對電信無線通信網絡在物聯網中的技術應用分析

劉松茂 何蕾

摘要：隨著物聯網產業發展提速，5G通信網絡部署加快，物聯網與無線通信技術深度融合，電信物聯網產業發展推動經濟社會向智能化、數字化轉型升級。本文主要對電信無線通信網絡技術優勢和物聯網典型體系架構與關鍵技術進行總結歸納，并對物聯網中電信無線通信網絡技術應用進行研究分析。

關鍵詞：電信無線通信網絡;物聯網;技術應用研究

一、引言

隨著物聯網發展和數據傳輸需求增加，電信無線通信網絡技術與物聯網技術需要進一步融合以提高應用效率。電信無線通信網作為物聯網的基礎承載網絡能夠通過新型無線通訊技術應用增強無線資源調動效率，保障物聯網無線通信道的高效靈活性，提高小數據包、常在線業務的物聯網業務數據承載能力。為保證物聯網高效穩定發展需要加強電信無線通信網絡在物聯網中的技術應用研究。

二、電信無線通信網絡技術優勢

（一）信息數據處理速率快

物聯網發展對海量信息數據處理速率提出更高要求，由于通信速率會對物聯網運行響應效果產生直接影響，通信速率低會導致網絡延遲等問題拖延物聯網內部數據更新進程。電信無線通信網絡技術應用優勢在于通信高效率和低時延，可以有效改善物聯網信息數據處理交互速率[1]。例如：我國4G無線通信網絡信息傳輸已達到100Mb/s，5G無線通信網絡傳輸速率在4G基礎上顯著提升，可以維持在10Gb/s，并且5G無線通信網絡端到端時在5毫秒，毫秒級時延保證5G無線通信網絡可以對下達指令做到實時響應。在5G網絡實際運行過程中，可以實現多臺設備同時接入運行，提升5G無線通信網絡服務效果。

（二）電信無線通信網絡技術安全性高

無線通信網絡安全為物聯網正常運行發揮作用提供基礎保障，電信無線通信網絡技術能夠不斷創新優化安全防護機制，以5G通信技術為例，其在4G技術基礎上擴充無線空口安全等措施，完善安全防護機制，通過高精尖天線傳輸技術擴展網絡覆蓋率，真正實現多方面全方位保障物聯網的安全運行。

（三）電信無線通信網絡技術實用性優越

電信無線通信網絡技術相對于傳統網絡技術，不會被外界客觀環境因素嚴重干擾，鋪設傳感器數量相對較少，在網絡前期項目鋪設和后續維護中表現出明顯優勢，可以降低電信企業無線通信網絡建設成本和維護成本，降低網絡維護工作難度和維護壓力。電信無線通信網絡技術相對于傳統網絡技術增添了更多實用性功能，提高用戶生活便利便捷性，如5G通信技術應用可以增強路線導航定位精準度，為用戶提供更精準道路信息，解決傳統通信技術因精度不足出現的失靈問題。

三、物聯網典型體系架構與關鍵技術

物聯網能夠利用傳感技術對物理世界進行感知識別，對獲取數據信息進行傳輸、計算、處理，能夠加速信息交互對接效率，根據數據計算處理結果增強決策科學性，實現對接入對象的實時控制和精細化管理。

（一）物聯網體系架構

基于無線通信網絡的物聯網體系架構主要分為三個層次：一是物聯網應用層。物聯網應用層能夠充分開發行業信息資源，滿足行業信息化發展需求，向行業提供種類繁多的物聯網產品和高質量低成本的信息傳輸問題解決方案。物聯網應用層功能包括信息處理、應用集成、解析服務、網絡管理、云計算等等。二是物聯網網絡層。覆蓋面廣泛的無線通信網絡是物聯網發揮效用的基礎設施，物聯網網絡層是整個體系架構中標準化程度與產業化能力最強的部分，能夠對物聯網產品進行優化改良。物聯網網絡層包括延伸網、接入網和核心網，其功能實現基礎是電信網、互聯網或專用通信網絡[2]。三是物聯網感知層。感知層是影響物聯網感知能力的核心層，對物理世界進行信息采集、感知識別以及智能控制。感知層與應用層、網絡層的連接基礎是通信模塊，一般需要傳感器、RFID、智能裝置、執行器等配合工作。物聯網感知精準度高，感知范圍廣可以解決業務開展中低功耗和低成本問題。

（二）物聯網關鍵技術

物聯網技術體系包括傳感識別技術，網絡通信技術，信息智能處理計算技術，軟件組件技術，支撐技術和共性技術。無線網絡通信技術應用為物聯網內部信息數據交互傳遞控制提供實現路徑，物聯網中無線網絡通信技術包括且不限于無線接入M2M通信增強，異構網絡融合接入技術，自組織通信等等。物聯網技術路線如下：一是信息匯聚。物聯網將感知層獲取信息通過網關設備匯集到無線通信網絡，無線通信網絡將這些感知信息匯聚至應用系統進行信息處理，提供信息應用服務。二是協同感知。物聯網感知層、網絡層和應用層協同作用，對信息感知層獲取信息數據處理能力更強，整體架構依托的無線通信網絡基礎對物聯網業務進行優化改進，用以滿足物聯網在通信業務層次上的更高需求。三是泛在聚合。物聯網多種組網技術融合進一步增強協同感知能力，其信息資源使用模式催生出更多更新物聯網應用。

