LTE无线通信技术与物联网技术的结合与应用探讨.pdf

科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald科技创新导报2022 NO.30 Science and Technology Innovation Herald智 能 智 造 与 信 息 技 术LTE无线通信技术与物联网技术的结合与应用探讨吕占杰（中国电子科技集团公司第五十四研究所 河北石家庄 050000）摘要：在信息化技术的快速发展背景下，LTE无线通信技术与物联网技术的结合成为主流，通过二者的有效结合，能极大提高数据传输质量与速率，更好地为社会服务。在国内智慧城市建设中，需要利用好信息技术来推动我国信息化产业的发展。本文从两种技术的概念出发，探究二者的结合点及应用，为推动各行业的快速发展提供可靠的技术支持。关键词：LTE无线通信技术 物联网技术 结合与应用 应用场景中图分类号：TN929文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)10(c)-0089-04Discussion on Combination and Application of LTE Wireless Communication Technology and Internet of Things TechnologyLYU Zhanjie(The 54th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Shijiazhuang,Hebei Province,050000 China)Abstract:In the context of the rapid development of information technology,the combination of LTE wireless communication technology and Internet of Things technology has become the mainstream.Through the effective combination of the two,the quality and rate of data transmission can be greatly improved to better serve the society.In the construction of domestic smart cities,we need to make good use of information technology to promote the development of Chinas information industry.Starting from the concept of the two technologies,this paper explores the combination and application of the two technologies to provide reliable technical support for promoting the rapid development of various industries.Key Words:LTE wireless communication technology;Internet of Things technology;Combination and application;Application scenario计算机技术与网络技术在社会各个领域得到有效的应用，这些技术的应用对人们的生产生活有着极为深刻的影响。将LTE无线通信技术与物联网技术结合在一起，能极大地提升数据传输量与传输速率，将其运用到具体行业与领域，能有效提升服务质量。LTE无线通信技术与物联网技术的结合与应用需注意扩展访问限制、改进限制与接入类别限制，确保二者结合的整体效果，满足实际应用需求，因此，本文的研究具有重要的理论与实践意义。1 LTE无线通信技术与物联网技术概述1.1 LTE无线通信技术LTE是3G向4G演变过程中的高科技通信技术，能对原有的2G与3G通信技术予以代替，LTE无线通信技术的核心是OFDM与MIMO，下载性能较高，且在20MHz的频谱宽带中能提供较高的运行速率，上行运行速率为50Mbit/s，下行运行速率为100Mbit/s。LTE无线通信技术可分为两个部分，分别为接入网E-UTRANDOI：10.16660/ki.1674-098X.2204-5640-9062作者简介：吕占杰（1988），男，硕士，工程师，研究方向为通信网络技术。89科技创新导报Science and Technology Innovation Herald2022 NO.30 科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald智 能 智 造 与 信 息 技 术与核心网EPC。管理实体、业务网关是EPC的组成部分，演进节点B组承接入网。LTE无线通信技术主要包括多载波（OFMD）技术、多天线（MIMO）技术、同步技术等，能满足用户的个性化需求，确保LTE无线通信技术的高效应用1。1.2 物联网技术互联网技术是物联网技术的基础，由红外感应、激光扫描等多种技术组成。物品与物品的连接是物联网技术连接与实现的关键，可在信息传输期间定位与监控物品。为不断满足人们的个性化需求，物联网技术也出现很多高频率、小规模的特殊业务数据模型。感知层、网络层与应用层共同组成物联网系统，能在应用中提供智能识别、定位、监控等多种功能。物联网技术在应用中，应用层能在物联网技术支持下为行业的智能化、信息化发展提供保障，同时也能实现信息资源的高效开发与利用，确保信息资源利用能实现低成本、高效率。物联网技术的网络层是实现物联网的基础，可优化与改进物联网应用特征，形成协同感知网络2。