对电信无线通信网络在物联网中的技术应用分析

刘松茂 何蕾

摘要：随着物联网产业发展提速，5G通信网络部署加快，物联网与无线通信技术深度融合，电信物联网产业发展推动经济社会向智能化、数字化转型升级。本文主要对电信无线通信网络技术优势和物联网典型体系架构与关键技术进行总结归纳，并对物联网中电信无线通信网络技术应用进行研究分析。

关键词：电信无线通信网络;物联网;技术应用研究

一、引言

随着物联网发展和数据传输需求增加，电信无线通信网络技术与物联网技术需要进一步融合以提高应用效率。电信无线通信网作为物联网的基础承载网络能够通过新型无线通讯技术应用增强无线资源调动效率，保障物联网无线通信道的高效灵活性，提高小数据包、常在线业务的物联网业务数据承载能力。为保证物联网高效稳定发展需要加强电信无线通信网络在物联网中的技术应用研究。

二、电信无线通信网络技术优势

（一）信息数据处理速率快

物联网发展对海量信息数据处理速率提出更高要求，由于通信速率会对物聯网运行响应效果产生直接影响，通信速率低会导致网络延迟等问题拖延物联网内部数据更新进程。电信无线通信网络技术应用优势在于通信高效率和低时延，可以有效改善物联网信息数据处理交互速率[1]。例如：我国4G无线通信网络信息传输已达到100Mb/s，5G无线通信网络传输速率在4G基础上显著提升，可以维持在10Gb/s，并且5G无线通信网络端到端时在5毫秒，毫秒级时延保证5G无线通信网络可以对下达指令做到实时响应。在5G网络实际运行过程中，可以实现多台设备同时接入运行，提升5G无线通信网络服务效果。

（二）电信无线通信网络技术安全性高

无线通信网络安全为物联网正常运行发挥作用提供基础保障，电信无线通信网络技术能够不断创新优化安全防护机制，以5G通信技术为例，其在4G技术基础上扩充无线空口安全等措施，完善安全防护机制，通过高精尖天线传输技术扩展网络覆盖率，真正实现多方面全方位保障物联网的安全运行。

（三）电信无线通信网络技术实用性优越

电信无线通信网络技术相对于传统网络技术，不会被外界客观环境因素严重干扰，铺设传感器数量相对较少，在网络前期项目铺设和后续维护中表现出明显优势，可以降低电信企业无线通信网络建设成本和维护成本，降低网络维护工作难度和维护压力。电信无线通信网络技术相对于传统网络技术增添了更多实用性功能，提高用户生活便利便捷性，如5G通信技术应用可以增强路线导航定位精准度，为用户提供更精准道路信息，解决传统通信技术因精度不足出现的失灵问题。

三、物联网典型体系架构与关键技术

物联网能够利用传感技术对物理世界进行感知识别，对获取数据信息进行传输、计算、处理，能够加速信息交互对接效率，根据数据计算处理结果增强决策科学性，实现对接入对象的实时控制和精细化管理。

（一）物联网体系架构

基于无线通信网络的物联网体系架构主要分为三个层次：一是物联网应用层。物联网应用层能够充分开发行业信息资源，满足行业信息化发展需求，向行业提供种类繁多的物联网产品和高质量低成本的信息传输问题解决方案。物联网应用层功能包括信息处理、应用集成、解析服务、网络管理、云计算等等。二是物联网网络层。覆盖面广泛的无线通信网络是物联网发挥效用的基础设施，物联网网络层是整个体系架构中标准化程度与产业化能力最强的部分，能够对物联网产品进行优化改良。物联网网络层包括延伸网、接入网和核心网，其功能实现基础是电信网、互联网或专用通信网络[2]。三是物联网感知层。感知层是影响物联网感知能力的核心层，对物理世界进行信息采集、感知识别以及智能控制。感知层与应用层、网络层的连接基础是通信模块，一般需要传感器、RFID、智能装置、执行器等配合工作。物联网感知精准度高，感知范围广可以解决业务开展中低功耗和低成本问题。

（二）物联网关键技术

物联网技术体系包括传感识别技术，网络通信技术，信息智能处理计算技术，软件组件技术，支撑技术和共性技术。无线网络通信技术应用为物联网内部信息数据交互传递控制提供实现路径，物联网中无线网络通信技术包括且不限于无线接入M2M通信增强，异构网络融合接入技术，自组织通信等等。物联网技术路线如下：一是信息汇聚。物联网将感知层获取信息通过网关设备汇集到无线通信网络，无线通信网络将这些感知信息汇聚至应用系统进行信息处理，提供信息应用服务。二是协同感知。物联网感知层、网络层和应用层协同作用，对信息感知层获取信息数据处理能力更强，整体架构依托的无线通信网络基础对物联网业务进行优化改进，用以满足物联网在通信业务层次上的更高需求。三是泛在聚合。物联网多种组网技术融合进一步增强协同感知能力，其信息资源使用模式催生出更多更新物联网应用。