四、物聯網中電信無線通信網絡技術應用分析

（一）物聯網與電信網技術融合需求

電信能夠為物聯網信息匯聚提供業務和技術支持，基于此產生的無線傳感器網絡技術是物聯網發揮功能作用的核心技術?；陔娦艧o線通信網絡技術的物聯網因接入設備數量種類增加，物聯網通信和傳感器網絡結構趨向于復雜化導致整體操作難度增大。為解決此問題，物聯網需要考慮無線通信網絡技術應用實現多種無線網絡有效結合，實現異構網絡間通信。物聯網利用電信無線網絡通信技術形成電信無線物聯網，通過傳感識別對物聯網接入設備設施進行監管，實現物聯網智能化管理效率提升。物聯網與電信網在融合過程中增強各節點信息數據匯聚和協同處理效果，增強物聯網中傳感網應用系統交互性。

（二）物聯網與電信網技術結合策略

物聯網與電信網的技術結合策略主要包括四點：

一是樹立融合發展觀念。積極關注電信物聯網絡技術相關政策動向和物聯網標準化進展，踴躍參與相關標準制定，還要根據物聯網和電信網融合發展要求，不斷提高電信物聯網服務水平，拓展物聯網業務范圍[3]。

二是推進產業互融進程。物聯網與電信網因各自代表的產業形式差異會在一定程度上阻礙其融合進程。物聯網需要借助電信網加強網絡基礎建設，電信網需要利用物聯網技術完善自身應用，因此推進產業互融進程十分必要。加速產業融合需要積極探尋物聯網與電信網關聯點，尋找融合突破口，解決電信網技術問題，滿足物聯網通信需求。

三是做好統籌規劃。物聯網需要電信企業為其發展提供傳感網絡問題解決方案和平臺服務，促使物聯網終端用戶能夠獲取使用更多目標數據信息。電信網發展需要電信企業加快物聯網發展腳步，利用物聯網技術優勢對自身網絡系統進行功能拓展，構建出物聯網參與發揮作用的業務管理中心和感知數據庫，為顯著提高電信網工作質量提供保障。因此，需要對融合工作提前做好統籌規劃，構建出能夠滿足物聯網電信網二者運行需求的綜合管理系統，與其他管理系統協同作用，增強物聯網對公眾日常生活的滲透效果。

四是加強技術研究。物聯網與電信網技術融合過程中必然會出現各種問題，需要通過加強相關技術如傳感節點技術，無線網絡通信技術等的研究，增強物聯網與電信網的技術融合效果。相關單位要結合物聯網運行體系架構解決網絡信號傳輸、接收、存儲、處理等問題，不斷完善電信網服務質量拓展物聯網業務功能。

（三）無線通信技術在物聯網業務中的形式

以5G無線通信技術為例，探究電信無線通信網絡技術在物聯網中的應用。物聯網中5G無線通信網絡技術應用如下：

一是SDN/NFV技術應用。其中SDN技術功能在于實現網絡虛擬化，幫助物聯網數據中心實現流量優化控制。NFVS技術是網絡功能虛擬化，拓展軟件處理功能，幫助物聯網實現網絡設備成本控制，NFVS技術還可以增強物聯網設備功能資源分享靈活性。物聯網在實際使用時可以SDN技術與NFVS技術為基礎進行系統開發，構建虛擬網絡架構，優化物聯網內部系統配置從而提升物聯網的通信技術水平。

二是全頻段技術。5G無線通信網絡基礎在4G基礎上實現了主要工作頻段適用范圍拓展，增加物聯網網絡系統容量，顯著提高頻段資源開發利用效率，加快物聯網信息數據傳輸效率。現階段物聯網形勢下全頻段技術能夠促進天線設備小型化發展，改善無線通信網絡的天線效益，實現物聯網整體運行質量提升。

三是密集網絡技術。5G無線通信網絡技術應用為物聯網提供更多流量，通過密集網絡技術應用增強物聯網中網絡時間空間動態變化，增加網絡覆蓋廣度。密集網絡技術需要在室外設置大量天線提高無線通信網絡容量和網絡系統靈活性，通過密集網絡布置提高網絡各節點配合工作效率，提高網絡系統中信息傳輸效率和準確率。

（四）電信無線物聯網絡技術應用效果

2021年中國電信物聯網開放CTWing 5.0，該平臺具備設備管理、城市感知、端到端安全等能力，服務用戶數量超2.6億，連接物聯網設備數量超過6000萬，月均調用次數逼近200億，是世界上規模最大的窄帶物聯網服務平臺。中國電信物聯網能夠為用戶在車聯網、工業物聯網、公共事業行業提供服務，其自主研發的CTWing IoT OS系統具備強大網絡連接管理能力和云邊端系統能力，實現中國電信物聯網整體感知能力進一步提升。

