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

李青松

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LTE無(wú)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(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物。物聯(lián)網(wǎng)的核心說(shuō)到底還是互聯(lián)網(wǎng)，借助互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實(shí)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)哪康摹Ｎ锫?lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)和發(fā)展，最終離不開(kāi)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。LTE無(wú)線通信技術(shù)作為新的互聯(lián)網(wǎng)無(wú)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(huì)的發(fā)展和進(jìn)步。

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

1 LTE無(wú)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(gè)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(shí)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(shí)別、紅外探測(cè)、聲波探測(cè)、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(cè)等方向，無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離無(wú)線通信，只能在短距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)物與物相連，但是隨著生活的發(fā)展和社會(huì)的需求，局域范圍內(nèi)的通信已無(wú)法滿足人們的需求，需要擴(kuò)大范圍。在2G和3G無(wú)線通信技術(shù)基礎(chǔ)上，提出來(lái)的LTE無(wú)線通信技術(shù)（4G），很好地解決了上述問(wèn)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(wú)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(huì)產(chǎn)生信令風(fēng)暴。所以LTE無(wú)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(wú)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，使得LTE無(wú)線通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的及時(shí)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(huì)建立無(wú)線承載，通過(guò)NAS信息發(fā)出，告知核心網(wǎng)絡(luò)，之后才會(huì)建立對(duì)應(yīng)的QCI（QoS Class Identifier）無(wú)線承載完成傳輸。

LTE無(wú)線通信技術(shù)的核心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的主動(dòng)釋放機(jī)制，也就是說(shuō)核心網(wǎng)絡(luò)不會(huì)監(jiān)測(cè)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(guò)NAS信息通知到核心網(wǎng)絡(luò)才會(huì)真正的釋放。核心網(wǎng)絡(luò)、UE的NAS層一直會(huì)保持ATTACH狀態(tài)，一直保存IP地址，實(shí)現(xiàn)常在線狀態(tài)。無(wú)論底層是不是保持或釋放鏈路，都不會(huì)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(duì)應(yīng)的無(wú)線參數(shù)，LTE用戶面?zhèn)鬏斝枰ㄟ^(guò)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(shí)間內(nèi)沒(méi)有相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)入DRX模式，進(jìn)行周期性的省電，節(jié)約能源。

2 LTE無(wú)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(cè)、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(duì)LTE無(wú)線通信技術(shù)對(duì)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(xiāo)售方式，大量的無(wú)人值守售賣(mài)機(jī)被安放到了各大公共場(chǎng)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(mài)機(jī)的底層數(shù)據(jù)與云平臺(tái)之間進(jìn)行快速的交換，實(shí)現(xiàn)線上支付，線下售賣(mài)機(jī)輸出商品，并且同時(shí)上報(bào)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(lái)實(shí)現(xiàn)線下消費(fèi)人員隨來(lái)隨買(mǎi)。無(wú)人值守售賣(mài)機(jī)對(duì)移動(dòng)性的要求比較高。這個(gè)特殊要求導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法依賴有線數(shù)據(jù)（網(wǎng)線）傳輸來(lái)完成。所以LTE無(wú)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(shí)現(xiàn)了售賣(mài)機(jī)在不影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下可以自由移動(dòng)，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(diǎn)和門(mén)店才能完成購(gòu)買(mǎi)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(gòu)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(lái)越多地被各個(gè)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(cè)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(dòng)智能家居進(jìn)一步發(fā)展，這時(shí)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(shí)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(wú)法幫助物聯(lián)網(wǎng)擺脫距離的限制。LTE無(wú)線通信技術(shù)融合物聯(lián)網(wǎng)之后，將局域網(wǎng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸技術(shù)接入物聯(lián)網(wǎng)，發(fā)送到云數(shù)據(jù)平臺(tái)，再由云平臺(tái)分發(fā)到對(duì)應(yīng)的移動(dòng)用戶終端，這樣用戶就可以隨時(shí)隨地通過(guò)LTE無(wú)線通信技術(shù)對(duì)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(shí)現(xiàn)智能家居生活。