四、物联网中电信无线通信网络技术应用分析

（一）物联网与电信网技术融合需求

电信能够为物联网信息汇聚提供业务和技术支持，基于此产生的无线传感器网络技术是物联网发挥功能作用的核心技术。基于电信无线通信网络技术的物联网因接入设备数量种类增加，物联网通信和传感器网络结构趋向于复杂化导致整体操作难度增大。为解决此问题，物联网需要考虑无线通信网络技术应用实现多种无线网络有效结合，实现异构网络间通信。物联网利用电信无线网络通信技术形成电信无线物联网，通过传感识别对物联网接入设备设施进行监管，实现物联网智能化管理效率提升。物联网与电信网在融合过程中增强各节点信息数据汇聚和协同处理效果，增强物联网中传感网应用系统交互性。

（二）物联网与电信网技术结合策略

物联网与电信网的技术结合策略主要包括四点：

一是树立融合发展观念。积极关注电信物联网络技术相关政策动向和物联网标准化进展，踊跃参与相关标准制定，还要根据物联网和电信网融合发展要求，不断提高电信物联网服务水平，拓展物联网业务范围[3]。

二是推进产业互融进程。物联网与电信网因各自代表的产业形式差异会在一定程度上阻碍其融合进程。物联网需要借助电信网加强网络基础建设，电信网需要利用物联网技术完善自身应用，因此推进产业互融进程十分必要。加速产业融合需要积极探寻物联网与电信网关联点，寻找融合突破口，解决电信网技术问题，满足物联网通信需求。

三是做好统筹规划。物联网需要电信企业为其发展提供传感网络问题解决方案和平台服务，促使物联网终端用户能够获取使用更多目标数据信息。电信网发展需要电信企业加快物联网发展脚步，利用物联网技术优势对自身网络系统进行功能拓展，构建出物联网参与发挥作用的业务管理中心和感知数据库，为显著提高电信网工作质量提供保障。因此，需要对融合工作提前做好统筹规划，构建出能够满足物联网电信网二者运行需求的综合管理系统，与其他管理系统协同作用，增强物联网对公众日常生活的渗透效果。

四是加强技术研究。物联网与电信网技术融合过程中必然会出现各种问题，需要通过加强相关技术如传感节点技术，无线网络通信技术等的研究，增強物联网与电信网的技术融合效果。相关单位要结合物联网运行体系架构解决网络信号传输、接收、存储、处理等问题，不断完善电信网服务质量拓展物联网业务功能。

（三）无线通信技术在物联网业务中的形式

以5G无线通信技术为例，探究电信无线通信网络技术在物联网中的应用。物联网中5G无线通信网络技术应用如下：

一是SDN/NFV技术应用。其中SDN技术功能在于实现网络虚拟化，帮助物联网数据中心实现流量优化控制。NFVS技术是网络功能虚拟化，拓展软件处理功能，帮助物联网实现网络设备成本控制，NFVS技术还可以增强物联网设备功能资源分享灵活性。物联网在实际使用时可以SDN技术与NFVS技术为基础进行系统开发，构建虚拟网络架构，优化物联网内部系统配置从而提升物联网的通信技术水平。

二是全频段技术。5G无线通信网络基础在4G基础上实现了主要工作频段适用范围拓展，增加物联网网络系统容量，显著提高频段资源开发利用效率，加快物联网信息数据传输效率。现阶段物联网形势下全频段技术能够促进天线设备小型化发展，改善无线通信网络的天线效益，实现物联网整体运行质量提升。

三是密集网络技术。5G无线通信网络技术应用为物联网提供更多流量，通过密集网络技术应用增强物联网中网络时间空间动态变化，增加网络覆盖广度。密集网络技术需要在室外设置大量天线提高无线通信网络容量和网络系统灵活性，通过密集网络布置提高网络各节点配合工作效率，提高网络系统中信息传输效率和准确率。

（四）电信无线物联网络技术应用效果

2021年中国电信物联网开放CTWing 5.0，该平台具备设备管理、城市感知、端到端安全等能力，服务用户数量超2.6亿，连接物联网设备数量超过6000万，月均调用次数逼近200亿，是世界上规模最大的窄带物联网服务平台。中国电信物联网能够为用户在车联网、工业物联网、公共事业行业提供服务，其自主研发的CTWing IoT OS系统具备强大网络连接管理能力和云边端系统能力，实现中国电信物联网整体感知能力进一步提升。

以中国电信无线物联网络技术在电梯管理上的应用为例，探究电信物联网络技术应用效果。该案例中电信无线物联网络技术应用功能主要包括四点：

一是应急调度管理功能。应用电信无线物联网络技术的电梯管理系统能够利用传感识别装置对电梯运行全过程中各项数据实施监控采集，并对物联网感知层获取的电梯信息进行精准识别处理，对电梯运行状况进行分析评估，能在异常现象发生时根据分析评估结果设计对应处理方案，能够长期、高效、远程管控电梯运行情况。当电梯突发异常情况时，电梯管理系统的应急控制中心能够根据电子地图对突发事故点进行精准定位跟踪，通过应急资源调控和应急指令下达，最大程度上降低电梯问题的负面影响。

