冉靜思

（重慶市酉陽(yáng)自治縣電子政務(wù)管理中心，重慶 409800）

1 LTE技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

LTE即為長(zhǎng)期演進(jìn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，是繼第三代移動(dòng)通信技術(shù)之后國(guó)際新一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，其引入了OFDM、MIMO等關(guān)鍵技術(shù)，極大的適應(yīng)了移動(dòng)通信用戶逐漸增長(zhǎng)的高速多媒體業(yè)務(wù)需求，目前LTE接入技術(shù)在移動(dòng)終端中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。實(shí)際操作過(guò)程中，LTE技術(shù)在20MHz頻率的帶寬下可以提供更高的網(wǎng)絡(luò)傳輸容量，降低了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的延遲性；并且支持網(wǎng)絡(luò)信號(hào)多種寬帶的數(shù)據(jù)分配及頻率分段，有效擴(kuò)大了信號(hào)的覆蓋面積，并且減少了衛(wèi)星信號(hào)及網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接的復(fù)雜程度，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接數(shù)量更少，不僅解決了衛(wèi)生信號(hào)傳輸過(guò)程中的延時(shí)問(wèn)題，而且降低了系統(tǒng)的運(yùn)行成本，因此LTE逐漸成為移動(dòng)終端的首選接入方式。

物聯(lián)網(wǎng)即物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，其本質(zhì)上仍然以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)核心，是互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展與延伸，其用戶端可以延伸至任何物品，通過(guò)控制器、傳感器實(shí)現(xiàn)機(jī)器、人、物品的連接，在人與物、物與物之間建構(gòu)一個(gè)信息化、智能化的網(wǎng)絡(luò)。作為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的拓展，物聯(lián)網(wǎng)中不僅有互聯(lián)網(wǎng)的資源，兼容的互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，而且物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備、資源體現(xiàn)出個(gè)性化、私有化的特點(diǎn)，因此從這個(gè)角度分析，物聯(lián)網(wǎng)是一種應(yīng)用、業(yè)務(wù)，所以物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展要以用戶體驗(yàn)為核心。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層三層，其中感知層主要獲取物理環(huán)境中的基礎(chǔ)信息，通過(guò)傳感技術(shù)或射頻技術(shù)采集數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)絡(luò)層；網(wǎng)絡(luò)層包括網(wǎng)關(guān)與通信網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)部分，網(wǎng)關(guān)主要連接公共網(wǎng)絡(luò)，可滿足短距離通信接入需求，并且能夠完成不同感知網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)的互聯(lián)互通。應(yīng)用層即物聯(lián)網(wǎng)的各種應(yīng)用終端，目前物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)涉及人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)及生活中的多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，并且在電子商務(wù)、家電智能化、社會(huì)保障等領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用前景。

2 LTE無(wú)線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)系

LTE無(wú)線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，在衛(wèi)星信息傳輸領(lǐng)域能夠?qū)⒍叩膬?yōu)勢(shì)均充分發(fā)揮出來(lái)，提高信息的整體傳輸效率，而且實(shí)現(xiàn)了無(wú)線通信技術(shù)與現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合發(fā)展，提高整個(gè)會(huì)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的穩(wěn)定性與可靠性，由此可見(jiàn)，二者的結(jié)合是“1+1>2”的效果。與其他通信系統(tǒng)相比，應(yīng)用LTE無(wú)線通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)容量更大、覆蓋面積更廣泛的發(fā)展目標(biāo)，再結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，二者相輔相成，有效改善了移動(dòng)終端設(shè)備創(chuàng)新發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中諸多業(yè)務(wù)類型都離不開(kāi)LTE無(wú)線通信技術(shù)的支持，目前我國(guó)的數(shù)據(jù)信息技術(shù)發(fā)展日新月異，這樣的大環(huán)境對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而言不僅僅是難得的發(fā)展機(jī)遇，更是其需要面臨的重要挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)信息技術(shù)的發(fā)展增加了數(shù)據(jù)處理的范圍及規(guī)模，信息總量呈幾何指數(shù)增長(zhǎng)，信息類型也越來(lái)越多元化，物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)量不斷增加，技術(shù)人員需要花費(fèi)大量的精力、物力、財(cái)力進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理、分類及歸類，再進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)背后的行業(yè)差異及需求。其實(shí)這一問(wèn)題對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展會(huì)產(chǎn)生某種程度的制約作用，因此需要引入更高效的信息處理技術(shù)才能保證物聯(lián)網(wǎng)的高效發(fā)展。LTE無(wú)線通信技術(shù)恰恰能夠彌補(bǔ)物聯(lián)網(wǎng)拓展過(guò)程中存在的問(wèn)題，提高數(shù)據(jù)信息處理的效率及效果，進(jìn)一步拓展物聯(lián)網(wǎng)的使用范圍。目前在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中LTE無(wú)線通信技術(shù)終端設(shè)備的應(yīng)用十分廣泛，比如射頻識(shí)別設(shè)備、天線設(shè)備、定位系統(tǒng)設(shè)備等，LTE無(wú)線通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的作用越來(lái)越突出，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)感知層面應(yīng)用LTE無(wú)線通信技術(shù)，極大的推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)信息整合與信息數(shù)據(jù)規(guī)模的拓展。當(dāng)然，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于LTE無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展也會(huì)產(chǎn)生推動(dòng)、促進(jìn)作用，二者的關(guān)系是相輔相成的，比如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動(dòng)了基帶方面射頻識(shí)別區(qū)域基帶、無(wú)線通信技術(shù)區(qū)域基帶等技術(shù)的整合。此外LTE 無(wú)線通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的信號(hào)通信系統(tǒng)中也起到十分重要的作用，比如Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)、4G/5G 信號(hào)技術(shù)等，且在處理物聯(lián)網(wǎng)中眾多數(shù)據(jù)信息時(shí)LTE 無(wú)線通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)也十分突出，不僅能夠改善物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用質(zhì)量，而且對(duì)于其系統(tǒng)開(kāi)發(fā)建設(shè)、數(shù)據(jù)挖掘等需求都有著積極意義。

