LTE无线通信技术和物联网技术的结合与发展

易云山，詹 行，朱大龙

（1.网络通信与安全紫金山实验室，江苏 南京 211111；2.南京星思半导体有限公司，江苏 南京 211111）

0 引 言

物联网（Internet of Things，IoT）技术充分融合了“互联网+”的优势，使人们生活更加智能化、家居环境更加舒适，极大程度地提升了家居工业化的自动化技术水平，为智能化建筑行业的不断发展提供了技术支持。与此同时，无线通信技术的出现促进了物联网行业的持续升级。在众多的无线通信技术中，长期演进（Long Term Evolution，LTE）技术能够在一定程度上解决物联网发展阶段出现的碎片化难题，打破时间与空间限制，大大提升了网络运营效率，对推动我国信息技术行业的发展和打造智能化建筑、智能化家居环境有着重要作用。

1 LTE无线通信技术与物联网技术

1.1 LTE无线通信技术

LTE无线通信技术是3GPP组织制定的通用移动通信系统（Universal Mobile Telecommunications System，UMTS）技术标准长期演进的产物，其通过一种正交频分多址（Orthogonal Frequency Division Multiple，OFDM）/频分多址（Frequency Division Multiple Access，FDMA）通信系统完全代替常规的通信系统，最大化彰显无线通信技术的竞争优势，进而大大提高了无线通信系统的信息传输效率和数据处理效率。在我国科学技术不断发展的背景下，目前人们主要使用的技术为4G通信技术和5G通信技术。其中5G技术凭借着自身较快的通信信息传输效率、较高的频谱传递效率、稳定的信息呼叫效果以及敏捷的系统部署优势等，实现了在不同领域的广泛运用，为未来智能化信息社会建设和国家信息网络的可持续发展提供重要技术支撑。

1.2 物联网技术

信息化时代背景下，IoT技术在人们生活中的应用程度不断加深、应用范围不断扩大。物联网是时代发展的产物，其最大优势是能将现实生活中的不同事物借助网络平台实现全面融合。随着我国物联网行业的快速发展，将用户端信息数据渗透到不同产品中，进而通过优化实现数据信息实时传递和通信。物联网技术是互联网技术的重要拓展应用，而互联网技术是物联网技术发展的重要载体，二者的有机结合可以促进物联网信息技术的持续升级，对信息化社会的发展带来积极影响[1]。

2 LTE无线通信技术与物联网技术的有机结合与发展

建立严格的服务质量（Quality of Service，QoS）管理机制，在极大程度上保证当前运营商的运营效率，并且加快信息的传输速度，进一步增强无线通信系统的应用价值。IoT技术属于其中非常关键的要点，对无线通信技术的进一步发展起到了积极的推动作用，IoT技术的出现能够丰富LTE无线通信技术的信息来源。IoT技术与LTE无线通信技术的融合并非绝对完美，对此需要融入不同类型的云计算技术，提高两者之间的适配性[2]。例如，在许多物流服务企业中可以看到LET无线通信技术和IoT技术的一体化应用，对企业物流各个环节的数据信息进行严格的监督和跟踪，一旦发现质量问题，就可以及时检查和改善物流工作各环节中存在的质量问题，进而提高物流服务行业的经营效益。各个企业在发展过程中通过使用LTE无线通信技术和IoT技术，能够对各项商品的生产、检验以及最终的销售流通等情况进行全面了解，从中发现存在的漏洞、缺陷等，及时制定相关的解决方案，从而实现长久发展[3]。

随着LTE无线通信技术与IoT技术的一体化发展，二者的全面融合对促进智能化社会发展等提供了积极的支持。利用相关技术的有效融合，能够对众多行业产生不容忽视的积极影响，促进企业经营管理模式升级、管理理念改革以及管理策略的持续优化等。针对交通运输领域的发展而言，交通管理部门可以通过LTE无线通信系统技术与IoT技术的共同作用对车辆实施动态性监测，由此大大降低交通安全风险的发生率。在LTE无线通信技术和IoT技术的支持下，能够帮助企业及时解决经营管理层面出现的问题，执行科学的信息标准化管理模板，减少企业日常管理成本，提高企业的经营效益，确保企业朝着现代化、智能化方向发展[4-6]。

