shù)的發(fā)展，人們不僅要求購物方面的智能化，而且要求家庭的智能化，使智能家居產(chǎn)品最近越來越多地被各個家庭所接受，為人們的日常生活提供了便利。智能家居產(chǎn)品早在前幾年就已經(jīng)出現(xiàn)了雛形，但是僅限于紅外技術(shù)、射頻技術(shù)、聲波探測的應(yīng)用。隨著科技的不斷進(jìn)步，人們的要求提高，從而推動智能家居進(jìn)一步發(fā)展，這時智能家居系統(tǒng)引進(jìn)了局域網(wǎng)，可以在有限范圍內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸，例如藍(lán)牙、ZigBee等局域網(wǎng)通信技術(shù)。但是這些技術(shù)的使用仍然無法幫助物聯(lián)網(wǎng)擺脫距離的限制。LTE無線通信技術(shù)融合物聯(lián)網(wǎng)之后，將局域網(wǎng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線傳輸技術(shù)接入物聯(lián)網(wǎng)，發(fā)送到云數(shù)據(jù)平臺，再由云平臺分發(fā)到對應(yīng)的移動用戶終端，這樣用戶就可以隨時隨地通過LTE無線通信技術(shù)對家庭內(nèi)部的設(shè)備進(jìn)行控制和查看，真正突破了家的范圍，實現(xiàn)智能家居生活。

2.3 在智能交通中的應(yīng)用

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，很多汽車廠家都在新型汽車上面裝上了車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，從技術(shù)角度上面來說車聯(lián)網(wǎng)就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。車載的電子處理系統(tǒng)通過LTE無線通信技術(shù)聯(lián)通數(shù)據(jù)與系統(tǒng)平臺，從而使得奔馳在大街小巷中的汽車上的數(shù)據(jù)接入到了互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，實現(xiàn)了車聯(lián)網(wǎng)。實際應(yīng)用的功能有：呼叫救援，遠(yuǎn)程定位，遠(yuǎn)程點火（熄火）等功能。這些先進(jìn)的功能使得汽車擺脫了傳統(tǒng)車的定義。這些功能得以實現(xiàn)的主要原因在于LTE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，使得數(shù)據(jù)的傳輸更加順暢和及時。LTE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合后也應(yīng)用在了智能公交車、無人駕駛汽車、無人收費站等方面。以上物聯(lián)網(wǎng)在任何一個方面的應(yīng)用都要求傳輸數(shù)據(jù)的時效性和高頻性。所以是LTE無線通信技術(shù)催生了物聯(lián)網(wǎng)在交通行業(yè)的普遍應(yīng)用，把智能化交通帶到了我們的身邊，科幻電影中的場景也慢慢成為現(xiàn)實。

2.4 在醫(yī)療診救中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)方式無法突破數(shù)據(jù)傳輸量的限制，將現(xiàn)場的視頻、音頻等文件傳輸給制定終端，所以在實際生活中有許多突發(fā)的事故現(xiàn)場，因為距離等各種因素導(dǎo)致專業(yè)的醫(yī)護(hù)人員無法及時到達(dá)事發(fā)地，而非專業(yè)人員無法做到有效的處理，最終錯失了絕佳的搶救時間，從而導(dǎo)致傷病者死亡。但是LTE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用在醫(yī)療上后，音視頻傳輸?shù)玫綄崿F(xiàn)，醫(yī)生可以遠(yuǎn)程查看傷者情況，并及時做出處理，為病痛者爭取時間，提高了生存的希望。這類物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在救護(hù)車等專業(yè)設(shè)備上。醫(yī)療上的應(yīng)用，要求數(shù)據(jù)及時和精準(zhǔn)，而且醫(yī)療設(shè)備上產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量較大。LTE無線通信技術(shù)很好地解決了這些問題，在LTE無線通信技術(shù)未出現(xiàn)之前，這樣的情況無法妥善解決，導(dǎo)致大量的傷病患者因為無法得到妥善的處理而白白浪費了生命，所以LTE無線通信技術(shù)的出現(xiàn)使得醫(yī)護(hù)人員手中多了一個致勝秘籍。

