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、語音應用等業(yè)務的迅速發(fā)展,網(wǎng)絡數(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)務的發(fā)展提供了網(wǎng)絡保證。
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 ;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)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應器等信息傳感設(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。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)絡層,最上面則是內(nèi)容應用層。
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)絡技術(shù),以其覆蓋范圍廣、網(wǎng)絡部署方便、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。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 / 應用中心,LTE 傳輸網(wǎng)絡和綜合接入網(wǎng)絡。
物聯(lián)網(wǎng)服務/ 應用中心,包含對象命名服務器(ONS)、物聯(lián)網(wǎng)服務器和內(nèi)部中間件。ONS 用于對相應的物聯(lián)網(wǎng)服務器和應用服務器定位,類似于互聯(lián)網(wǎng)中的DNS。物聯(lián)網(wǎng)服務器對外界提供統(tǒng)一的可伸縮的數(shù)據(jù)和服務器接口,使外界讀取物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)和實現(xiàn)各種應用。內(nèi)部中間件則提供物聯(lián)網(wǎng)服務器和LTE 核心網(wǎng)絡之間的接口,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,主要負責物聯(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)務的質(zhì)量和安全。
綜合接入網(wǎng)絡可以使得各種類型的外部終端接入物聯(lián)網(wǎng)服務器,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 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)絡更具穩(wěn)定性和高效性。