計算機硬件及通信網絡技術在物聯網中的應用

朱曉強

（中國船舶集團第七一六研究所上海分部 上海市 201210）

伴隨一系列技術不斷的進步以及提高，使得物聯網技術得到了發展。對于物聯網來講其屬于通信網絡的范疇，可以實現人、物之間的互聯，通過對傳感器的使用能夠實時獲取事物的運行情況，之后把狀態數據由有關的網絡傳送至服務器，這樣的網絡如Wi-Fi以及TD-LTE等，有助于使用者實時掌握事物的運行情況，從而能夠增強事物監控、狀況共享能力。

1 通信網絡以及物聯網的介紹

1.1 通信網絡

對于通信來講，就是基于對有關媒體的使用，從而開展的信息溝通以及傳遞。而就網絡而言，其屬于一種數據鏈路，就是借助物理鏈路的作用，把有關的工作站進行連接，從而產生的數據鏈路。對于通信網絡而言，就是基于有關的設備，進一步來開展物理連接，以達到信息交換的鏈路，在此基礎上，實現對資源的共享以及通信。而關于現代通信網絡，就是通過專門的機構，將硬件以及軟件進行有效的融合，進而構建的系統，能夠向多方提供通信服務，例如用戶，把這些服務加起來，從而形成現代通信網絡。因特網中包含多個構成部分，如計算機網絡、路由器及終端等，其在全球范圍都有一定的覆蓋。原來的通信網絡主要包含三部分，依次為傳輸、交換及終端。傳輸主要是對信息進行傳送的載體；交換一般是指交換機，能夠實現不同終端之間信息的交換；終端往往包含手機及計算機等。

1.2 物聯網概述

基于對傳感設備的使用，根據有關的協議內容，將物品同互聯網進行相連，進一步達到信息交換以及通信，實現自動辨別、監控等功能，構建集多種功能于一體的網絡。具體來說，物聯網指的是物與物之間連接的網絡，主要存在兩層意思：第一層意思指的是物聯網是在互聯網基礎上延伸而來的，它的核心還是互聯網；第二層意思指的是其用戶端不但有人還有物品，借助物聯網能達到人同物品，以及物品與物品的信息交換。對于物聯網來講，其屬于一項新的技術，存在著一系列突出的特點，例如滲透性理想、效益可觀等，對計算機及互聯網等產業能夠起到關鍵的推動作用。基于互聯網的深入發展，在生產生活及社會管理方面，開始朝著智能化及網絡化方向發展，這在很大程度上增強了公共服務水平，有助于更好地實現社會管理，在此基礎上還產生了很多新技術及新產品等，促進傳統產業的升級，也實現了經濟模式的轉變，有望成為將來經濟的新的增長點。

2 計算機硬件與網絡技術的運用構成

圖1：網關傳感器

伴隨城市化建設持續的發展，智慧城市水平得到了顯著的提高，物聯網的功能變得更加健全。物聯網的運轉需要得到很多技術的支持，其中計算機硬件屬于基礎的，對硬件設備有著很大的運用范圍，比如傳感器。通過計算機終端可以采集、傳輸數據，在達到有效輸送指令的同時，也可以增加執行效率，并且借助于傳感器，針對于終端以及物聯網可以實現兩者的連接。在終端傳感器有著較多的構成成分，例如顯示器，在物聯網中，網關傳感器的運用是相當關鍵的，對于信號傳輸來講其是不可缺少的部分，并且對于網絡以及通信的連接，其屬于非常重要的環節。

3 計算機硬件與網絡技術的運用作用

伴隨社會經濟的進步，再加上科學技術不斷的提高，在城市化建設過程中進一步促進了智慧城市的發展，智慧城市存在著多項特征，其中物聯網較為突出。在城市建設以及經濟發展中物聯網能夠起到很大的作用，有著不可忽視的地位。對于物聯網來講，其已經發展成為一種數據傳輸網絡，在很多方面都得到了有力的推廣，比如電子商務以及生產制造，極大提高了各行業的數據化以及智能化，有著很大的作用以及意義。對于計算機硬件與網絡技術的運用作用，本文主要從符合通信效率需求以及緩解網絡運行壓力等方面進行分析，以供參考。

