LTE無線通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合與發(fā)展

易云山，詹 行，朱大龍

（1.網(wǎng)絡(luò)通信與安全紫金山實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 211111；2.南京星思半導(dǎo)體有限公司，江蘇 南京 211111）

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）技術(shù)充分融合了“互聯(lián)網(wǎng)+”的優(yōu)勢，使人們生活更加智能化、家居環(huán)境更加舒適，極大程度地提升了家居工業(yè)化的自動化技術(shù)水平，為智能化建筑行業(yè)的不斷發(fā)展提供了技術(shù)支持。與此同時，無線通信技術(shù)的出現(xiàn)促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的持續(xù)升級。在眾多的無線通信技術(shù)中，長期演進(jìn)（Long Term Evolution，LTE）技術(shù)能夠在一定程度上解決物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展階段出現(xiàn)的碎片化難題，打破時間與空間限制，大大提升了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營效率，對推動我國信息技術(shù)行業(yè)的發(fā)展和打造智能化建筑、智能化家居環(huán)境有著重要作用。

1 LTE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1.1 LTE無線通信技術(shù)

LTE無線通信技術(shù)是3GPP組織制定的通用移動通信系統(tǒng)（Universal Mobile Telecommunications System，UMTS）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)長期演進(jìn)的產(chǎn)物，其通過一種正交頻分多址（Orthogonal Frequency Division Multiple，OFDM）/頻分多址（Frequency Division Multiple Access，F(xiàn)DMA）通信系統(tǒng)完全代替常規(guī)的通信系統(tǒng)，最大化彰顯無線通信技術(shù)的競爭優(yōu)勢，進(jìn)而大大提高了無線通信系統(tǒng)的信息傳輸效率和數(shù)據(jù)處理效率。在我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，目前人們主要使用的技術(shù)為4G通信技術(shù)和5G通信技術(shù)。其中5G技術(shù)憑借著自身較快的通信信息傳輸效率、較高的頻譜傳遞效率、穩(wěn)定的信息呼叫效果以及敏捷的系統(tǒng)部署優(yōu)勢等，實(shí)現(xiàn)了在不同領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用，為未來智能化信息社會建設(shè)和國家信息網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展提供重要技術(shù)支撐。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

信息化時代背景下，IoT技術(shù)在人們生活中的應(yīng)用程度不斷加深、應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。物聯(lián)網(wǎng)是時代發(fā)展的產(chǎn)物，其最大優(yōu)勢是能將現(xiàn)實(shí)生活中的不同事物借助網(wǎng)絡(luò)平臺實(shí)現(xiàn)全面融合。隨著我國物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的快速發(fā)展，將用戶端信息數(shù)據(jù)滲透到不同產(chǎn)品中，進(jìn)而通過優(yōu)化實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息實(shí)時傳遞和通信。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要拓展應(yīng)用，而互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的重要載體，二者的有機(jī)結(jié)合可以促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的持續(xù)升級，對信息化社會的發(fā)展帶來積極影響[1]。

2 LTE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合與發(fā)展

建立嚴(yán)格的服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS）管理機(jī)制，在極大程度上保證當(dāng)前運(yùn)營商的運(yùn)營效率，并且加快信息的傳輸速度，進(jìn)一步增強(qiáng)無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。IoT技術(shù)屬于其中非常關(guān)鍵的要點(diǎn)，對無線通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展起到了積極的推動作用，IoT技術(shù)的出現(xiàn)能夠豐富LTE無線通信技術(shù)的信息來源。IoT技術(shù)與LTE無線通信技術(shù)的融合并非絕對完美，對此需要融入不同類型的云計(jì)算技術(shù)，提高兩者之間的適配性[2]。例如，在許多物流服務(wù)企業(yè)中可以看到LET無線通信技術(shù)和IoT技術(shù)的一體化應(yīng)用，對企業(yè)物流各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督和跟蹤，一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，就可以及時檢查和改善物流工作各環(huán)節(jié)中存在的質(zhì)量問題，進(jìn)而提高物流服務(wù)行業(yè)的經(jīng)營效益。各個企業(yè)在發(fā)展過程中通過使用LTE無線通信技術(shù)和IoT技術(shù)，能夠?qū)Ω黜?xiàng)商品的生產(chǎn)、檢驗(yàn)以及最終的銷售流通等情況進(jìn)行全面了解，從中發(fā)現(xiàn)存在的漏洞、缺陷等，及時制定相關(guān)的解決方案，從而實(shí)現(xiàn)長久發(fā)展[3]。

隨著LTE無線通信技術(shù)與IoT技術(shù)的一體化發(fā)展，二者的全面融合對促進(jìn)智能化社會發(fā)展等提供了積極的支持。利用相關(guān)技術(shù)的有效融合，能夠?qū)Ρ姸嘈袠I(yè)產(chǎn)生不容忽視的積極影響，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)營管理模式升級、管理理念改革以及管理策略的持續(xù)優(yōu)化等。針對交通運(yùn)輸領(lǐng)域的發(fā)展而言，交通管理部門可以通過LTE無線通信系統(tǒng)技術(shù)與IoT技術(shù)的共同作用對車輛實(shí)施動態(tài)性監(jiān)測，由此大大降低交通安全風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生率。在LTE無線通信技術(shù)和IoT技術(shù)的支持下，能夠幫助企業(yè)及時解決經(jīng)營管理層面出現(xiàn)的問題，執(zhí)行科學(xué)的信息標(biāo)準(zhǔn)化管理模板，減少企業(yè)日常管理成本，提高企業(yè)的經(jīng)營效益，確保企業(yè)朝著現(xiàn)代化、智能化方向發(fā)展[4-6]。

