LTE技術下的物聯網過載控制系統設計與應用

陶偉

摘要 利用不斷完善的LTE技術對過載物聯網控制系統的應用和設計進行分析，基于物聯網結構體系分析LTE技術，探討訪問擴展限制、物聯網過載問題、接入類別限制等提出解決方案。本文分析的系統可以利用接收端給發送端傳輸錯誤請求，從而實現重新傳遞，避免互聯網下數據發送過量，從而保證物聯網業務快速進行，為物聯網的發展提供參考。

【關鍵詞】物聯網 長期演進技術 過載控制系統

物聯網是通過終端智能技術、傳感無線技術、通信技術等進行建立的，它是結合了多種技術，來提高網絡的服務范圍。隨著網絡技術在社會生產中的廣泛使用，也為擴展移動通信業務提供了發展空間。人們對信息傳遞速率和網絡質量有了更高的要求，特別是在監控視頻和數據移動傳輸中，需要具有高速的無線信息通信系統。凡是處于3G和2G環境下無法滿足這些要求，而LTE技術在不斷的改進中，為移動物聯網通信解決了這些。所以，本文將會針對物聯網使用LTE視乎設計過載控制系統和應用進行分析。

1 基于LTE技術的網聯網體系

物聯網建立在LTE基礎上的體系有三個部分：物聯網傳感、服務應用、LTE傳輸。在互聯網情況，使用LTE技術來增強結構點，可以提高百度云測試移動中心（MTC）通信能力，從而實現設備觸發、消息傳輸等。

物聯網LTE技術的互聯功能是該技術的實體化，通過接口S6m與HLR進行訪問，從而移動國際用戶外部身份識別碼進行授權，之后獲取接口S6m授權、認證和記賬。在高速無線網絡多媒體傳輸3GPP標準中，T5b、T5a、T5c決定了設備MTC發出線路路徑，從而實現小數據傳輸。本文利用MTC時序設備實現數據流程傳輸，在與接口LTE連接，從而接入無線網絡，然后數據可以在MME（負責定位UE空間模式）調節下安全通過節點SGSN，實現MTC轉發，利用TsP端口進行信號翻譯，控制終端出發信號面板的服務器，之后利用界定啊MME實現MTC數據傳輸。

2 LTE技術概述

LTE技術可以在多種寬帶網絡系統下進行使用，它具有快速空間信號傳輸的功能，覆蓋范圍比較大。在寬帶20MHz中通過LTE技術，可以實現上行50Mbps、下行是lOOMbps的通信速率，在高速移動通信過程中，成效顯著。LTE技術主要包括：多輸入和輸出MIMO技術和正交頻分復用OFDM技術等。OFDM在通信信道技術中使用頻域范圍有多個正相交子信道，可以進行數據傳遞，同時也可以將這些數據進行同時編碼，減少子數據流的傳輸速度，在子信道中實現數據的調制和傳輸。利用OFDM技術可以提高數據傳輸速率，對于大容量的數據也能實現快速傳輸，具有很強的傳遞競爭例。在通信系統中使用發送端和接收端MIMO技術進行信號接收，可以達到頻譜高使用率，以及較高的通信容量。

3 物聯網控制過載問題

因為物聯網系統比較復雜，主要會出現兩種過載情況：

（1）是很多MTC設備對網絡提出緊急訪問;

（2）就是基站服務器出現問題。

前者會造成系統短時間較大的訪問量，后者會造成MTC設備資源請求下降，從而出現網絡過載情況。詳細見表l。

4 基于LTE技術下控制物聯網過載系統

4.1 類別接入限制

LTE技術中有兩種MTC設備：一種是延遲時間設備，一種是普通設備MTC。在信息系統儲存模塊中ACB控制狀態接入類有兩種，包括允許和禁止。禁止接入類在信息系統中也存在兩種儲存方式分別是：ac_BarringTime和ac_Barring Factor，設備是否在PRAChe中接入是由ac_BarringTime決定，允許接入是acBarring Factor。普通MTC在ACB機制中可作為控制機制。

