LTE无线通信技术与物联网技术的结合应用

冉静思

（重庆市酉阳自治县电子政务管理中心，重庆 409800）

1 LTE技术及物联网技术概述

LTE即为长期演进无线网络，是继第三代移动通信技术之后国际新一代移动通信标准，其引入了OFDM、MIMO等关键技术，极大的适应了移动通信用户逐渐增长的高速多媒体业务需求，目前LTE接入技术在移动终端中的应用越来越广泛。实际操作过程中，LTE技术在20MHz频率的带宽下可以提供更高的网络传输容量，降低了网络结构的延迟性；并且支持网络信号多种宽带的数据分配及频率分段，有效扩大了信号的覆盖面积，并且减少了卫星信号及网络内部结构连接的复杂程度，网络节点连接数量更少，不仅解决了卫生信号传输过程中的延时问题，而且降低了系统的运行成本，因此LTE逐渐成为移动终端的首选接入方式。

物联网即物物相连的互联网，其本质上仍然以互联网为基础核心，是互联网的扩展与延伸，其用户端可以延伸至任何物品，通过控制器、传感器实现机器、人、物品的连接，在人与物、物与物之间建构一个信息化、智能化的网络。作为互联网应用的拓展，物联网中不仅有互联网的资源，兼容的互联网的应用，而且物联网中的设备、资源体现出个性化、私有化的特点，因此从这个角度分析，物联网是一种应用、业务，所以物联网的发展要以用户体验为核心。物联网的网络架构包括应用层、网络层、感知层三层，其中感知层主要获取物理环境中的基础信息，通过传感技术或射频技术采集数据传输至网络层；网络层包括网关与通信网络两个部分，网关主要连接公共网络，可满足短距离通信接入需求，并且能够完成不同感知网络之间的协议转换，实现广域网与局域网的互联互通。应用层即物联网的各种应用终端，目前物联网的应用已经涉及人们日常生产及生活中的多个行业领域，并且在电子商务、家电智能化、社会保障等领域也有着广阔的应用前景。

2 LTE无线通信技术与物联网技术的关系

LTE无线通信技术与物联网技术的结合，在卫星信息传输领域能够将二者的优势均充分发挥出来，提高信息的整体传输效率，而且实现了无线通信技术与现代互联网技术的融合发展，提高整个会数据网络服务的稳定性与可靠性，由此可见，二者的结合是“1+1>2”的效果。与其他通信系统相比，应用LTE无线通信技术能够实现系统容量更大、覆盖面积更广泛的发展目标，再结合物联网技术，二者相辅相成，有效改善了移动终端设备创新发展的网络环境。物联网发展过程中诸多业务类型都离不开LTE无线通信技术的支持，目前我国的数据信息技术发展日新月异，这样的大环境对于物联网技术而言不仅仅是难得的发展机遇，更是其需要面临的重要挑战。数据信息技术的发展增加了数据处理的范围及规模，信息总量呈几何指数增长，信息类型也越来越多元化，物联网内部系统的业务数量不断增加，技术人员需要花费大量的精力、物力、财力进行数据的整理、分类及归类，再进一步分析数据背后的行业差异及需求。其实这一问题对于物联网技术的发展会产生某种程度的制约作用，因此需要引入更高效的信息处理技术才能保证物联网的高效发展。LTE无线通信技术恰恰能够弥补物联网拓展过程中存在的问题，提高数据信息处理的效率及效果，进一步拓展物联网的使用范围。目前在现实环境中，物联网领域中LTE无线通信技术终端设备的应用十分广泛，比如射频识别设备、天线设备、定位系统设备等，LTE无线通信技术在物联网中的作用越来越突出，尤其是在物联网感知层面应用LTE无线通信技术，极大的推动了物联网信息整合与信息数据规模的拓展。当然，物联网对于LTE无线通信技术的发展也会产生推动、促进作用，二者的关系是相辅相成的，比如物联网技术推动了基带方面射频识别区域基带、无线通信技术区域基带等技术的整合。此外LTE 无线通信技术在物联网中的信号通信系统中也起到十分重要的作用，比如Wi-Fi网络、有线网络、4G/5G 信号技术等，且在处理物联网中众多数据信息时LTE 无线通信技术的优势也十分突出，不仅能够改善物联网系统数据信息的应用质量，而且对于其系统开发建设、数据挖掘等需求都有着积极意义。

3 LTE无线通信结合物联网的优势

上文中提到，物联网包括感知层、网络层、应用层等，LTE技术一般应用于网络层，起到连接服务的作用，LTE无线通信技术与物联网技术的结合主要体现出以下几个方面的优势：

