LTE與物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)研究分析

彭 麗，張純波

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司 山東分公司，山東 濟南 250101）

引 言

隨著視頻監(jiān)控、語音應(yīng)用等業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)高速處理和傳輸能力面臨著新的挑戰(zhàn)，各類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將占用越來越多的移動寬帶資源。傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)使得早期物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展遇到瓶頸，而 LTE 技術(shù)的出現(xiàn)，為物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展提供了網(wǎng)絡(luò)保證。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)包含兩層含義 ：一是物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò) ；二是其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)即通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。在業(yè)界，物聯(lián)網(wǎng)大致被公認為有三個層次 ：底層是用來感知數(shù)據(jù)的感知層，第二層是數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)層，最上面則是內(nèi)容應(yīng)用層。

2 LTE技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合

物聯(lián)網(wǎng)的終端為發(fā)送和接收數(shù)據(jù)（普通數(shù)據(jù)、音頻、視頻等），需要以某種方式進行連接。LTE 作為新的移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以其覆蓋范圍廣、網(wǎng)絡(luò)部署方便、建設(shè)成本低、高速移動性等優(yōu)勢，可為物聯(lián)網(wǎng)終端提供一種方便接入、活動接入的連接方式。物聯(lián)網(wǎng)在實現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備的通信（M2M）時， 主要依靠具有標記、地址號碼和傳感功能的RFID。設(shè)備本身不具有感知功能，但可利用支持RFID 技術(shù)的智能終端了解設(shè)備所處的環(huán)境，從而更好地實現(xiàn)對設(shè)備的數(shù)據(jù)讀取、狀態(tài)監(jiān)控和遠程遙控等諸多業(yè)務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)中的 UHF 頻段的RFID 技術(shù)通過電場來傳輸能量，抗干擾性較差，且讀寫終端的位置相對固定，有效距離一般小于10 m。頻譜效率高、通信容量大、移動性強的LTE 技術(shù)，可提供大量可移動的讀寫終端，并將每個終端編號，即可實現(xiàn)方便高效的M2M。物聯(lián)網(wǎng)的各類應(yīng)用將通過LTE 終端的普及和推廣得到迅速的發(fā)展，最終實現(xiàn)LTE 這種先進移動通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合。

3 基于LTE的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

基于LTE 的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)分為三部分 ：物聯(lián)網(wǎng)服務(wù) / 應(yīng)用中心，LTE 傳輸網(wǎng)絡(luò)和綜合接入網(wǎng)絡(luò)。

物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)/ 應(yīng)用中心，包含對象命名服務(wù)器（ONS）、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和內(nèi)部中間件。ONS 用于對相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器定位，類似于互聯(lián)網(wǎng)中的DNS。物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器對外界提供統(tǒng)一的可伸縮的數(shù)據(jù)和服務(wù)器接口，使外界讀取物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)和實現(xiàn)各種應(yīng)用。內(nèi)部中間件則提供物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和LTE 核心網(wǎng)絡(luò)之間的接口，用于收集物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和保證防火墻安全。

LTE 傳輸網(wǎng)絡(luò)，主要負責(zé)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備見數(shù)據(jù)的可靠傳輸， 作用類似于傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的互聯(lián)網(wǎng)，主要包括eNB 和移動管理實體。移動管理實體中的網(wǎng)關(guān)設(shè)備適合將多種接入手段整合在一起，統(tǒng)一接入到電信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備，網(wǎng)關(guān)可滿足局部區(qū)域短距離通信的接入需求，實現(xiàn)與公共網(wǎng)絡(luò)的連接，同時完成轉(zhuǎn)發(fā)、控制、信令交換和編解碼等功能，而終端管理、安全認證等功能保證了物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的質(zhì)量和安全。

綜合接入網(wǎng)絡(luò)可以使得各種類型的外部終端接入物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，以獲得物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)關(guān)控制物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。綜合接入網(wǎng)絡(luò)可通過具有讀寫器、中間件功能的智能站，把無線傳感網(wǎng)接入LTE 系統(tǒng)。也可以把讀寫器、中間件直接集成到LTE 終端中，利用非常普及的各類LTE 終端，增加收集標簽的地域范圍、查詢和更新 EPC-IS 服務(wù)器產(chǎn)品信息。

結(jié) 語

LTE 技術(shù)可以為物聯(lián)網(wǎng)提供更好的無線承載。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 融合技術(shù)、如何合理地整合、挖掘、智能處理海量數(shù)據(jù)、模型優(yōu)化等問題還有待解決，從而使融合后的網(wǎng)絡(luò)更具穩(wěn)定性和高效性。