LTE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合研究

摘? 要：LTE無線通信技術(shù)具有低延遲、上傳速度快、下載速度快、數(shù)據(jù)載送能力強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)容量大等特點(diǎn)，在生產(chǎn)生活中得到了較為廣泛的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)各個(gè)機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部通信，使信息共享、集中管理、離散設(shè)備系統(tǒng)化等。本文首先介紹了LTE無線通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本內(nèi)涵，之后就具體應(yīng)用進(jìn)行了策略探究。

關(guān)鍵詞：信息時(shí)代;無線通信;物聯(lián)網(wǎng)

Abstract：LTE wireless communication technology has the characteristics of low latency，fast upload speed，fast download speed，strong data carrying capacity and large network capacity. It has a wide range of applications in production and life. To realize internal communication of various mechanical devices，and promote information sharing，centralized management，and systemization of discrete devices. This paper first reveals the basic connotation of the internet of things technology of LTE wireless communication technology，and then conducts strategy research on specific applications.

Keywords：information age;wireless communication;internet of things

0? 引? 言

伴隨著信息時(shí)代的發(fā)展，智能化、自動(dòng)化、信息化理念的應(yīng)用日益廣泛，無論是機(jī)械的智能化程度，還是信息傳輸、共享的通信要求，都對(duì)機(jī)械工作模式的改進(jìn)提出新要求。無線通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有效應(yīng)用使信息共享效率增強(qiáng)，信息共享質(zhì)量等得到優(yōu)化。在增強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全可靠性的同時(shí)，也降低了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)成本、電量消耗成本和生產(chǎn)制造成本，充分認(rèn)知和把握兩者之間的關(guān)聯(lián)具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)價(jià)值。

1? LTE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的內(nèi)涵

1.1? LTE無線通信技術(shù)

LTE無線通信技術(shù)變革了3G技術(shù)，在上傳、下載速率，以及單位比特成本、頻譜資源利用、語音通話等方面都具有較大的優(yōu)勢(shì)。在4G網(wǎng)絡(luò)未正式出現(xiàn)時(shí)，它是結(jié)束3G時(shí)代、開啟4G時(shí)代的過渡產(chǎn)物，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)、通信協(xié)議等的延伸鑄就產(chǎn)生了LTE Advanced，也就是常規(guī)意義上的4G網(wǎng)絡(luò)，在通信速度、通信質(zhì)量、通信統(tǒng)一規(guī)范性等方面都得到了一定程度的增強(qiáng)[1]。

1.2? 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)效性應(yīng)用的方式之一，可以看作是信息時(shí)代下，機(jī)械生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，也可看作是人工智能領(lǐng)域，機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部具備內(nèi)部通信交流的外在表現(xiàn)。兩者的差異在于，前者是指物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的本質(zhì)，是信息的傳輸過程，后者是指機(jī)械具備標(biāo)準(zhǔn)化的“語言”，實(shí)現(xiàn)物與物的內(nèi)部通信交流。總地來看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)制借助RFID射頻標(biāo)簽、紅外感應(yīng)、全球定位等完成信息感知，借助局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等將信息傳輸給平臺(tái)、應(yīng)用層，在自動(dòng)處理或人工操作的情況下，對(duì)信息進(jìn)行反饋，以達(dá)到遠(yuǎn)程操作、無線操作硬件設(shè)備的目的，在智能家居、智能監(jiān)管等領(lǐng)域中的應(yīng)用較為廣泛。

2? LTE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合性策略

無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，主要是將無線通信技術(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的傳輸層，實(shí)現(xiàn)物與物之間的有效通信。兩者之間的有效結(jié)合可以在充分發(fā)揮雙方優(yōu)勢(shì)的情況下，解決當(dāng)前階段存在的諸多生產(chǎn)生活問題。換言之，通過具體應(yīng)用，也可了解兩者的應(yīng)用方向，對(duì)更好地把握兩者的融合具有實(shí)證意義。同時(shí)，為促進(jìn)無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高效利用，還需要以未來可能的應(yīng)用前景為導(dǎo)向，進(jìn)行策略研究[2]。