二是实时监控功能。电梯管理系统利用电信无线物联网络技术对电梯运行过程相关信息进行实时感知采集上传，以便能够在故障发生第一时间根据采集信息数据制定问题解决方案，提高电梯管理系统工作效率[4]。电梯管理系统中电信无线物联网络技术采集信息数据包括电梯基本信息如电梯运行参数，出厂信息等，电梯运行实时数据如电梯运行方向、到达楼层、运行状态等，电梯异常信息如故障发生时的音频视频数据等。实时监控功能还能让电梯管理系统在故障发生时自动报警，留存报警记录，在故障结束后收集上传问题解决时间，问题发生原因，检修工作记录等信息数据。

三是视频监控功能。电梯管理系统能够在电梯异常发生时调取电梯内部视频影像，将其传输至应急控制中心，调度室管理人员和救援人员可以直观观察电梯轿厢内部真实情况，进而制定针对性更强、科学性更高的救援计划。

四是决策分析功能。电梯管理系统对各项数据的采集、传输、存储、记录为日常管理和应急管理方案提供强大数据支撑，利用电信无线物联网络技术能够对过往应急处理相关文字图像视频记录进行保存，电梯管理人员与救援人员可根据以往应急处理记录制定出类似安全事故处理方案，提高电梯应急处理工作效率。

（五）电信无线通信网络技术应用效率提升策略

由于无线通信网络是物联网运行的基础设施，为保证物联网中无线通信网络技术应用效率需要加强无线通信网络的运维管理工作，其工作重点主要包括三部分：

一是加强网络兼容性管理。随着网络技术发展，原有物联网接入设备与无线通信网络之间匹配度降低，部分物联网接入设备不能与无线通信网络顺利连接，影响物联网运行效率。例如：部分支持4G网络的手机与5G网络连接效果差，不能及时上传数据信息，对应用物联网的智能家居下达指令时会出现执行效果不佳的情况。为保证物联网接入设备能够适应无线通信网络运行环境发挥自身作用，需要加强网络兼容性管理，可以对现有设施进行技术改造以完善其网络连接功能，保证改造后设施设备能够为无线通信网络流畅运行提供良好保障，还可以根据无线通信网络兼容性问题关联点设计新型移动终端设施设备，提高无线通信网络信息传输安全，优化无线通信网络运行环境。

二是完善数据信息传输方案。首先，根据无线通信网络建设流程，在前传、中传、回传网络部分增加运行维护管理资金资源投入，对无线通信网络信号强度、数据信息传输速率进行严格监测，保证无线通信网络能够维持良好平稳运行状态。其次，在无线通信网络使用阶段，对无线通信网络中数据信息交换传输、业务拓展等内容进行针对性管理，提高无线通信网络服务质量，在网络连接、信号强度、传输速率等方面制定对应管理计划。最后，在提高无线通信网络整体运行管理效果时，可以对物联网应用的无线通信网络结构进行优化，通过对物联网网络层次进行缩减，增强无线通信网络扩展性。应用无线通信网络技术时，可以与防火墙技术等防护技术配合作用增强无线通信网络信息传输安全[5]。

三是加强网络安全性建设。安全性建设能够对物联网运行过程中可能遇到的网络安全风险提前做好风险防范，做好安全风险管理应急預案，强化安全防护体系建设。无线通信网络安全性建设除联合防护技术共同作用外，还可以通过加强网络信息传输过程动态监管，对信息数据交互过程中出现的异常现象进行风险识别，及时处理清除异常数据，保证移动终端与网络端连接通道安全稳定。

五、结束语

物联网在现代经济社会中应用越来越广泛，为保证物联网业务开展过程中不受无线通信网络限制，需要加强电信无线通信网络技术应用研究，增强无线通信网络技术与物联网技术的融合程度，提高无线物联网应用覆盖广度，优化无线物联网业务开展路径，提高无线物联网智能管理控制水平，增强无线物联网产业活力。

作者单位：刘松茂    中国联合网络通信有限公司广州市分公司

何蕾    广东省轻工业技师学院

参  考  文  献

[1]陶玉魁.联通5G通信网络关键技术研究[J].信息与电脑（理论版），2020，32（04）：183-184+187.

[2]王祎祺.通信工程中物联网技术的科学应用[J].数字通信世界，2019（04）：224.

[3]于海燕.物联网形势下的5G通信技术应用探讨[J].产业与科技论坛，2022，21（01）：30-31.

[4]冉静思.LTE无线通信技术与物联网技术的结合应用[J].数字通信世界，2021（11）：124-126.

[5]丁晨阳，陈泽，朱骥，景春峰，蒯本链，李程.泛在电力物联网的无线网络通信方法[J].单片机与嵌入式系统应用，2021，21（12）：26-30.