目前，IoT技術(shù)與LTE無線通信技術(shù)在融合過程中仍存在較多問題，在開展技術(shù)融合時需要注意以下2個方面的問題。一方面，將云計(jì)算技術(shù)充分融合到LTE無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，由此促進(jìn)二者互相滲透融合，確保實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展；另一方面，要不斷深入研究LTE無線通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與無線多發(fā)射多接收天線技術(shù)、射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）融合技術(shù)、多模與重構(gòu)融合技術(shù)的結(jié)合，不斷完善融合技術(shù)體系，彰顯出較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會效益。

隨著LTE無線通信技術(shù)與IoT技術(shù)的全面融合，要不斷加大對物聯(lián)網(wǎng)特殊應(yīng)用模型的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)，優(yōu)化無線通信業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而不斷提高相關(guān)應(yīng)用性能。

3 LTE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用

對于我國智慧城市的發(fā)展而言，將LTE無線通信技術(shù)與城市物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)全面結(jié)合，創(chuàng)建全方位的無線監(jiān)控系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對智慧城市應(yīng)用情境的動態(tài)監(jiān)測與管理。與此同時，還能動態(tài)監(jiān)測空氣污染指數(shù)等生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)，對促進(jìn)智慧交通城市的發(fā)展、生態(tài)環(huán)境文明工程建設(shè)等發(fā)揮積極作用。在目前的技術(shù)支持下，采用藍(lán)牙、ZigBee以及Wi－Fi等無線技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)傳輸，但在覆蓋范圍與距離上的限制較為突出，在構(gòu)建智慧城市過程中對于各項(xiàng)智能家居指令執(zhí)行等的時效性明顯不足[7]。在LTE無線通信技術(shù)與IoT技術(shù)的有機(jī)結(jié)合與互動應(yīng)用下，采用無線分頻多址技術(shù)作為OFDM/FDMA和多輸入多輸出（Multi Input Multi Output，MIMO）技術(shù)的無線空間傳輸接口，可以有效提高無線數(shù)據(jù)傳輸效率，提升物聯(lián)網(wǎng)通信傳輸能力。在IoT技術(shù)的廣泛應(yīng)用下，現(xiàn)代智慧城市內(nèi)部場景監(jiān)控管理系統(tǒng)將不斷完善，有利于推動智慧城市實(shí)現(xiàn)綠色安全、高效節(jié)能發(fā)展[8]。

3.2 在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

在國家智能電網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施過程中，需要采用一種簡化的電網(wǎng)端口遠(yuǎn)程無人管理方式，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)覆蓋端的精細(xì)化流程管理和電網(wǎng)智能化流程管理。在用戶側(cè)安裝1臺智能電表，在遠(yuǎn)程平臺開展實(shí)時自動抄錄電表檢測業(yè)務(wù)，并對抄表服務(wù)軟件的情況進(jìn)行實(shí)時檢測，最終將所有的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測數(shù)據(jù)全部匯集整理到電力網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控終端管理平臺。通過設(shè)計(jì)構(gòu)建集成化電力信息網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管數(shù)據(jù)控制分析系統(tǒng)，全面跟蹤分析電力系統(tǒng)的流量，對智能動力電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和電力用戶端進(jìn)行實(shí)時調(diào)整，從而有效提高我國電力系統(tǒng)能源利用率和電網(wǎng)供應(yīng)服務(wù)質(zhì)量。隨著我國智慧城市電網(wǎng)覆蓋范圍的不斷擴(kuò)大和智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化、更新和調(diào)整，LTE技術(shù)與智能物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的有機(jī)結(jié)合和應(yīng)用將在我國智能電網(wǎng)體系的建設(shè)和發(fā)展中發(fā)揮重要的引領(lǐng)作用，提高我國智能動力電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備維護(hù)管理效率，確保智能供電系統(tǒng)的可靠性[9]。

3.3 在智能家居中的應(yīng)用

在現(xiàn)代智能家居快速發(fā)展的社會背景下，為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需求和精神需求，智能家居業(yè)也呈現(xiàn)出快速發(fā)展趨勢，各種新型智能家居用品的廣泛應(yīng)用為人們的日常生活、工作學(xué)習(xí)帶來了許多方便。例如，用戶可以使用小型智能咖啡機(jī)根據(jù)個人喜好自行選擇調(diào)節(jié)1杯符合口味的咖啡，同時還能隨時通過一系列控制按鍵進(jìn)行操作或通過手機(jī)語音自動控制系統(tǒng)發(fā)布命令，對智能咖啡機(jī)中的溫度比例進(jìn)行實(shí)時自動控制。IoT技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能家居核心功能的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，特別是在LTE無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，可以將智能家居用品全部智能化連接到一個無線網(wǎng)絡(luò)中，從而實(shí)現(xiàn)對智能家居產(chǎn)品的遠(yuǎn)程控制，提高人們家居生活的便捷性和舒適性[10]。

4 結(jié) 論

綜上所述，LTE無線通信技術(shù)與IoT技術(shù)的融合是時代發(fā)展的必然趨勢，二者的有效融合不僅能為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的無線物聯(lián)網(wǎng)通信服務(wù)，還能為用戶提供快速穩(wěn)定的無線網(wǎng)絡(luò)，給人們的日常生活工作帶來極大的便利。