2.5 在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

環(huán)境監(jiān)測在早期就有應(yīng)用，大多應(yīng)用于野生動物監(jiān)測、森林溫濕度探測及農(nóng)作物病蟲害防治。早期的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采用局域網(wǎng)的方式，對周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，然后儲存在設(shè)備中的儲存器中，等一段時間后再由專業(yè)的技術(shù)工作人員通過設(shè)備提取出來，應(yīng)用于數(shù)據(jù)研究。這樣的結(jié)果就使數(shù)據(jù)不能及時傳輸?shù)綄I(yè)人員手中，在時間方面上就沒有任何價值，導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在很多的場景中無法得到應(yīng)用，例如森林火險監(jiān)測、工業(yè)環(huán)境監(jiān)測。這些場景對于設(shè)備通信的及時性要求都很高，且傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)中高頻次的數(shù)據(jù)包量無法得到很好的處理，市場出現(xiàn)串?dāng)_，物聯(lián)網(wǎng)與LTE無線通信技術(shù)的結(jié)合被廣泛應(yīng)用，結(jié)合前無法應(yīng)用的場景都得到了很好的應(yīng)用。應(yīng)用的結(jié)果使得相關(guān)工作人員對很多突發(fā)的狀況都做出了很好的處理，使得損失越來越小，為人民和國家的財產(chǎn)安全提高了保障。

2.6 在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)作為國家發(fā)展的基礎(chǔ)，從機(jī)械化農(nóng)業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在的智能化農(nóng)業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用就是常說的智能化農(nóng)業(yè)，通過電子設(shè)備對農(nóng)田、大棚等場所進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，針對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，從而做出相應(yīng)的判斷，增加農(nóng)產(chǎn)收獲的保障。特殊農(nóng)業(yè)環(huán)境的出現(xiàn)，導(dǎo)致傳統(tǒng)智能化農(nóng)業(yè)無法全面應(yīng)用和推廣。隨著科技的不斷發(fā)展，LTE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合進(jìn)一步促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用。將實際環(huán)境中的數(shù)據(jù)上傳到對應(yīng)的數(shù)據(jù)分析平臺進(jìn)行分析，能夠使分析更為精準(zhǔn)。

3 結(jié)束語

上文針對幾大行業(yè)進(jìn)行了簡短的分析，表述出物聯(lián)網(wǎng)在與LTE無線通信技術(shù)融合之后的飛速發(fā)展，惠及各行各業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)與LTE無線通信技術(shù)融合之后，使得物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用中的適應(yīng)面更加廣泛，應(yīng)用的環(huán)境也更加極端和特殊。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在沒有和LTE無線通信技術(shù)融合之前一直被距離的原因所困擾，即使后來融合了2G和3G通信技術(shù)也無法滿足實際的生產(chǎn)應(yīng)用需求，在傳輸視頻、音頻的時候就會顯現(xiàn)出不足的一面。LTE無線通信技術(shù)的加入，解決了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中移動環(huán)境和視頻、音頻環(huán)境的使用問題，打破了傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的局限性，同時大大降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀?，把技術(shù)應(yīng)用到了各行各業(yè)，使得科技的產(chǎn)物也能走進(jìn)尋常百姓的生活當(dāng)中。隨著不斷深入的研究，更多的應(yīng)用會被挖掘出來，服務(wù)于社會。

[1]張莉萍. 試分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和LTE無線通信技術(shù)的結(jié)合和發(fā)展[J]. 電子世界，2016（1）：68-69.

[2]李昊，胡興. LTE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合與發(fā)展[J]. 郵電設(shè)計技術(shù)，2012（1）：21-24.

The Integration and Development of LTE Wireless Communication Technology and Internet of Things

Li Qingsong

China Mobile Construction Co., Ltd., Hubei Branch, Hubei Wuhan 430061

Internet of Things is the product of the development of the Times. The core of the Internet of Things is, in the final analysis, the Internet. With the help of the Internet, things and things are connected to achieve the purpose of remote control and the purpose of data transmission. The realization and development of the Internet of Things will ultimately require the Internet technology. As a new Internet wireless communication technology, LTE wireless communication technology integrates with the Internet of Things, greatly expanding the application areas and industries of the Internet of Things, making the Internet of Things technology better landing, better serving life and production, and promoting social Development and progress.

Internet of Things; LTE wireless communication technology; integration; development

TN929.53

A