LTE无线通信技术对物联网技术的支撑与发展

2016-08-29广西通信规划设计咨询有限公司

电子世界 2016年15期

广西通信规划设计咨询有限公司王倩

广西通信规划设计咨询有限公司王倩

随着信息化时代的来临，如今网络信息技术在各个领域得到广泛应用，并已经逐渐实现将物品与互联网连接的物联网技术。而LTE无线通信技术作为实现物联网技术的基础方式之一，其以覆盖面广、信息传播量大、传播速度快等优势在物联网技术中应用，受到人们的重视。本文主要分析了物联网技术的含义及NB-IOT技术的发展，阐述了LTE无线通信技术对物联网技术的支撑，并针对LTE无线通信技术在物联网技术中的应用及展望进行了研究和探讨。

物联网技术；LTE无线通信技术；NB-IOT

随着科技的进步，信息智能化生活模式逐渐受到人们的关注，而物联网技术作为实现智能化生活模式的方式之一，如何保证物联网技术实现广域、高效、快捷的应用成为人们考虑的重要问题［1］。LTE无线通信技术作为当前移动、电信、联通三大国内运营商的主要通信和网络技术，其覆盖面广、连接数大、移动性强、高速稳定，将为物联网发展提供无处不在、无时不在、安全高效的强大连接支撑。

1　物联网技术概述

物联网技术目前已经渗透到人们生活中的各个领域，并为人们的工作生活带来极大的便利。从智慧城市，例如照明、停车、交通等，都可以被连接并有效地管理；到移动健康，包括病人的诊断、病人情况的跟踪、各种环境监控；到家中水表、电表、煤气等远程的跟踪；到楼宇的安全及智能化、工业自动化的控制；再到零售商业及资产追踪...物联网是一个非常宽泛的概念。它是基于互联网技术而逐渐发展起来的新一代信息技术，是互联网技术的延伸和扩展，实现物品与物品之间、用户端与物品之间进行信息交换和通信。物联网技术主要是利用射频识别、红外感应器、全球定位系统等传感设备，依据既定协议，以网络信息技术为依托，达到控制物品的技术，实现智能化生活模式。

物联网发展，由于不同行业、不同场景个性化需求明显，技术实现上标准不统一，导致芯片、终端、网络、操作系统、应用平台等各方实现路径不一，存在严重的“碎片化”现象，制约物联网的发展。2016年6月16日，基于蜂窝的窄带物联网（NB-IoT）标准协议通过3GPP RAN的批准，成为基于标准化的物联网专有协议，终结了“碎片化”乱象，成为推动物联网产业新一轮高速发展的拐点。

NB-IoT构建于蜂窝网络，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗少、架构优等特点。它是3GPP R13阶段LTE的一项重要增强技术。NB-IoT的物理层设计大部分沿用LTE系统技术，如上行采用SC-FDMA，下行采用OFDM。高层协议设计沿用LTE协议，针对其小数据包、低功耗和大连接特性进行功能增强。核心网部分基于S1接口连接，支持独立部署和升级两种方式。NB-IoT可直接部署于LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

2　物联网技术业务类型

物联网技术通过传感器、控制器等设备，并以局域网为渠道，实现各个设备之间的连接和累加，随后与LTE无线通信网络联网，实现海量数据的高效传输。LTE无线通信技术能够将通过分解信息传输信道，使数据流能够高效快速传输［3］。此外，LTE无线通信技术主要采取被动释放方式，因此对于没有检测到的信息不能够主动释放，可以通过接收入网信息的方式释放信息。根据对当前物联网主流数据业务模型的分析，主要包括智能电表、智能零售、智能交通、远程医疗、环境监测与调控、智能家居等，不同业务类型的描述、数据包频率、数据包大小、终端密度（每平方公里M2M终端的数据）等均存在不同。物联网技术业务类型如表1所示。

表1　物联网技术业务类型

3　LTE无线通信技术为物联网提供有力支撑

原有物联网通常使用WiFi、蓝牙和ZigBee等几种主要的无线技术进行物与物的通信连接，它们大多基于本地部署，比如公司、家庭、学校、商场等场所，传输距离非常有限，仅仅适合室内环境使用。而物联网面向的是一个广袤的万物互联世界，这些技术暴露出越来越多的弊端。

表2　无线通信技术对比

随着智能城市、大数据时代的来临，无线通信将实现万物连接。物联网中物品连接范围和内容的规模爆发，使得WiFi等传统无线通信网络难以满足物联网广域、高数据量传输的要求，因此需要加强对高效无线通信技术的研究和应用。LTE无线通信技术是由3GPP组织制定的UMTS技术标准的演进，其主要是将频分多址OFDM/FDMA应用在空间接口方面，通过采用MIMO技术，提升数据量传输效率，相对于传统无线通信网络具有明显的优势。针对物联网的窄带LTE可进一步加强网络覆盖能力，降低系统复杂度，增强电池续航能力，提高网络覆盖密度。如今我国已经逐渐实现全民4G网络模式，窄带LTE无线通信技术也已经融入到4G网络的研究中，将为物联网提供广域、高效、海量的有力支撑。

4　LTE无线通信技术融合物联网技术中的展望

虽然近年来我国通信行业发展速度较快，但随着电信业务逐渐饱和，如今我国移动、电信、联通等三大运营商发展遇到了瓶颈，如何将电信业务发展到更多的领域，成为运营商考虑的重要问题。而物联网技术需要依据网络信息技术实现各项功能，LTE无线通信技术作为当前移动、电信、联通等三大运营商主要通信和网络技术，对于承载支撑万物互联有着先天优势。如今，随着标准的完善终结，我国三大运营商纷纷抢跑物联网，联通、电信先后宣布，2017年将实现NB-IOT网络的商用，并针对物联网终端的设置投入了大量的资金，以期利用物联网掀起信息化浪潮。可以预见，随着LTE无线通信技术与物联网技术的日渐融合，能够确保物联网信息安全性、标准化、经济性，从而推动物联网的规模化发展，并促进其自身得到有效提升。