3 LTE無(wú)線通信結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

上文中提到，物聯(lián)網(wǎng)包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等，LTE技術(shù)一般應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)層，起到連接服務(wù)的作用，LTE無(wú)線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合主要體現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：

首先，地址標(biāo)識(shí)。LTE系統(tǒng)在發(fā)展過(guò)程中，無(wú)論是建立標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu)建設(shè)施還是搭建網(wǎng)絡(luò)，都要充分考慮IPv6的需求，妥善處理物聯(lián)網(wǎng)地址及標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，做好基礎(chǔ)工作。IPv6可以不受限制的提供地址，運(yùn)營(yíng)商可以通過(guò)LTE系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備的檢測(cè)，設(shè)備需要支持IPv6，所有基于LTE系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)均支持IPv6，為物聯(lián)網(wǎng)各終端提供所地址標(biāo)識(shí)。其次，擁塞控制?；ヂ?lián)網(wǎng)行業(yè)內(nèi)有一個(gè)共同的標(biāo)準(zhǔn)，即對(duì)各項(xiàng)業(yè)務(wù)進(jìn)行精細(xì)化服務(wù)質(zhì)量劃分，3GPP提出的策略控制及計(jì)費(fèi)功能幫助運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)控制，運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建新網(wǎng)絡(luò)時(shí)通常會(huì)在配置LTE時(shí)直接應(yīng)用PPC架構(gòu)。并且LTE具有等級(jí)標(biāo)識(shí)功能，能有效控制各項(xiàng)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，保證物聯(lián)網(wǎng)中擁塞控制、組織管理等性能。最后，能夠更好的滿足帶寬需求。LTE的數(shù)據(jù)傳送效率更高，峰值速率控制在下行100Mb/s，上行45Mb/s，有效緩解了服務(wù)商的帶寬壓力。此外，LTE還具備低時(shí)延、成本低、信號(hào)強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。LTE系統(tǒng)中用戶面單向傳輸時(shí)延不超過(guò)5ms，控制面激活遷移時(shí)間不超過(guò)50ms，對(duì)于一些需要實(shí)時(shí)傳送的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而言，低時(shí)延更有利于管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)端問(wèn)題，保證良好的網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。成本低是因?yàn)長(zhǎng)TE系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量少，降低了構(gòu)建成本及運(yùn)營(yíng)成本，且LTE的頻譜效率高于WCDMA，節(jié)省了頻譜資源，因此LTE每兆比特成本更低，對(duì)于一些流量消耗較大的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用商而言能夠獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。信號(hào)強(qiáng)主要是指LTE系統(tǒng)即使處于高速率傳輸狀態(tài)仍然能夠保持良好的信號(hào)強(qiáng)度，有效滿足了高移動(dòng)性物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求。此外，LTE核心網(wǎng)絡(luò)不具備釋放制度，LTE網(wǎng)絡(luò)中只有終端設(shè)備能夠通過(guò)非接入層消息通知核心網(wǎng)，核心網(wǎng)才會(huì)釋放與終端的連接，如終端、核心網(wǎng)的非接入層一直處于附著狀態(tài)，無(wú)論底層是否釋放鏈路都不會(huì)改變IP地址，能夠有效解決“信令風(fēng)暴”的問(wèn)題，并且實(shí)現(xiàn)了永久在線業(yè)務(wù)。

