LTE無線通信技術和物聯網技術的結合與發展

易云山，詹 行，朱大龍

（1.網絡通信與安全紫金山實驗室，江蘇 南京 211111；2.南京星思半導體有限公司，江蘇 南京 211111）

0 引 言

物聯網（Internet of Things，IoT）技術充分融合了“互聯網+”的優勢，使人們生活更加智能化、家居環境更加舒適，極大程度地提升了家居工業化的自動化技術水平，為智能化建筑行業的不斷發展提供了技術支持。與此同時，無線通信技術的出現促進了物聯網行業的持續升級。在眾多的無線通信技術中，長期演進（Long Term Evolution，LTE）技術能夠在一定程度上解決物聯網發展階段出現的碎片化難題，打破時間與空間限制，大大提升了網絡運營效率，對推動我國信息技術行業的發展和打造智能化建筑、智能化家居環境有著重要作用。

1 LTE無線通信技術與物聯網技術

1.1 LTE無線通信技術

LTE無線通信技術是3GPP組織制定的通用移動通信系統（Universal Mobile Telecommunications System，UMTS）技術標準長期演進的產物，其通過一種正交頻分多址（Orthogonal Frequency Division Multiple，OFDM）/頻分多址（Frequency Division Multiple Access，FDMA）通信系統完全代替常規的通信系統，最大化彰顯無線通信技術的競爭優勢，進而大大提高了無線通信系統的信息傳輸效率和數據處理效率。在我國科學技術不斷發展的背景下，目前人們主要使用的技術為4G通信技術和5G通信技術。其中5G技術憑借著自身較快的通信信息傳輸效率、較高的頻譜傳遞效率、穩定的信息呼叫效果以及敏捷的系統部署優勢等，實現了在不同領域的廣泛運用，為未來智能化信息社會建設和國家信息網絡的可持續發展提供重要技術支撐。

1.2 物聯網技術

信息化時代背景下，IoT技術在人們生活中的應用程度不斷加深、應用范圍不斷擴大。物聯網是時代發展的產物，其最大優勢是能將現實生活中的不同事物借助網絡平臺實現全面融合。隨著我國物聯網行業的快速發展，將用戶端信息數據滲透到不同產品中，進而通過優化實現數據信息實時傳遞和通信。物聯網技術是互聯網技術的重要拓展應用，而互聯網技術是物聯網技術發展的重要載體，二者的有機結合可以促進物聯網信息技術的持續升級，對信息化社會的發展帶來積極影響[1]。

2 LTE無線通信技術與物聯網技術的有機結合與發展

建立嚴格的服務質量（Quality of Service，QoS）管理機制，在極大程度上保證當前運營商的運營效率，并且加快信息的傳輸速度，進一步增強無線通信系統的應用價值。IoT技術屬于其中非常關鍵的要點，對無線通信技術的進一步發展起到了積極的推動作用，IoT技術的出現能夠豐富LTE無線通信技術的信息來源。IoT技術與LTE無線通信技術的融合并非絕對完美，對此需要融入不同類型的云計算技術，提高兩者之間的適配性[2]。例如，在許多物流服務企業中可以看到LET無線通信技術和IoT技術的一體化應用，對企業物流各個環節的數據信息進行嚴格的監督和跟蹤，一旦發現質量問題，就可以及時檢查和改善物流工作各環節中存在的質量問題，進而提高物流服務行業的經營效益。各個企業在發展過程中通過使用LTE無線通信技術和IoT技術，能夠對各項商品的生產、檢驗以及最終的銷售流通等情況進行全面了解，從中發現存在的漏洞、缺陷等，及時制定相關的解決方案，從而實現長久發展[3]。

隨著LTE無線通信技術與IoT技術的一體化發展，二者的全面融合對促進智能化社會發展等提供了積極的支持。利用相關技術的有效融合，能夠對眾多行業產生不容忽視的積極影響，促進企業經營管理模式升級、管理理念改革以及管理策略的持續優化等。針對交通運輸領域的發展而言，交通管理部門可以通過LTE無線通信系統技術與IoT技術的共同作用對車輛實施動態性監測，由此大大降低交通安全風險的發生率。在LTE無線通信技術和IoT技術的支持下，能夠幫助企業及時解決經營管理層面出現的問題，執行科學的信息標準化管理模板，減少企業日常管理成本，提高企業的經營效益，確保企業朝著現代化、智能化方向發展[4-6]。

