廣西通信規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司 王 倩

?

LTE無線通信技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐與發(fā)展

廣西通信規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司 王 倩

隨著信息化時(shí)代的來臨，如今網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)將物品與互聯(lián)網(wǎng)連接的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。而LTE無線通信技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)方式之一，其以覆蓋面廣、信息傳播量大、傳播速度快等優(yōu)勢在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中應(yīng)用，受到人們的重視。本文主要分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的含義及NB-IOT技術(shù)的發(fā)展，闡述了LTE無線通信技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐，并針對LTE無線通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的應(yīng)用及展望進(jìn)行了研究和探討。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；LTE無線通信技術(shù)；NB-IOT

隨著科技的進(jìn)步，信息智能化生活模式逐漸受到人們的關(guān)注，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)智能化生活模式的方式之一，如何保證物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)廣域、高效、快捷的應(yīng)用成為人們考慮的重要問題［1］。LTE無線通信技術(shù)作為當(dāng)前移動(dòng)、電信、聯(lián)通三大國內(nèi)運(yùn)營商的主要通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其覆蓋面廣、連接數(shù)大、移動(dòng)性強(qiáng)、高速穩(wěn)定，將為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供無處不在、無時(shí)不在、安全高效的強(qiáng)大連接支撐。

1　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)目前已經(jīng)滲透到人們生活中的各個(gè)領(lǐng)域，并為人們的工作生活帶來極大的便利。從智慧城市，例如照明、停車、交通等，都可以被連接并有效地管理；到移動(dòng)健康，包括病人的診斷、病人情況的跟蹤、各種環(huán)境監(jiān)控；到家中水表、電表、煤氣等遠(yuǎn)程的跟蹤；到樓宇的安全及智能化、工業(yè)自動(dòng)化的控制；再到零售商業(yè)及資產(chǎn)追蹤...物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)非常寬泛的概念。它是基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而逐漸發(fā)展起來的新一代信息技術(shù)，是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的延伸和擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)物品與物品之間、用戶端與物品之間進(jìn)行信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要是利用射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)等傳感設(shè)備，依據(jù)既定協(xié)議，以網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)為依托，達(dá)到控制物品的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化生活模式。

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，由于不同行業(yè)、不同場景個(gè)性化需求明顯，技術(shù)實(shí)現(xiàn)上標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，導(dǎo)致芯片、終端、網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、應(yīng)用平臺(tái)等各方實(shí)現(xiàn)路徑不一，存在嚴(yán)重的“碎片化”現(xiàn)象，制約物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。2016年6月16日，基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議通過3GPP RAN的批準(zhǔn)，成為基于標(biāo)準(zhǔn)化的物聯(lián)網(wǎng)專有協(xié)議，終結(jié)了“碎片化”亂象，成為推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)新一輪高速發(fā)展的拐點(diǎn)。

NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，具有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗少、架構(gòu)優(yōu)等特點(diǎn)。它是3GPP R13階段LTE的一項(xiàng)重要增強(qiáng)技術(shù)。NB-IoT的物理層設(shè)計(jì)大部分沿用LTE系統(tǒng)技術(shù)，如上行采用SC-FDMA，下行采用OFDM。高層協(xié)議設(shè)計(jì)沿用LTE協(xié)議，針對其小數(shù)據(jù)包、低功耗和大連接特性進(jìn)行功能增強(qiáng)。核心網(wǎng)部分基于S1接口連接，支持獨(dú)立部署和升級兩種方式。NB-IoT可直接部署于LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級。

2　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)業(yè)務(wù)類型

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過傳感器、控制器等設(shè)備，并以局域網(wǎng)為渠道，實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備之間的連接和累加，隨后與LTE無線通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的高效傳輸。LTE無線通信技術(shù)能夠?qū)⑼ㄟ^分解信息傳輸信道，使數(shù)據(jù)流能夠高效快速傳輸［3］。此外，LTE無線通信技術(shù)主要采取被動(dòng)釋放方式，因此對于沒有檢測到的信息不能夠主動(dòng)釋放，可以通過接收入網(wǎng)信息的方式釋放信息。根據(jù)對當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)主流數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)模型的分析，主要包括智能電表、智能零售、智能交通、遠(yuǎn)程醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測與調(diào)控、智能家居等，不同業(yè)務(wù)類型的描述、數(shù)據(jù)包頻率、數(shù)據(jù)包大小、終端密度（每平方公里M2M終端的數(shù)據(jù)）等均存在不同。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)業(yè)務(wù)類型如表1所示。