目前，IoT技术与LTE无线通信技术在融合过程中仍存在较多问题，在开展技术融合时需要注意以下2个方面的问题。一方面，将云计算技术充分融合到LTE无线网络业务管理系统和物联网业务管理系统，由此促进二者互相渗透融合，确保实现全面发展；另一方面，要不断深入研究LTE无线通信技术和物联网技术与无线多发射多接收天线技术、射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）融合技术、多模与重构融合技术的结合，不断完善融合技术体系，彰显出较强的经济价值与社会效益。

随着LTE无线通信技术与IoT技术的全面融合，要不断加大对物联网特殊应用模型的基础研究和应用开发，优化无线通信业务网络，进而不断提高相关应用性能。

3 LTE无线通信技术与物联网技术的应用分析

3.1 在智慧城市建设中的应用

对于我国智慧城市的发展而言，将LTE无线通信技术与城市物联网系统建设全面结合，创建全方位的无线监控系统，从而实现对智慧城市应用情境的动态监测与管理。与此同时，还能动态监测空气污染指数等生态环境质量指标，对促进智慧交通城市的发展、生态环境文明工程建设等发挥积极作用。在目前的技术支持下，采用蓝牙、ZigBee以及Wi－Fi等无线技术实现网络间数据传输，但在覆盖范围与距离上的限制较为突出，在构建智慧城市过程中对于各项智能家居指令执行等的时效性明显不足[7]。在LTE无线通信技术与IoT技术的有机结合与互动应用下，采用无线分频多址技术作为OFDM/FDMA和多输入多输出（Multi Input Multi Output，MIMO）技术的无线空间传输接口，可以有效提高无线数据传输效率，提升物联网通信传输能力。在IoT技术的广泛应用下，现代智慧城市内部场景监控管理系统将不断完善，有利于推动智慧城市实现绿色安全、高效节能发展[8]。

3.2 在智能电网建设中的应用

在国家智能电网项目建设实施过程中，需要采用一种简化的电网端口远程无人管理方式，实现电网覆盖端的精细化流程管理和电网智能化流程管理。在用户侧安装1台智能电表，在远程平台开展实时自动抄录电表检测业务，并对抄表服务软件的情况进行实时检测，最终将所有的网络监测数据全部汇集整理到电力网络监控终端管理平台。通过设计构建集成化电力信息网络监管数据控制分析系统，全面跟踪分析电力系统的流量，对智能动力电网网络结构和电力用户端进行实时调整，从而有效提高我国电力系统能源利用率和电网供应服务质量。随着我国智慧城市电网覆盖范围的不断扩大和智能电网网络结构的不断优化、更新和调整，LTE技术与智能物联网等新技术的有机结合和应用将在我国智能电网体系的建设和发展中发挥重要的引领作用，提高我国智能动力电网系统运行设备维护管理效率，确保智能供电系统的可靠性[9]。

3.3 在智能家居中的应用

在现代智能家居快速发展的社会背景下，为了满足人们日益增长的物质文化需求和精神需求，智能家居业也呈现出快速发展趋势，各种新型智能家居用品的广泛应用为人们的日常生活、工作学习带来了许多方便。例如，用户可以使用小型智能咖啡机根据个人喜好自行选择调节1杯符合口味的咖啡，同时还能随时通过一系列控制按键进行操作或通过手机语音自动控制系统发布命令，对智能咖啡机中的温度比例进行实时自动控制。IoT技术是实现智能家居核心功能的一项关键技术，特别是在LTE无线通信网络技术的支持下，可以将智能家居用品全部智能化连接到一个无线网络中，从而实现对智能家居产品的远程控制，提高人们家居生活的便捷性和舒适性[10]。

4 结 论

综上所述，LTE无线通信技术与IoT技术的融合是时代发展的必然趋势，二者的有效融合不仅能为人们提供更加优质的无线物联网通信服务，还能为用户提供快速稳定的无线网络，给人们的日常生活工作带来极大的便利。