2.1? 當(dāng)前階段的應(yīng)用分析

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在人們的生產(chǎn)生活中扮演著重要的角色，在與LTE無線通信技術(shù)結(jié)合的情況下，應(yīng)用空間廣度、數(shù)據(jù)傳輸效率、數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量等方面得到了加強(qiáng)。例如，利用LTE無線通信技術(shù)中的多址技術(shù)、MIMO技術(shù)，配合載波通信技術(shù)（OFDM）等，對(duì)多目標(biāo)進(jìn)行接入，實(shí)現(xiàn)通信質(zhì)量優(yōu)化、通信效率優(yōu)化等，在允許最大接入量、頻譜資源有效分配、終端電力的有效分配等方面均存在優(yōu)化調(diào)整的作用。從比較優(yōu)勢(shì)上看，相比于WLAN、藍(lán)牙等短程通信設(shè)備，LTE無線通信技術(shù)在通信終端移動(dòng)性、通信廣度上等都存在較大的優(yōu)勢(shì)，能實(shí)現(xiàn)近程互聯(lián)、遠(yuǎn)程感知及遙控，以下從生活中的衣食住行，以及人們的生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行具體應(yīng)用舉例。

2.1.1? 公交車行進(jìn)信息管理中的應(yīng)用

伴隨著綠色公交理念的應(yīng)用和發(fā)展，短程公交在城市中的應(yīng)用日漸廣泛，但公交車本身的弊端也在具體的應(yīng)用過程中逐漸暴露出來，主要有時(shí)間精準(zhǔn)控制不到位、位置信息把握不到位、運(yùn)載分布不均勻、運(yùn)行能耗大、運(yùn)行成本與效益轉(zhuǎn)出不均衡等。首先，LTE無線通信技術(shù)主要憑借OFDM技術(shù)，即正交頻復(fù)用技術(shù)，基站通過接收其上行線路傳輸來的多路公交所處的實(shí)時(shí)情況，比如所在位置、車輛運(yùn)行情況、運(yùn)載量等子載波信息，再將時(shí)域與頻域的同步下發(fā)到下行線路，而LTE無線通信技術(shù)可以通過將傳輸信息的大通道分解為較小的通道來傳輸公交的相關(guān)信息，將需要快速傳輸?shù)男畔⒘鬟M(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且利用雙層調(diào)度器加強(qiáng)對(duì)小通道傳輸信息的管理與控制，以保護(hù)其傳輸?shù)乃俣扰c可靠性，滿足了城市交通中大跨度無線通信需求;其次，物聯(lián)網(wǎng)信息的有效運(yùn)用將公交位置信息予以有效揭示，再利用LTE無線通信技術(shù)將硬件設(shè)備感知到的信息通過分化出的小通道傳輸給平臺(tái)，該方面的應(yīng)用主要是將公交位置信息傳輸給調(diào)度室、用戶手機(jī)應(yīng)用APP、智能站牌等，使乘客可以通過智能天線技術(shù)了解其關(guān)注的公交車的實(shí)時(shí)情況，對(duì)自身乘坐公交車的車次、時(shí)間以及上車位置有充分的時(shí)間進(jìn)行規(guī)劃與分析，從而使公交調(diào)度公司靈活調(diào)度，實(shí)現(xiàn)乘客運(yùn)載均勻分布，運(yùn)行成本與效益轉(zhuǎn)出的均衡發(fā)展等。而智能天線技術(shù)也具有抗干擾以及自動(dòng)跟蹤的優(yōu)點(diǎn)，可以為傳輸?shù)接脩羰謾C(jī)APP上的信息提供可靠的保障;最后，除了公交互聯(lián)網(wǎng)外，將城市交通整體互聯(lián)可以促進(jìn)公交行進(jìn)與通行信號(hào)燈的有效聯(lián)動(dòng)，即LTE無線通信系統(tǒng)通過軟件無線電技術(shù)進(jìn)行城市交通互聯(lián)，靈活調(diào)整信號(hào)燈的紅/綠燈時(shí)間，不僅能更加安全高效地給救護(hù)車、警車開綠色通道，也可以與公交信息聯(lián)動(dòng)，促進(jìn)公交行進(jìn)的精準(zhǔn)性，增強(qiáng)客戶體驗(yàn)。

