LTE与物联网融合现状和发展研究.docVIP

LTE与物联网融合现状和发展研究 　　【摘要】文章首先分别介绍了物联网和LTE，然后对LTE与物联网的融合现状进行了分析，着重讨论了LTE技术与物联网技术融合的一种架构，并对两者融合的一些关键技术进行了阐述，最后对其未来发展作了展望。 　　【关键词】LTE 物联网 网络融合 　　1 引言 　　近些年来，移动通信技术有了很大的发展，尤其是LTE技术，正在被广泛运用，并有望在2013～2014年投入商用。LTE是由3GPP标准化的下一代蜂窝网络技术。此外，包含LTE-Advanced的IMT-Advanced 4G标准将提供一个全球平台，在这一平台上，将提供数据接入更快、漫游能力增强、整合了信息和宽带多媒体服务的下一代交互移动服务。LTE系统的主要性能需求包括峰值速率和峰值频谱效率、小区吞吐量和频谱效率、语音容量、移动性和小区覆盖、用户面时延和控制面时延。 　　随着计算机技术、微电子技术、通信网络和人机交互的迅速发展，人们的注意力逐渐从原来的网络连接服务转移到无所不在的信息服务。基于这一转变，物联网迅速发展。传统因特网是面向人与人的连接，而物联网是面向大量物体（设备）的连接，即物联网涵盖更大范围的连接；因特网和通信网络关注信息的传输，而物联网关注信息服务。 　　将传感器网络、因特网、通信网（有线或无线）和云计算平台结合在一起，物联网能够感知、识别和控制物质环境。无线通信网络成为物联网的基础承载网络，移动通信终端也可实现与物联网终端的融合。但传统的无线通信网络无法满足物联网对数据传输的需求，而LTE具有高的频谱利用率、宽带宽和大覆盖范围的特点，在一些没有有线连接的场景下，LTE是一种很好的无线备选方案。因此，研究物联网和LTE的融合及其关键技术具有重要的意义。 　　2 物联网与LTE 　　2.1 物联网 　　物联网，是指由多个具有更透彻感知能力的传感器形成的自组织、智能化多传感器网络体系（信息获取），再辅以智能化的计算（信息处理）与泛在的互联技术（信息传输与共享）支撑，从而实现信息的汇聚、协同整合、泛在聚合、交互共享、智能处理等过程，最终构建成物物互联的综合智慧网络[1]。 　　物联网的行业应用涉及智能电网、智能交通、电子政务、智能消防、工业监测、远程医疗、绿色农业等多个领域，大大提高了传统产业的效率，它所带来的产业价值比互联网大30倍。物联网包含了丰富的技术，其中，最为核心的有三部分：前端的透彻感知技术、中端的泛在接入技术和后端的智能处理技术，分别对应物联网分层架构（图1）中的智能感知层、泛在接入层和个性应用层的关键技术[2]。 　　智能感知层主要负责数据的识别和采集，包括RFID、条形码、传感器、GPS/GIS等设备。泛在接入层包括传感网和无线/有线接入技术、广电网等。无线/有线接入网技术包括传统的2G/3G移动通信网、无线局域网（Wi-Fi）、互联网等技术，重点解决如何将传感器网接入核心网。感知层和物理层是物联网的基础，而要实现对物体的智能化管理、达到真正的“物物相联”，还有赖于对数据、信息进行智能化分析和处理的平台应用层。这方面的主要技术有云计算技术、数据挖掘技术、云存储技术和异源异构数据的整合技术等。 　　2.2 LTE 　　LTE作为新一代无线通信技术，着重于提高网络速率、增大网络容量和覆盖范围。LTE设计目标如下： 　　（1）通信速率：下行峰值速率为100Mb/s，上行为50Mb/s。 　　（2）频谱效率：下行链路为5b/s/Hz，3～4倍于HSDPA；上行链路为2.5b/s/Hz，2～3倍于HSUPA。 　　和以往的通信技术相比，LTE大幅提高了对传输速率和频谱效率的要求[3]。它采用了以下两大技术： 　　（1）正交频分复用技术（OFDM）。OFDM是无线环境下的一种高速传输技术。它的主要思想是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，把高速数据信号转换成并行的低速子数据流，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，且各子载波并行传输。OFDM与一般的频分复用的主要差别在于其不同载波的频谱可以相互交叠，因此可以获得较高的频谱利用率。 　　（2）多输入多输出（MIMO）。MIMO技术是指发送机和接收机同时采用多个天线。其目的是在发送天线与接收天线之间建立多路通道，在不增加带宽的情况下，成倍改善用户的通信质量或提高通信效率。其实质是为系统提供空间复用增益和空间分集增益，空间复用技术可以提高信道容量，而空间分集则可以增强信道的可靠性、降低信道误码率。 　　3 LTE与物联网的融合分析 　　3.1 LTE与物联网的融合架构 　　文献[4]提出了一种基于LTE技术的物联网架构，如图2所示。整体结构可分为三部分：物联网服务/应用中心、LTE传输网络和物联网设备网络。物联网服务/应用中心是由对象命名服务器（ONS）、物联网服务器和内部