感知层则能具备全面的感知能力，能对低功耗等各类问题予以解决，同时也能确保技术应用的标准化与规范化。2 LTE无线通信技术与物联网技术的结合2.1 扩展访问限制接入率与接入的可靠性等是设备运行期间的重点，将LTE无线通信技术与物联网技术结合在一起，就要确保数据传输的高效性。当MTC设备在运行期间，输出数据的发送将被LTE技术允许延长时间后，这时就要对切入式阵列块（EAB）进行检查。对于一个模块中的EAB方案，在接入MTC设备常规接入时，接入等级需划分为09级，这样就要能将过载状态实现，在接入MTC设备后，可进行启动或者阻碍限制。MTC设备的接入等级限制在SI广播中存在，在广播信息中，设备可获取对应数据，是否需要随机接入则可根据接入等级进行确定，蜂窝网在EAB有效时，EAB周期信息这时就可以在广播中设置为MTC设备广播。在突发状况下，在系统中接入MTC设备，会对系统及设备造成一定影响，所以要将EAB信息及时更新。所有用户在网络选择EAB更新方案时，都要及时通知SI广播即将改变，通知方法为寻呼指示，按照这样的变化，对于规定的接入容量边界，SI广播可进行修改3。2.2 改进限制时间竞争的主动机制是改进限制的基层，接收端服务器的消息接收需通过发送端的设备发送实现，消息发送失败时，不再发送请求。在信道空闲还没有进入数据消息时，就要主动接入请求信息，并将信息发送到发送端设备，这样可以在网络上连接发送端。用户在使用智能电网计量系统时，就可以将形成的电能使用报告发送给电站，在月末时，智能电表就会主动发送请求，并在网络服务器上主动接入请求。智能电表在发送信息时，如果设备过多，会让信息在传输到基站过程中出现网络荷载，这样发送请求接入消息就会中断。当使用IBS网络方式时，就会检查网络状态，基站在网络容量空闲时，基站会向电表发送网络空闲信息。电表数据在没有发送时，需重新接入请求，从而让电表能与网络重新连接4。对于接入类别限制与扩展访问限制的补充为改进限制，可限制所有类型的MTC设备，在网络中改进限制过载控制方案有一定效果。与扩展访问限制相比较，发现接入类别限制也有明显优势，就是在接入请求发送过程中，网络不会出现多次连接失败的问题，且所需传输数据的设备可在系统中动态选择，这样可以对资源浪费与设备限制问题进行一定解决，且在需求端可让数据达到，MTC设备在接入时，整体时间有效减少，能降低成本支出。2.3 接入类别限制MTC设备在LTE技术中的应用其实对于设备的限制较高，可分为普通MTC设备与能够时间延迟的MTC设备两类。控制机制在普通MTC设备中，可使用ACB机制，在ACB机制中的MTC设备有一个或多个接入类。在系统信息块中存储ACB控制信息，禁止与允许是接入类的两个重要状态5，ac_BarringTime是信息模块禁止接入的两种存储信息，也是设备是否能与PRACH相连接的决定性因素；ac_BarringFactor可允许PRACH接入。3 LTE无线通信技术与物联网技术的应用场景3.1 智慧城市在智慧城市建设中，两种技术的结合发挥着重要作用。如上文提到的电能电表中就可将LTE无线通信技术与物联网技术结合在一起，打造智慧应用场景。在智慧城市建设中，除了智能电网之外，还能在全程范围内建设网络连接，将城市的每一个角落予以覆盖，可监控城市的每一个角落。在城市地铁、地下隧道等领域，通过LTE无线通信技术与物联网技术的结合，能实现对周围各类设施与设备的监控，同时还在空气污染指数的采集中发挥着重要作用，能为智慧城市的发展提供可靠支持。在智慧城市中，物联网所使用的技术有ZigBee、蓝牙等，能与无线通信进行有效连接，但由于能覆盖的区域较小，在传输期间距离不够长。所以，在两种技术的结合应用过程中，空OFDM/FDMA接口可确定为频分多址，为保证传输效率，可使用MIMO技术让智慧城市在不同的场景下都能有较强的通信能力6。在4G、5G的应用与普及下，可将4G、5G融入到LTE技术中，能保证物联网无线通信技术的传输速率与质量。90科技创新导报Science and Technology Innovation Herald科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald2022 NO.30 智 能 智 造 与 信 息 技 术例如，在智慧交通中，可以将两种技术结合在孕期，形成智慧交通系统。采集传感器在应用中，数据信息上报可每20s上报一次。为获取气象信息，可发送查询指令实现；交通信号灯的远程控制可在系统调试工具帮助下实现，其具体应用如图1所示。针对智慧交通实际情况，需合理选择智能网关与传感器，智能网关、无线节点分别为Mini4418与LTE LiteB，熟练分别为1个与3个。采集传感器、控制传感器、安防传感器分别为Sensor-A、Sensor-B、Sensor-C。在实际应用过程中，需对硬件进行正确连接，LTE无线节点程序可通过J-Flash ARM软件固化，将传感器节点接入到传感网络中，将网关与无线节点系统启动，对LTE网络进行创建，对节点入网进行正确观察。3.2 智能电网物联网技术在智能电网建设中也具有重要作用。在智能电网建设期间，简化端口接入方式的采用，能实现精细化、智能化管理，提升对覆盖端的管理质量与效率。为实现远程抄表业务，可使用智能电表，在为客户端现场的设备提供服务的同时，也能对设备进行检测。在网络终端平台汇集全部监测数据，然后，在对电力使用流量进行分析期间，可使用集成化信息监控控制系统调整智能电网结构与用户端的负荷，这样能保证电力系统具有稳定的、高效的电能供应水平。目前，物联网技术在智能电网中得到广泛运用，电表远程查抄基本实现，而且还能对设备的运行全过程进行有效监测，确保设备的稳定、安全运行7。将LTE技术与物联网技术结合，能提升智能电网的整体运行质量，强化对智能电网的维护，确保供电的安全与可靠。为对设备的物理位置信息进行有效掌握，可通过GIS监测系统的应用予以实现。在输变电监测系统中融合网络架构、定位装置等，确保信息在传输期间的连续性，保