2.1.2? 智慧建筑中的應(yīng)用

除了智能家居外，智慧建筑也會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加以運(yùn)用，比如燃?xì)鈹?shù)值使用量的信息化抄寫、建筑內(nèi)溫度的統(tǒng)一調(diào)整和火災(zāi)預(yù)警的集中管理。與智能家居有所不同的是，智能家居空間較小，可以通過連入Wi-Fi的方式，將同一局域網(wǎng)下的設(shè)備予以有效聯(lián)動(dòng)，進(jìn)而完成自動(dòng)控制或人工參與的工作。對(duì)于智慧建筑來說，由于建筑的跨度大，且Wi-Fi信號(hào)受墻壁等阻擋，衰減效果明顯，在應(yīng)用于智慧建筑上時(shí)效果并不理想，在處理較多目標(biāo)時(shí)，容易產(chǎn)生信道干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸效率較差。相比之下，LTE無線通信技術(shù)能夠滿足智慧建筑跨度較大的通信需求，在多址方案上，又可利用大量的子載波，避免信道干擾，促進(jìn)數(shù)據(jù)傳輸效率的增強(qiáng)，避免數(shù)據(jù)上傳時(shí)產(chǎn)生失真、擁堵等狀況，例如，商務(wù)大樓的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，若信道占用高，正當(dāng)信號(hào)無法及時(shí)傳輸出來，將很容易造成大廈內(nèi)人員無法及時(shí)逃離的情況，危害大廈內(nèi)人員的生命安全。

2.1.3? 食品超市領(lǐng)域的應(yīng)用

產(chǎn)品價(jià)格信息是顧客是否會(huì)選取該商品的主要參考因素，從這方面來看，揭示和披露食品價(jià)格，一方面充分體現(xiàn)了顧客信息知情權(quán)的理念，同時(shí)也可減少因臨時(shí)變更導(dǎo)致貨物擺放無法有效歸位，貨欄價(jià)格信息的提示作用下降的情況;另一方面，商家通過低價(jià)促銷商品，并將低價(jià)信息告知顧客后，可有效地調(diào)動(dòng)顧客的消費(fèi)心理，為商家創(chuàng)收。綜合來看，物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用可以通過MIMO技術(shù)，即多輸入多輸出技術(shù)，通過將超市食品所需要的產(chǎn)品信息進(jìn)行空間上的分塊輸入，充分利用食品超市現(xiàn)有的產(chǎn)品信息輸入空間，盡可能多地將產(chǎn)品信息輸入至超市運(yùn)行系統(tǒng)，提高其空間利用率，并將其輸入各個(gè)空間的產(chǎn)品信息在相應(yīng)的空間中進(jìn)行展示，使顧客在選購超市產(chǎn)品的時(shí)候可以按照多輸出技術(shù)所提供的信息進(jìn)行選購，這也可以將多輸入多輸出技術(shù)空間容量的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮至最大化。

2.1.4? 服裝領(lǐng)域的應(yīng)用

服裝領(lǐng)域的應(yīng)用與食品超市中的應(yīng)用基本類似。對(duì)顧客來說，衣服的價(jià)格、尺碼、品牌等信息是影響其消費(fèi)產(chǎn)生的關(guān)鍵因素，在具體應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，除了考慮多目標(biāo)同時(shí)接入外，在信號(hào)覆蓋空間、數(shù)據(jù)傳輸量、單位比特成本、數(shù)據(jù)傳輸效率等方面也都需要有所考量，相比之下，LTE無線通信技術(shù)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值更高。