4.2 訪問擴展限制

利用LTE技術可以控制設備MTC在數據發送中延遲時間長一點，設備對時間不敏感，其中接入真實性和成功率比較關鍵，該這種可以允許時間延遲在傳輸過程中。首先，需要將嵌入式陣列塊EAB到設備檢查中。在Release-11EAB方案中，模塊設計原理是：常規接入0-9MTC等級，而網絡系統可以根據實際過載情況限制或是啟動接入設備MTC。業務信息廣播（SI廣播）是對MTC等級接入進行控制，從而在設備廣播中得到信息，是否要接入根據自身情況選擇等級接入，有效EAB情況下，這時廣播中周期EAB信息會被蜂窩網設置為設備MTC廣播，將其設備作為自動定時廣播中心。為了避免接入系統的MTC設備出現故障，需要對網絡中EAB主要信息進行及時更新，用戶利用尋呼通知指示SI廣播網絡即可進行EAB更新，SI廣播是根據修改變化之前接入規定容量邊界。

4.3 限制完善

基于時間建立改進限制變為主動競爭機制，原理是：將消息通過發送端設備傳輸給接收端服務器，消失傳輸失敗，沒有再進行請求，其中在消息傳遞的空閑信道時，可以主動進行請求信息接入，再次給發送端傳遞一次信息，從而實現發送端和網絡的連接。

例如：在設計的某電網智能計量應用系統中，如果應用客戶每個月將電能使用給電站報告，到月末電能智能表會與網絡服務器連接發送請求。在網絡因為設備傳輸較多出現過載情況時，智能電表發出請求信息到基站過程中，會終端信息介入，這時利用IBS方式，對基站服務器進行檢查，檢測網絡情況，指導有空閑網絡容量時，將空閑網絡信息給基站電表發送過去，如果沒有重新介入電表數據的請求，就不會實現網絡連接。

5 物聯網LTE技術的應用

在物聯網設置中使用LTE技術，可以利用控制其和傳感器實現對網絡自主傳感器的疊加，加工LTE技術與網絡設備連接，在通信中數據會從自組織網絡中流回到無線網中，會產生較大頻率的業務包，這樣hi給無線網絡造成負擔。使用LTE中的OFDM技術可以建立多個子信道的傳輸路徑，實現對高數據流的轉換，利用調度器在無線換將對資源進行調控和動態控制，子啊物聯網LTE中業務包高頻詞和小規模物聯網，可以按照協議層需求對LTE技術進行調整。另外，LTE是不能主動釋放的，在與網絡進行連接時，才能將消息鏈路進行釋放，之后根據物聯網藥物將LTE技術參數進行優化設置，達到與物聯網相匹配的運行模式。

針對核心網絡方面，手機在傳輸業務信號時，需要建立無線承載，這時利用NAS（附屬網絡儲存）建立消息通知渠道，實現無線承載建設，同時進行無線承載QCI（業務名稱）信息的傳輸。QCI可以對3GPP進行定義，利用SI消息將無線承載與網絡進行連接，核心網需要提前與網絡連接才能符合釋放信息的條件。在這個傳輸過程中，保證核心網NAS處于ATTACh狀態下，將接收IP地址儲存，將底層線路釋放，這時就不會改變IP地址了。

在接入層方面，根據QCI核心網同步設置網絡參數，這樣可以保證資源的高效配置，LTE用戶想要更加靈活的進行數據傳輸，需要使用資源共享配置，如果短時間內數據不顯示，可以將系統與省電模式周期介入，根據業務的不同與系統參數進行連接，實現參數調整。

6 結語

目前，物聯網的使用范圍比較大，利用LTE解決通信問題的相關技術還不成熟，LTE在物聯網中的使用還處于初步研究階段，利用LTE技術可以有效實現寬帶下數據快速傳遞，具有很大的應用價值。

參考文獻

[1]呂志恒，孟慶玉.基于TD-LTE物聯網技術的智能家居遠程監控系統設計[J].科技、經濟、市場，2016 （11）： 25-26.

[2]薛建彬，王丹.油氣生產物聯網系統的TD-LTE專網方案設計[J].蘭州理工大學學報，2016，42 （05）：106-111.

[3]狄振華，黃珊珊，羅明，面向物聯網的煤礦用車車載自動化感知框架與實現分析[J]，煤礦機械，2017，38 （10）：190-192.

[4]Li S，Chen J，Yu H，et al. MF-IoT： AMobilityFirst-Based Internet ofThings Architecture with GlobalReach-Ability and CommunicationDiversity [C]. IEEE First InternationalConference on Internet-Of-ThingsDesign and Implementation. IEEE，2016： 129-140。

[5]楊海亮.LTE核心網設備信令負荷過載問題的分析研究及解決[C].遼寧省通信學會2016年通信網絡與信息技術年會，2016.

[6]李騫，孫瑞志，朱坤華等.基于QoS有序競爭的4G-LTE同步RAN/CN過載融合控制[J].微電子學與計算機，2017，34 （06）：8—13