計算機硬件及網絡技術在物聯網通信中的應用與研究

梁遠江

摘要：物聯網集成了傳感器、WiFi、ZigBee、TD-LTE等軟硬件資源，形成了一個萬物互聯網的數據通信、共享網絡，已經在物流運輸、倉庫管理、電力通信和金融證券等領域得到廣泛普及和使用，促進了人類社會的信息化、智能化、自動化和共享化，取得了顯著的應用成效，具有重要的作用和意義。

關鍵詞：傳感器；ZigBee；WiFi；TD-LTE

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0066-01

1 引言

隨著光纖通信、移動通信、傳感器等技術的快速發展和提升，人們提出了物聯網技術。物聯網是一種實現物物互聯、人物互聯的通信網絡，可以采用傳感器實時的采集客觀事物的運行狀態，然后將狀態數據通過WiFi網絡、ZigBee網絡或TD-LTE網絡傳輸給服務器，以便人們實時的分析事物運行狀況，進而可以提高物體監控、狀態共享能力[1]。

2 計算機硬件在物聯網中的應用研究

物聯網采用的計算機硬件主要是傳感器，比如攝像頭、RFID、掃描儀等，這些硬件終端最為核心的部件均為傳感器。傳感器在物聯網應用主要包括兩種類型，分別是終端傳感器和網關傳感器[2]。

終端傳感器可以完成數據采集、發送和控制命令接收功能，主要由電源管理模塊、時鐘模塊、LED顯示模塊、視頻天線模塊、信號調制解調模塊和感知模塊組成。電源管理可以負責物聯網傳感器的動力能源調控，如果一旦電源量較少可以及時通知用戶更換電源；時鐘模塊可以實現物聯網中的時鐘頻率同步，保證每一個終端傳感器和網關傳感器的信息同時發送、接收，提高數據發送的效率；LED顯示模塊可以顯示終端傳感器的操作和運行步驟，以便能夠一目了然的獲知終端傳感器的運行情況；射頻天線模塊可以實現終端傳感器數據發射和接收；信號調制解調可以實現數字信號、模擬信號之間的轉換，并且完成視頻數據、圖像數據和文本數據的壓縮、還原操作；感知模塊能夠完成最基礎數據的感知和獲取功能。

網關傳感器又被稱為路由器傳感器。終端傳感器采集的數據可以統一傳輸到網關傳感器，以便能夠與外界互聯網進行交換，同時網關傳感器也可以接受響應指令，實現數據的路由轉發功能。物聯網組建時，網關傳感器可以根據需求靈活放置，網關傳感器與終端傳感器類似，其也擁有電源管理模塊、時鐘模塊、視頻填寫單元、LED顯示模塊等，網關傳感器不需要采集環境數據，因此沒有感知模塊，CC2350是一個單片機芯片，其可以完成節點的控制系統，比如實現射頻信息接收和轉發，并且能夠控制物聯網的工作狀態。

3 網絡技術在物聯網中的應用研究

物聯網是一種特殊的網絡，該網絡的節點主要是無線傳感器節點，因此互聯網的通信傳輸也比較特殊，采用的網絡技術也需要符合物聯網通信需求，目前常用的物聯網通信網絡主要包括ZigBee網絡、WiFi網絡和TD-LTE網絡[3]。

（1）ZigBee網絡。ZigBee網絡基于IEEE802.15.4標準設計，其定義了物聯網的層次架構，包括物理層、訪問控制層等，能夠實現物聯網節點數據采集、接收、轉發和匯聚。ZigBee通信協議設計時與物聯網相適應，具有自組織、自愈功能，形成一個結構化的拓撲架構。物聯網中包含的設備非常多，這些設備采用無線網絡進行連接，頻繁的移動將會導致設備增加、刪除和修改等。ZigBee網絡路由技術可以實現自我修復功能，可以適應性調整網絡結構，具有較強的穩定性。

（2）WiFi網絡。WiFi網絡是應用最為廣泛的物聯網，其主要是將有線網絡信號轉換成無線網絡信號，并且為用戶提供支持技術，實現物聯網中的傳感器、智能手機、平板電腦、筆記本電腦等具有無線網卡的設備接入和通信。WiFi網絡具有組網方便、自發現等特征，方便物聯網節點的實時加入、退出，可以為設備通信提供極大的便捷性，目前在工廠生產控制、辦公室辦公通信等領域得到廣泛普及。

（3）TD-LTE網絡。TD-LTE移動通信是當前最先進和網絡規模最龐大的語音、數據網絡，其可以靈活支持高速度移動數據傳輸，下行帶寬采用OFDMA技術，最高數據傳輸速率達到100 Mbits/s，上行采用SC-FDMA技術，上行速率達到了50Mbits/s，同時可以大幅度降低峰均比，降低終端發射功率，延長智能手機等終端的使用時間；4G移動通信信道具有對稱性，可以簡化系統設計復雜度，實現頂層設計，保持與國外4G制式的一致性，更好的實施數據融合；4G移動通信整合了智能天線和MIMO技術，可以提高移動通信在復雜場景中的自適應性，有效降低各個通信小區之間的干擾，提高小區通信切換成功率和傳輸可靠性，保證移動通信的性能。

4 結語

物聯網作為一種物物互聯、人物互聯的數據傳輸網絡，其已經在電子商務、物流倉儲、生產監控等領域得到廣泛應用，迅速提升了行業辦公自動化、智能化和信息化，具有重要的作用和意義。

參考文獻

[1]胡玉娟.基于物聯網關鍵技術和應用的論述[J].電子技術與軟件工程，2015， 24（22）：36-36.

[2]陳樂庚，洪志鵬，崔更申.嵌入式物聯網智能網關的設計與實現[J].通信技術，2014， 14（12）：1455-1458.

[3]陳淏，高守瑋，岳金冬.基于WebSocket實時物聯網數據傳輸關鍵技術的研究[J].工業控制計算機，2016，29（11）：11-12.