LTE無(wú)線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展
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[摘要]對(duì)云計(jì)算以及物聯(lián)網(wǎng)科技的結(jié)合和發(fā)展進(jìn)行論述，對(duì)業(yè)務(wù)形態(tài)的特殊性進(jìn)行綜合和分析，針對(duì)lte寬帶無(wú)線技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算領(lǐng)域的運(yùn)用，當(dāng)前已經(jīng)有了參照的標(biāo)準(zhǔn)，但是在實(shí)際運(yùn)行中有著諸多的課題需要去論證。通過(guò)對(duì)云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)科技形態(tài)的分析，希望能夠?qū)⑽锫?lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)的未來(lái)進(jìn)行拓展，為智能化物聯(lián)網(wǎng)科技開(kāi)辟?gòu)V闊的未來(lái)。
[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng)科技；云計(jì)算基數(shù)；智能化科技
LTE作為3G演進(jìn)技術(shù)，在國(guó)際學(xué)術(shù)交流中一直是熱議的話題。在頻譜帶寬下，經(jīng)過(guò)了峰值速率的測(cè)試，可以提供下行326MBIT/S的峰值速率。這種巨大的性能優(yōu)勢(shì)，帶動(dòng)了無(wú)線通信系統(tǒng)中火熱的技術(shù)，使得LTE在正交頻分復(fù)用的技術(shù)下，形成了信道的若干個(gè)分支，可以實(shí)現(xiàn)告訴數(shù)據(jù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，采用低速的子數(shù)據(jù)流進(jìn)行信道的傳輸，并經(jīng)過(guò)二調(diào)度器，將無(wú)線資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)度，無(wú)線信道的使用，更加有效率，更加靈活，適用于物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的小數(shù)據(jù)包，在線業(yè)務(wù)和高頻詞的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，例如可以解決WCDMA和GSM未代表的2G和3G技術(shù)要求。經(jīng)過(guò)小數(shù)據(jù)包在線業(yè)務(wù)的固定帶寬的數(shù)據(jù)承載，使得在線業(yè)務(wù)最終使用了頻譜速率較低的數(shù)值，解決了一些技術(shù)瓶頸問(wèn)題。傳統(tǒng)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸帶額需求，使得早起的物聯(lián)網(wǎng)被應(yīng)用在部署的范圍內(nèi)，應(yīng)用的領(lǐng)域包含了物聯(lián)網(wǎng)終端、移動(dòng)通信終端等。使得端到端的新型物聯(lián)網(wǎng)在基礎(chǔ)的承載的網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)了終端的融合，而LTE無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)使得這一切成為了可能。
1物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算
物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，采用的是物與物聯(lián)合的方式，從物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和核心部分，將互聯(lián)網(wǎng)加以拓展和延伸，經(jīng)過(guò)延伸和擴(kuò)展之后的物品之間，實(shí)現(xiàn)了通信和信息的交換[1]。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)射頻的識(shí)別，全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、紅外感應(yīng)器等，按照約定的協(xié)議，把互聯(lián)網(wǎng)和物品相連接，進(jìn)行信息的通信和交換，實(shí)現(xiàn)了對(duì)物品的智能化定位、跟蹤、監(jiān)控和識(shí)別。在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的延伸。是對(duì)傳統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行突破，采用自動(dòng)化控制的方式，實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱的信息的控制。在不同的行業(yè)中，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的相互合作和協(xié)調(diào)，經(jīng)過(guò)對(duì)傳統(tǒng)行業(yè)的本質(zhì)的突破，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的基本模塊的革命。從谷歌開(kāi)始，對(duì)于云計(jì)算的概念，許多的組織從不同的研究領(lǐng)域進(jìn)行了定義。關(guān)于云計(jì)算的定義如今已經(jīng)有了上百種。核心的思想就是將大量的網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算和資源的處理加以統(tǒng)一調(diào)度和管理，構(gòu)成資源池，按照需求向用戶提供服務(wù)。當(dāng)前較為權(quán)威的云計(jì)算的定義，是建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的計(jì)算方式，是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)自治、異構(gòu)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)和個(gè)人提供計(jì)算信息的計(jì)算機(jī)活動(dòng)。通過(guò)白皮書(shū)對(duì)云計(jì)算進(jìn)行定義，認(rèn)為云計(jì)算包括互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)形式的應(yīng)用，運(yùn)用數(shù)據(jù)中心的軟硬件的設(shè)施，經(jīng)過(guò)量入為出的方式，提供給組織內(nèi)部的數(shù)據(jù)中心，這種方式不對(duì)公眾開(kāi)放。經(jīng)過(guò)對(duì)云的定義的側(cè)重，采用虛擬技術(shù)為核心的規(guī)模經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)的方式，用大量的計(jì)算資源，以互聯(lián)網(wǎng)為載體，構(gòu)成了IT資源池，按照用戶的需求，提供動(dòng)態(tài)的虛擬化的IT服務(wù)，這種服務(wù)是可伸縮的。在云計(jì)算的模式下，不同的種類的IT服務(wù)，按照用戶的需求動(dòng)態(tài)構(gòu)建和維護(hù)，用戶采用量入為出的方式，對(duì)于可利用資源進(jìn)行費(fèi)用的支付[2]。
2物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)模型