首先，地址标识。LTE系统在发展过程中，无论是建立标准、构建设施还是搭建网络，都要充分考虑IPv6的需求，妥善处理物联网地址及标准问题，做好基础工作。IPv6可以不受限制的提供地址，运营商可以通过LTE系统进行设备的检测，设备需要支持IPv6，所有基于LTE系统的物联网架构均支持IPv6，为物联网各终端提供所地址标识。其次，拥塞控制。互联网行业内有一个共同的标准，即对各项业务进行精细化服务质量划分，3GPP提出的策略控制及计费功能帮助运营商实现了业务控制，运营商构建新网络时通常会在配置LTE时直接应用PPC架构。并且LTE具有等级标识功能，能有效控制各项业务的服务质量，保证物联网中拥塞控制、组织管理等性能。最后，能够更好的满足带宽需求。LTE的数据传送效率更高，峰值速率控制在下行100Mb/s，上行45Mb/s，有效缓解了服务商的带宽压力。此外，LTE还具备低时延、成本低、信号强的优势。LTE系统中用户面单向传输时延不超过5ms，控制面激活迁移时间不超过50ms，对于一些需要实时传送的物联网应用而言，低时延更有利于管理人员及时发现远端问题，保证良好的网络传输性能。成本低是因为LTE系统网络节点数量少，降低了构建成本及运营成本，且LTE的频谱效率高于WCDMA，节省了频谱资源，因此LTE每兆比特成本更低，对于一些流量消耗较大的物联网应用商而言能够获得更高的经济效益。信号强主要是指LTE系统即使处于高速率传输状态仍然能够保持良好的信号强度，有效满足了高移动性物联网的应用需求。此外，LTE核心网络不具备释放制度，LTE网络中只有终端设备能够通过非接入层消息通知核心网，核心网才会释放与终端的连接，如终端、核心网的非接入层一直处于附着状态，无论底层是否释放链路都不会改变IP地址，能够有效解决“信令风暴”的问题，并且实现了永久在线业务。

4 LTE与物联网技术的结合应用

4.1 公交车行进信息管理

随着绿色公交理念的不断深入，各大城市都推出了短程公交的运行模式，然而短程公交线路多且复杂，如果公交车行进信息管理不到位，就会直接影响到公交车的正常运营。公交车行进信息管理要求精准的时间控制、准确的位置信息、均匀的运行分布，才能降低运行成本，提高运营效益。LTE技术采用正交频复用技术，可以在基站中接收上层线路传来的信号，了解各个公交车的实际运行情况，而物联网技术的应用可以帮助运营人员掌握公交车准确的位置信息，实现了公交车运行的高精度管理。基于LTE无线通信技术的公交车行进信息管理系统，可以通过智能站牌、智能手机中的APP接收公交车的位置信息，便于乘客根据自己的实际需求选择合适的候车位置及车次；也有助于公交调度管理人员及时掌握乘客的运载情况，降低车辆运行成本。基于LTE公交车行进信息管理系统中采用的智能天线，具备自动跟踪功能，其不仅具有较强的抗干扰能力，而且可以实时传送车车相关信息。此外，LTE公交车行进信息管理系统还能够与通行信号灯系统进行联动控制，二者的联动能够为公交车的运行提供更大的便利性。

4.2 智能电网建设

物联网技术在智能电网建设中具有重要的应用价值，通过物联网技术不断简化了智能电网的接口接入方式，覆盖端实现了智能化的管理水平；智能电网采用智能电表，可以实现远程抄表，大大降低了传统抄表作业的人力成本，并且能够远程控制客户端的现场设备。智能电表能够将监测到的用户用电数据实时传输至系统管理中心，通过集成化信息监控系统，电力公司能够全面分析用户的电力使用情况，并根据分析结果合理调整电网结构，不仅能够改善电能的利用率，而且提高了电力系统的管理效益。LTE技术为智能电网中物联网技术的应用提供了可靠的技术支持，提高电网运行的安全性及供电服务的可靠性。

4.3 其他领域的应用

LTE在其他领域的应用包括智慧城市的建设、智能家居及智能汽车等。智慧城市建设过程中，物联网与LTE技术融合在一起，可以在对应范围内构建网络连接，实现对应场景的全面监测；两种技术的有机融合还能够实现地下商场、地铁站等区域的无线网络覆盖，除了能够进行全程监控管理外，还可以采集相关的环境指数。LTE技术可以实现多个空间接口，通过MIMO技术提高传输效率，促进了智慧城市安全、节能、绿色的发展。智能家居中LTE与物联网的应用主要是针对家庭中的电子设备建构一个智能管理网络，通过无线通信技术实现各种家居设备的远程操作与控制，提高用户的便利性。智能网络汽车则能够让更多的人体会到智能网络的便利性与快捷性，私人车辆可以通过共享平台提高车辆的利用率，降低用户的投资成本；上述公共交通则可以通过电缆天线实现无线覆盖方案，提高公交车行驶的安全性与稳定性等。

总之，在智能化发展的过程中，物联网的广泛应用不仅改善了人们的生活质量，同时也促进了各个领域的发展和进步，物联网作为新型信息组成形式，是物与物相连的新层面的互联网，而LTE无线通信技术具有信息传播量大、传播速度快的优势，将其与物联网技术相结合，能够实现二者的创新发展，进一步提升物联网技术的应用效果，促进智能化建设与发展，提高人们生活的便利性与智能化水平，从而促进整个社会的现代化发展。