4 LTE與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用

4.1 公交車行進(jìn)信息管理

隨著綠色公交理念的不斷深入，各大城市都推出了短程公交的運(yùn)行模式，然而短程公交線路多且復(fù)雜，如果公交車行進(jìn)信息管理不到位，就會(huì)直接影響到公交車的正常運(yùn)營(yíng)。公交車行進(jìn)信息管理要求精準(zhǔn)的時(shí)間控制、準(zhǔn)確的位置信息、均勻的運(yùn)行分布，才能降低運(yùn)行成本，提高運(yùn)營(yíng)效益。LTE技術(shù)采用正交頻復(fù)用技術(shù)，可以在基站中接收上層線路傳來(lái)的信號(hào)，了解各個(gè)公交車的實(shí)際運(yùn)行情況，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以幫助運(yùn)營(yíng)人員掌握公交車準(zhǔn)確的位置信息，實(shí)現(xiàn)了公交車運(yùn)行的高精度管理?；贚TE無(wú)線通信技術(shù)的公交車行進(jìn)信息管理系統(tǒng)，可以通過(guò)智能站牌、智能手機(jī)中的APP接收公交車的位置信息，便于乘客根據(jù)自己的實(shí)際需求選擇合適的候車位置及車次；也有助于公交調(diào)度管理人員及時(shí)掌握乘客的運(yùn)載情況，降低車輛運(yùn)行成本?；贚TE公交車行進(jìn)信息管理系統(tǒng)中采用的智能天線，具備自動(dòng)跟蹤功能，其不僅具有較強(qiáng)的抗干擾能力，而且可以實(shí)時(shí)傳送車車相關(guān)信息。此外，LTE公交車行進(jìn)信息管理系統(tǒng)還能夠與通行信號(hào)燈系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，二者的聯(lián)動(dòng)能夠?yàn)楣卉嚨倪\(yùn)行提供更大的便利性。

4.2 智能電網(wǎng)建設(shè)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷簡(jiǎn)化了智能電網(wǎng)的接口接入方式，覆蓋端實(shí)現(xiàn)了智能化的管理水平；智能電網(wǎng)采用智能電表，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表，大大降低了傳統(tǒng)抄表作業(yè)的人力成本，并且能夠遠(yuǎn)程控制客戶端的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。智能電表能夠?qū)⒈O(jiān)測(cè)到的用戶用電數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至系統(tǒng)管理中心，通過(guò)集成化信息監(jiān)控系統(tǒng)，電力公司能夠全面分析用戶的電力使用情況，并根據(jù)分析結(jié)果合理調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，不僅能夠改善電能的利用率，而且提高了電力系統(tǒng)的管理效益。LTE技術(shù)為智能電網(wǎng)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)支持，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性及供電服務(wù)的可靠性。

4.3 其他領(lǐng)域的應(yīng)用

LTE在其他領(lǐng)域的應(yīng)用包括智慧城市的建設(shè)、智能家居及智能汽車等。智慧城市建設(shè)過(guò)程中，物聯(lián)網(wǎng)與LTE技術(shù)融合在一起，可以在對(duì)應(yīng)范圍內(nèi)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)場(chǎng)景的全面監(jiān)測(cè)；兩種技術(shù)的有機(jī)融合還能夠?qū)崿F(xiàn)地下商場(chǎng)、地鐵站等區(qū)域的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，除了能夠進(jìn)行全程監(jiān)控管理外，還可以采集相關(guān)的環(huán)境指數(shù)。LTE技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)空間接口，通過(guò)MIMO技術(shù)提高傳輸效率，促進(jìn)了智慧城市安全、節(jié)能、綠色的發(fā)展。智能家居中LTE與物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要是針對(duì)家庭中的電子設(shè)備建構(gòu)一個(gè)智能管理網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種家居設(shè)備的遠(yuǎn)程操作與控制，提高用戶的便利性。智能網(wǎng)絡(luò)汽車則能夠讓更多的人體會(huì)到智能網(wǎng)絡(luò)的便利性與快捷性，私人車輛可以通過(guò)共享平臺(tái)提高車輛的利用率，降低用戶的投資成本；上述公共交通則可以通過(guò)電纜天線實(shí)現(xiàn)無(wú)線覆蓋方案，提高公交車行駛的安全性與穩(wěn)定性等。

總之，在智能化發(fā)展的過(guò)程中，物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用不僅改善了人們的生活質(zhì)量，同時(shí)也促進(jìn)了各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)作為新型信息組成形式，是物與物相連的新層面的互聯(lián)網(wǎng)，而LTE無(wú)線通信技術(shù)具有信息傳播量大、傳播速度快的優(yōu)勢(shì)，將其與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)二者的創(chuàng)新發(fā)展，進(jìn)一步提升物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用效果，促進(jìn)智能化建設(shè)與發(fā)展，提高人們生活的便利性與智能化水平，從而促進(jìn)整個(gè)社會(huì)的現(xiàn)代化發(fā)展。