物聯(lián)網(wǎng)的主流數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)模型，對(duì)于當(dāng)前的數(shù)據(jù)包的頻率、大小、配置的范圍、終端密度等，都采用了真實(shí)的業(yè)務(wù)模型的分析方法。會(huì)話中業(yè)務(wù)被氛圍大小不同的數(shù)據(jù)包。配置的范圍包含了業(yè)務(wù)配置的覆蓋場(chǎng)景，移動(dòng)性表示業(yè)務(wù)不是靜止的。終端的密度表示了每個(gè)平方公里的M2M的終端的數(shù)目。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)包的分析進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)形態(tài)規(guī)律和網(wǎng)絡(luò)壓力的論證，得到了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)模型。
3LTE無(wú)線通信系統(tǒng)適配物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)模型
采用LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，采用前段自自組織網(wǎng)絡(luò)結(jié)合形成無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)圖，采用物理網(wǎng)控制機(jī)和傳感器，通過(guò)自自組織網(wǎng)絡(luò)，對(duì)局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳感器的疊加，把LTE無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，作為網(wǎng)關(guān)接入，將數(shù)據(jù)流在自組織網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行LTE網(wǎng)絡(luò)的傳輸，產(chǎn)生較大負(fù)荷的小包，運(yùn)用高頻次的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，形成物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線傳感器的網(wǎng)絡(luò)壓力[3]。由于LTE技術(shù)，采用的是正交頻分復(fù)用的OFDM技術(shù)，將信道分成若干個(gè)正交子信道，將告訴數(shù)據(jù)流，轉(zhuǎn)換為低速的子數(shù)據(jù)流，調(diào)整到每個(gè)子信道上，進(jìn)行相應(yīng)的傳輸，通過(guò)層二調(diào)度器，將無(wú)線資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)度，利用LTE技術(shù)，使得物聯(lián)網(wǎng)的小包在常用的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中形成可能，根據(jù)協(xié)議層進(jìn)行細(xì)致的分析，調(diào)整參數(shù)并加以優(yōu)化。從核心網(wǎng)的角度，手機(jī)也可以通過(guò)NAS消息，采用重新建立QCI的無(wú)線承載的方式，進(jìn)行傳輸，定義相應(yīng)的3GPP，通過(guò)S1消息，將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線承載接入。LTE系統(tǒng)的核心網(wǎng)沒(méi)有對(duì)機(jī)制進(jìn)行主動(dòng)的釋放，采用數(shù)據(jù)檢測(cè)的方式可以進(jìn)行鏈路的釋放。在接入網(wǎng)絡(luò)消息或者UE之后，通過(guò)NAS進(jìn)行核心網(wǎng)的消息的釋放，UE和核心網(wǎng)的NAS層，都保持了ATTACH狀態(tài)，保存了IP地址，實(shí)現(xiàn)了常在線的釋放鏈路的鏈接。從接入網(wǎng)的角度看，按照核心網(wǎng)的QCI參數(shù)進(jìn)行了無(wú)線參數(shù)的相應(yīng)配置，由于LTE用戶的傳輸，通過(guò)共享信道的資源的適配，在資源的占用率山夠可以達(dá)到最優(yōu)。經(jīng)過(guò)接入網(wǎng)的核心參數(shù)配置，無(wú)線參數(shù)，由于LTE用戶面的傳輸是通過(guò)適配信道的同鄉(xiāng)，最終得到了一定的資源，進(jìn)入DRX周期，進(jìn)入省電模式之后，將不同的業(yè)務(wù)的應(yīng)用層的也餓無(wú)模型進(jìn)行參數(shù)得調(diào)整，又花了DRX周期的參數(shù)，配置UE[4]。使用OFDM，LTE在共享資源的運(yùn)用上，使用層二調(diào)度器來(lái)進(jìn)行資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度，理論上，上層沒(méi)有進(jìn)行信令政策的釋放，但不會(huì)影響到空口的資源，調(diào)度器和RRC在系統(tǒng)的優(yōu)化上，采用視頻、游戲和語(yǔ)音等方面的業(yè)務(wù)形態(tài)的定義，采用建立在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的高頻次、常在線的業(yè)務(wù)形態(tài)，分析建立在物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的特殊業(yè)務(wù)模式形態(tài)，對(duì)于參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提出相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)形態(tài)。
4結(jié)語(yǔ)
物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)形態(tài)的分析，是將LTE系統(tǒng)，按照各種物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)模型加以優(yōu)化，能夠保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的前提下，進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的順利承載。在3Gpp的QCI基礎(chǔ)上，沒(méi)有對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的確定，多種3Gpp的QCI，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的業(yè)務(wù)形態(tài)沒(méi)有進(jìn)行定義，但是如果完全按照協(xié)議加以實(shí)現(xiàn)，通過(guò)3GPP的自定義的位域，可以抽象出很多普通的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包含語(yǔ)音業(yè)務(wù)等。而2G和3G技術(shù)已經(jīng)隨著科技的發(fā)展，達(dá)到了一定的瓶頸，在移動(dòng)通信LTE技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，可以為物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供服務(wù)，提供穩(wěn)定的無(wú)線承載。
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作者：張波 單位：河南省信息咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究有限公司