以中國電信無線物聯網絡技術在電梯管理上的應用為例，探究電信物聯網絡技術應用效果。該案例中電信無線物聯網絡技術應用功能主要包括四點：

一是應急調度管理功能。應用電信無線物聯網絡技術的電梯管理系統能夠利用傳感識別裝置對電梯運行全過程中各項數據實施監控采集，并對物聯網感知層獲取的電梯信息進行精準識別處理，對電梯運行狀況進行分析評估，能在異?，F象發生時根據分析評估結果設計對應處理方案，能夠長期、高效、遠程管控電梯運行情況。當電梯突發異常情況時，電梯管理系統的應急控制中心能夠根據電子地圖對突發事故點進行精準定位跟蹤，通過應急資源調控和應急指令下達，最大程度上降低電梯問題的負面影響。

二是實時監控功能。電梯管理系統利用電信無線物聯網絡技術對電梯運行過程相關信息進行實時感知采集上傳，以便能夠在故障發生第一時間根據采集信息數據制定問題解決方案，提高電梯管理系統工作效率[4]。電梯管理系統中電信無線物聯網絡技術采集信息數據包括電梯基本信息如電梯運行參數，出廠信息等，電梯運行實時數據如電梯運行方向、到達樓層、運行狀態等，電梯異常信息如故障發生時的音頻視頻數據等。實時監控功能還能讓電梯管理系統在故障發生時自動報警，留存報警記錄，在故障結束后收集上傳問題解決時間，問題發生原因，檢修工作記錄等信息數據。

三是視頻監控功能。電梯管理系統能夠在電梯異常發生時調取電梯內部視頻影像，將其傳輸至應急控制中心，調度室管理人員和救援人員可以直觀觀察電梯轎廂內部真實情況，進而制定針對性更強、科學性更高的救援計劃。

四是決策分析功能。電梯管理系統對各項數據的采集、傳輸、存儲、記錄為日常管理和應急管理方案提供強大數據支撐，利用電信無線物聯網絡技術能夠對過往應急處理相關文字圖像視頻記錄進行保存，電梯管理人員與救援人員可根據以往應急處理記錄制定出類似安全事故處理方案，提高電梯應急處理工作效率。

（五）電信無線通信網絡技術應用效率提升策略

由于無線通信網絡是物聯網運行的基礎設施，為保證物聯網中無線通信網絡技術應用效率需要加強無線通信網絡的運維管理工作，其工作重點主要包括三部分：

一是加強網絡兼容性管理。隨著網絡技術發展，原有物聯網接入設備與無線通信網絡之間匹配度降低，部分物聯網接入設備不能與無線通信網絡順利連接，影響物聯網運行效率。例如：部分支持4G網絡的手機與5G網絡連接效果差，不能及時上傳數據信息，對應用物聯網的智能家居下達指令時會出現執行效果不佳的情況。為保證物聯網接入設備能夠適應無線通信網絡運行環境發揮自身作用，需要加強網絡兼容性管理，可以對現有設施進行技術改造以完善其網絡連接功能，保證改造后設施設備能夠為無線通信網絡流暢運行提供良好保障，還可以根據無線通信網絡兼容性問題關聯點設計新型移動終端設施設備，提高無線通信網絡信息傳輸安全，優化無線通信網絡運行環境。

二是完善數據信息傳輸方案。首先，根據無線通信網絡建設流程，在前傳、中傳、回傳網絡部分增加運行維護管理資金資源投入，對無線通信網絡信號強度、數據信息傳輸速率進行嚴格監測，保證無線通信網絡能夠維持良好平穩運行狀態。其次，在無線通信網絡使用階段，對無線通信網絡中數據信息交換傳輸、業務拓展等內容進行針對性管理，提高無線通信網絡服務質量，在網絡連接、信號強度、傳輸速率等方面制定對應管理計劃。最后，在提高無線通信網絡整體運行管理效果時，可以對物聯網應用的無線通信網絡結構進行優化，通過對物聯網網絡層次進行縮減，增強無線通信網絡擴展性。應用無線通信網絡技術時，可以與防火墻技術等防護技術配合作用增強無線通信網絡信息傳輸安全[5]。

三是加強網絡安全性建設。安全性建設能夠對物聯網運行過程中可能遇到的網絡安全風險提前做好風險防范，做好安全風險管理應急預案，強化安全防護體系建設。無線通信網絡安全性建設除聯合防護技術共同作用外，還可以通過加強網絡信息傳輸過程動態監管，對信息數據交互過程中出現的異?，F象進行風險識別，及時處理清除異常數據，保證移動終端與網絡端連接通道安全穩定。

五、結束語

物聯網在現代經濟社會中應用越來越廣泛，為保證物聯網業務開展過程中不受無線通信網絡限制，需要加強電信無線通信網絡技術應用研究，增強無線通信網絡技術與物聯網技術的融合程度，提高無線物聯網應用覆蓋廣度，優化無線物聯網業務開展路徑，提高無線物聯網智能管理控制水平，增強無線物聯網產業活力。

作者單位：劉松茂? ? 中國聯合網絡通信有限公司廣州市分公司

何蕾? ? 廣東省輕工業技師學院

參? 考? 文? 獻

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