2.3 在智能交通中的應(yīng)用

隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，很多汽車(chē)廠家都在新型汽車(chē)上面裝上了車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，從技術(shù)角度上面來(lái)說(shuō)車(chē)聯(lián)網(wǎng)就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用。車(chē)載的電子處理系統(tǒng)通過(guò)LTE無(wú)線通信技術(shù)聯(lián)通數(shù)據(jù)與系統(tǒng)平臺(tái)，從而使得奔馳在大街小巷中的汽車(chē)上的數(shù)據(jù)接入到了互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了車(chē)聯(lián)網(wǎng)。實(shí)際應(yīng)用的功能有：呼叫救援，遠(yuǎn)程定位，遠(yuǎn)程點(diǎn)火（熄火）等功能。這些先進(jìn)的功能使得汽車(chē)擺脫了傳統(tǒng)車(chē)的定義。這些功能得以實(shí)現(xiàn)的主要原因在于LTE無(wú)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(shí)。LTE無(wú)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(chē)、無(wú)人駕駛汽車(chē)、無(wú)人收費(fèi)站等方面。以上物聯(lián)網(wǎng)在任何一個(gè)方面的應(yīng)用都要求傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)效性和高頻性。所以是LTE無(wú)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(chǎng)景也慢慢成為現(xiàn)實(shí)。

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(wú)法突破數(shù)據(jù)傳輸量的限制，將現(xiàn)場(chǎng)的視頻、音頻等文件傳輸給制定終端，所以在實(shí)際生活中有許多突發(fā)的事故現(xiàn)場(chǎng)，因?yàn)榫嚯x等各種因素導(dǎo)致專(zhuān)業(yè)的醫(yī)護(hù)人員無(wú)法及時(shí)到達(dá)事發(fā)地，而非專(zhuān)業(yè)人員無(wú)法做到有效的處理，最終錯(cuò)失了絕佳的搶救時(shí)間，從而導(dǎo)致傷病者死亡。但是LTE無(wú)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?shí)現(xiàn)，醫(yī)生可以遠(yuǎn)程查看傷者情況，并及時(shí)做出處理，為病痛者爭(zhēng)取時(shí)間，提高了生存的希望。這類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在救護(hù)車(chē)等專(zhuān)業(yè)設(shè)備上。醫(yī)療上的應(yīng)用，要求數(shù)據(jù)及時(shí)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(wú)線通信技術(shù)很好地解決了這些問(wèn)題，在LTE無(wú)線通信技術(shù)未出現(xiàn)之前，這樣的情況無(wú)法妥善解決，導(dǎo)致大量的傷病患者因?yàn)闊o(wú)法得到妥善的處理而白白浪費(fèi)了生命，所以LTE無(wú)線通信技術(shù)的出現(xiàn)使得醫(yī)護(hù)人員手中多了一個(gè)致勝秘籍。

2.5 在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

環(huán)境監(jiān)測(cè)在早期就有應(yīng)用，大多應(yīng)用于野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)、森林溫濕度探測(cè)及農(nóng)作物病蟲(chóng)害防治。早期的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采用局域網(wǎng)的方式，對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后儲(chǔ)存在設(shè)備中的儲(chǔ)存器中，等一段時(shí)間后再由專(zhuān)業(yè)的技術(shù)工作人員通過(guò)設(shè)備提取出來(lái)，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(shí)傳輸?shù)綄?zhuān)業(yè)人員手中，在時(shí)間方面上就沒(méi)有任何價(jià)值，導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在很多的場(chǎng)景中無(wú)法得到應(yīng)用，例如森林火險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、工業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)。這些場(chǎng)景對(duì)于設(shè)備通信的及時(shí)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(wú)法得到很好的處理，市場(chǎng)出現(xiàn)串?dāng)_，物聯(lián)網(wǎng)與LTE無(wú)線通信技術(shù)的結(jié)合被廣泛應(yīng)用，結(jié)合前無(wú)法應(yīng)用的場(chǎng)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(duì)很多突發(fā)的狀況都做出了很好的處理，使得損失越來(lái)越小，為人民和國(guó)家的財(cái)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(guó)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(shuō)的智能化農(nóng)業(yè)，通過(guò)電子設(shè)備對(duì)農(nóng)田、大棚等場(chǎng)所進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，針對(duì)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(wú)法全面應(yīng)用和推廣。隨著科技的不斷發(fā)展，LTE無(wú)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(shí)際環(huán)境中的數(shù)據(jù)上傳到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)進(jìn)行分析，能夠使分析更為精準(zhǔn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

上文針對(duì)幾大行業(yè)進(jìn)行了簡(jiǎn)短的分析，表述出物聯(lián)網(wǎng)在與LTE無(wú)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(wú)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(méi)有和LTE無(wú)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(lái)融合了2G和3G通信技術(shù)也無(wú)法滿足實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用需求，在傳輸視頻、音頻的時(shí)候就會(huì)顯現(xiàn)出不足的一面。LTE無(wú)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(dòng)環(huán)境和視頻、音頻環(huán)境的使用問(wèn)題，打破了傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的局限性，同時(shí)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(huì)被挖掘出來(lái)，服務(wù)于社會(huì)。

[1]張莉萍. 試分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和LTE無(wú)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(wú)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(jì)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

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