目前，IoT技術與LTE無線通信技術在融合過程中仍存在較多問題，在開展技術融合時需要注意以下2個方面的問題。一方面，將云計算技術充分融合到LTE無線網絡業務管理系統和物聯網業務管理系統，由此促進二者互相滲透融合，確保實現全面發展；另一方面，要不斷深入研究LTE無線通信技術和物聯網技術與無線多發射多接收天線技術、射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）融合技術、多模與重構融合技術的結合，不斷完善融合技術體系，彰顯出較強的經濟價值與社會效益。

隨著LTE無線通信技術與IoT技術的全面融合，要不斷加大對物聯網特殊應用模型的基礎研究和應用開發，優化無線通信業務網絡，進而不斷提高相關應用性能。

3 LTE無線通信技術與物聯網技術的應用分析

3.1 在智慧城市建設中的應用

對于我國智慧城市的發展而言，將LTE無線通信技術與城市物聯網系統建設全面結合，創建全方位的無線監控系統，從而實現對智慧城市應用情境的動態監測與管理。與此同時，還能動態監測空氣污染指數等生態環境質量指標，對促進智慧交通城市的發展、生態環境文明工程建設等發揮積極作用。在目前的技術支持下，采用藍牙、ZigBee以及Wi－Fi等無線技術實現網絡間數據傳輸，但在覆蓋范圍與距離上的限制較為突出，在構建智慧城市過程中對于各項智能家居指令執行等的時效性明顯不足[7]。在LTE無線通信技術與IoT技術的有機結合與互動應用下，采用無線分頻多址技術作為OFDM/FDMA和多輸入多輸出（Multi Input Multi Output，MIMO）技術的無線空間傳輸接口，可以有效提高無線數據傳輸效率，提升物聯網通信傳輸能力。在IoT技術的廣泛應用下，現代智慧城市內部場景監控管理系統將不斷完善，有利于推動智慧城市實現綠色安全、高效節能發展[8]。

3.2 在智能電網建設中的應用

在國家智能電網項目建設實施過程中，需要采用一種簡化的電網端口遠程無人管理方式，實現電網覆蓋端的精細化流程管理和電網智能化流程管理。在用戶側安裝1臺智能電表，在遠程平臺開展實時自動抄錄電表檢測業務，并對抄表服務軟件的情況進行實時檢測，最終將所有的網絡監測數據全部匯集整理到電力網絡監控終端管理平臺。通過設計構建集成化電力信息網絡監管數據控制分析系統，全面跟蹤分析電力系統的流量，對智能動力電網網絡結構和電力用戶端進行實時調整，從而有效提高我國電力系統能源利用率和電網供應服務質量。隨著我國智慧城市電網覆蓋范圍的不斷擴大和智能電網網絡結構的不斷優化、更新和調整，LTE技術與智能物聯網等新技術的有機結合和應用將在我國智能電網體系的建設和發展中發揮重要的引領作用，提高我國智能動力電網系統運行設備維護管理效率，確保智能供電系統的可靠性[9]。

3.3 在智能家居中的應用

在現代智能家居快速發展的社會背景下，為了滿足人們日益增長的物質文化需求和精神需求，智能家居業也呈現出快速發展趨勢，各種新型智能家居用品的廣泛應用為人們的日常生活、工作學習帶來了許多方便。例如，用戶可以使用小型智能咖啡機根據個人喜好自行選擇調節1杯符合口味的咖啡，同時還能隨時通過一系列控制按鍵進行操作或通過手機語音自動控制系統發布命令，對智能咖啡機中的溫度比例進行實時自動控制。IoT技術是實現智能家居核心功能的一項關鍵技術，特別是在LTE無線通信網絡技術的支持下，可以將智能家居用品全部智能化連接到一個無線網絡中，從而實現對智能家居產品的遠程控制，提高人們家居生活的便捷性和舒適性[10]。

4 結 論

綜上所述，LTE無線通信技術與IoT技術的融合是時代發展的必然趨勢，二者的有效融合不僅能為人們提供更加優質的無線物聯網通信服務，還能為用戶提供快速穩定的無線網絡，給人們的日常生活工作帶來極大的便利。