表1　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)業(yè)務(wù)類型

3　LTE無線通信技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)提供有力支撐

原有物聯(lián)網(wǎng)通常使用WiFi、藍(lán)牙和ZigBee等幾種主要的無線技術(shù)進(jìn)行物與物的通信連接，它們大多基于本地部署，比如公司、家庭、學(xué)校、商場等場所，傳輸距離非常有限，僅僅適合室內(nèi)環(huán)境使用。而物聯(lián)網(wǎng)面向的是一個(gè)廣袤的萬物互聯(lián)世界，這些技術(shù)暴露出越來越多的弊端。

表2　無線通信技術(shù)對比

隨著智能城市、大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨，無線通信將實(shí)現(xiàn)萬物連接。物聯(lián)網(wǎng)中物品連接范圍和內(nèi)容的規(guī)模爆發(fā)，使得WiFi等傳統(tǒng)無線通信網(wǎng)絡(luò)難以滿足物聯(lián)網(wǎng)廣域、高數(shù)據(jù)量傳輸?shù)囊?，因此需要加?qiáng)對高效無線通信技術(shù)的研究和應(yīng)用。LTE無線通信技術(shù)是由3GPP組織制定的UMTS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)，其主要是將頻分多址OFDM/FDMA應(yīng)用在空間接口方面，通過采用MIMO技術(shù)，提升數(shù)據(jù)量傳輸效率，相對于傳統(tǒng)無線通信網(wǎng)絡(luò)具有明顯的優(yōu)勢。針對物聯(lián)網(wǎng)的窄帶LTE可進(jìn)一步加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力，降低系統(tǒng)復(fù)雜度，增強(qiáng)電池續(xù)航能力，提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋密度。如今我國已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)全民4G網(wǎng)絡(luò)模式，窄帶LTE無線通信技術(shù)也已經(jīng)融入到4G網(wǎng)絡(luò)的研究中，將為物聯(lián)網(wǎng)提供廣域、高效、海量的有力支撐。

4　LTE無線通信技術(shù)融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的展望

雖然近年來我國通信行業(yè)發(fā)展速度較快，但隨著電信業(yè)務(wù)逐漸飽和，如今我國移動(dòng)、電信、聯(lián)通等三大運(yùn)營商發(fā)展遇到了瓶頸，如何將電信業(yè)務(wù)發(fā)展到更多的領(lǐng)域，成為運(yùn)營商考慮的重要問題。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要依據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能，LTE無線通信技術(shù)作為當(dāng)前移動(dòng)、電信、聯(lián)通等三大運(yùn)營商主要通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對于承載支撐萬物互聯(lián)有著先天優(yōu)勢。如今，隨著標(biāo)準(zhǔn)的完善終結(jié)，我國三大運(yùn)營商紛紛搶跑物聯(lián)網(wǎng)，聯(lián)通、電信先后宣布，2017年將實(shí)現(xiàn)NB-IOT網(wǎng)絡(luò)的商用，并針對物聯(lián)網(wǎng)終端的設(shè)置投入了大量的資金，以期利用物聯(lián)網(wǎng)掀起信息化浪潮?？梢灶A(yù)見，隨著LTE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日漸融合，能夠確保物聯(lián)網(wǎng)信息安全性、標(biāo)準(zhǔn)化、經(jīng)濟(jì)性，從而推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模化發(fā)展，并促進(jìn)其自身得到有效提升。

5　結(jié)束語

綜上所述，如今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在人們生活中的多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，充分便利了人們的生活，而為了能夠促使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用功能，則需要加強(qiáng)與LTE無線通信技術(shù)的融合。LTE無線通信技術(shù)能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)廣域海量數(shù)據(jù)高效傳輸

的需求，能夠擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用規(guī)模，并提高物聯(lián)網(wǎng)信息的安全性和穩(wěn)定性，具有重要的作用。

［1］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(jì)技術(shù)，2012，01:21-24.

［2］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，2016，01:68-69.

［3］楊華麗.談?wù)凩TE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合［J］.黑龍江科技信息，2016，13:185.

［4］劉赟宇，裴楊，劉賾宇.中國物聯(lián)網(wǎng)與TD-LTE技術(shù)融合與創(chuàng)新趨勢探討［J］.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2013，12:68-70.

［5］余翔，易丹丹.基于LTE技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)過載控制機(jī)制的研究［J］.通信技術(shù)，2014，01:50-54.

［6］陳一凡，張?jiān)?，鄒陽，等.基于TD-LTE制式的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)［A］.中國通信學(xué)會(huì)無線及移動(dòng)通信委員會(huì).2012全國無線及移動(dòng)通信學(xué)術(shù)大會(huì)論文集（上）［C］.中國通信學(xué)會(huì)無線及移動(dòng)通信委員會(huì)，2012:3.

王倩（1982—），女，廣西桂林人，大學(xué)本科，工程師，研究方向：無線通信。