2.1.5? 物流運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用

物流運(yùn)輸領(lǐng)域除了車聯(lián)網(wǎng)，了解運(yùn)輸車輛的位置信息外，還可以通過設(shè)置二維碼的方式，給予不同快遞件電子標(biāo)簽，使快遞分揀的工作效率、工作質(zhì)量得到增強(qiáng)，同時(shí)將入庫信息和分揀信息進(jìn)行對(duì)比，也可及時(shí)發(fā)現(xiàn)丟件現(xiàn)象等。產(chǎn)品信息的二次錄入也可將分揀員與其所分揀的快遞有效聯(lián)動(dòng)，在發(fā)生快遞件破損等情況時(shí)進(jìn)行追責(zé)。LTE無線通信技術(shù)可以進(jìn)行部分快遞件信息的優(yōu)化，尤其是對(duì)于快遞件數(shù)量較為龐大、信息較為復(fù)雜的物流中轉(zhuǎn)站來說，LTE無線通信技術(shù)可以通過對(duì)進(jìn)入物流中轉(zhuǎn)站的快件信息進(jìn)行輸入，并且通過智能天線技術(shù)進(jìn)行快件信息的抗干擾以及優(yōu)化，使其在充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的情況下實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)優(yōu)化，避免信息干擾，同時(shí)滿足用戶對(duì)于快件實(shí)時(shí)信息的上傳與查看需求，也可以將物流中轉(zhuǎn)所使用的軟件、硬件以及無線技術(shù)通過軟件無線技術(shù)整合起來，使其穩(wěn)定高效地運(yùn)行。

2.2? 未來發(fā)展的應(yīng)用分析

未來通信網(wǎng)絡(luò)可能存在標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化、功能層次分化的趨勢(shì)，使通訊網(wǎng)絡(luò)的拓展性、兼容程度等有所加強(qiáng)，比如LTE無線通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)接口，以及接入互聯(lián)網(wǎng)等過程中的轉(zhuǎn)換問題等，有必要督促網(wǎng)絡(luò)接口的多方兼容、網(wǎng)絡(luò)IP化等，以確保與物聯(lián)網(wǎng)融合時(shí)，不會(huì)與其他通訊網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生互斥、不兼容的狀況，增強(qiáng)LTE無線通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合應(yīng)用的廣泛性，加強(qiáng)多址技術(shù)、傳輸效率、傳輸質(zhì)量、功能拓展、硬件微型集成深化拓展性研究，使LTE無線通信技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，更好地服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)[3]。

3? 結(jié)? 論

LTE無線通信技術(shù)在傳輸效率、傳輸質(zhì)量、多載波通信等方面具有優(yōu)良的表現(xiàn)，當(dāng)下物聯(lián)網(wǎng)作為智能化、自動(dòng)化理念的具體表現(xiàn)之一，在社會(huì)居民生產(chǎn)生活中的應(yīng)用日益廣泛。本文通過社會(huì)居民生產(chǎn)生活中的五個(gè)例子，發(fā)現(xiàn)LTE無線通信技術(shù)在信號(hào)覆蓋廣度、多址技術(shù)、MIMO技術(shù)等方面具有較好的信號(hào)覆蓋和抗干擾等作用，未來的發(fā)展要注重通信標(biāo)準(zhǔn)等的標(biāo)準(zhǔn)化以及技術(shù)改進(jìn)和實(shí)用性的增強(qiáng)。

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作者簡介：吳端興（1984.02-），男，漢族，福建泉州人，中級(jí)工程師，畢業(yè)于北京郵電大學(xué)通信工程專業(yè)，本科，研究方向：無線通信工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。