3.1 符合通信效率需求

現如今針對于城市物聯網，伴隨其大力推廣再加上覆蓋范圍的延伸，無論是通信質量還是網絡傳送的范圍，都有了更為嚴格的要求，在物聯網中網絡技術因為有著獨特的功能可以達到通信的可靠運轉，從而促進物聯網功能不斷完善，與此同時通過網絡技術，很大程度上可以提高通信效率，持續強化感知層運行質量，而且對于網絡信息劑型可以第一時間感知以及檢測，確保信息得到高效的傳輸。當處于數據傳輸過程，通過物聯網不但可以提高數據處理效率，而且也能夠保障精準性，另外對于處理的時間周期，能夠促使其處于適當的范圍，達到短時間內轉換通信的目的。此外在物聯網中利用計算機來設計傳輸層，持續延伸信息傳輸渠道，達到雙重功能，很大程度上提高了數據傳輸速率，為使用者提供高效而且可靠的信息數據。

3.2 緩解網絡運行壓力

隨著時代的進步信息技術得到了顯著的提高，得到了更為廣泛的運用，同時功能變得更加完善。在日常生活以及工作中會涉及到多項技術，而信息技術屬于應用型的，為用戶提供了極大的便利。另外針對于現如今的通信功能來講，因為成本并不高，再加上設備存在便利性，從而獲得了大力的推廣，往往被運用于交流以及溝通，很多通信軟件被用戶所普及，基于這樣的情況，進一步提高了通信的運行壓力。伴隨物聯網規模的延伸，其功能變得更加完善，這在很大程度上會影響到傳輸質量。為了更好降低通信壓力，需要基于各種網絡技術以及程序，實行相應的更新以及優化，有效緩解這一網絡所需應對的壓力，充分發揮通信功能的作用，進一步來實現功能上的互補，通過有關的通信功能軟件來分解物聯網壓力，建立功能更加健全的平臺，同時借助運行機制實現實時監控，針對于物聯網通信，確保其運行的效率以及質量，以便能夠更好降低網絡運行壓力。

4 計算機硬件的運用

在物聯網中包含著較多的計算機硬件，尤其是傳感器，例如FRID，硬件終端中有著較多的部件，而傳感器是非常關鍵的。在物聯網應用方面可以把傳感器分成兩種，也就是網關以及終端傳感器。通過對終端傳感器的使用，能夠實現對數據的收集、信息的輸送以及指令的接收等，這一傳感器中有著多種模塊，比如時鐘以及感知模塊。通過電源管理模塊，能夠達到調節動能的目的，若電源量不夠的話，能夠第一時間通知使用者需要更換電源；通過時鐘模塊的作用，能夠達到頻率同步的目標，針對于這兩種傳感器的數據，可以同步進行發送以及接收，增加信息發送的速率；通過LED顯示模塊，能夠充分體現操作以及運行步驟，可以及時掌握傳感器的運行狀況；而對于天線模塊，能夠有效發送以及接收信息；借助信號調制解調能夠達到多種信號間的轉換，比如數字以及模擬信號，同時完成對數據的壓縮；對于感知模塊來講，其主要有著兩項功能，也就是對數據的感知以及采集。

針對于網關傳感器而言，其往往被稱作路由器傳感器。對于終端傳感器所獲取的信息能夠集中發送至網關傳感器（圖1），從而可以和網絡實行交換，與此同時這種傳感器也能夠接收指令，起到信息的路由轉發作用。當構建物聯網時，能夠結合具體的需求來設置傳感器，與前一種傳感器類似，路由器傳感器也包含著多個模塊，比如顯示以及時鐘模塊，對于該種傳感器來講由于用不著獲取環境數據，故而不存在感知模塊，通過單片機芯片，能夠實現節點的控制系統，如達到射頻數據發送以及接收，與此同時，可以掌控物聯網的運行情況。

5 網絡技術的應用

在現如今的城市中通過對科技的研發，使得物聯網得到了較好的發展，而對于硬件資源和網絡技術而言，在物聯網中兩者有著突出的作用，可為物聯網持續性的發展提供強有力的技術支撐。借助硬件設備并采用網絡技術，可以進一步強化遠程操作功能，并且能夠確保通信運行質量，在此基礎上，除了可以有效減少運營費用，很大程度上也可以提升運行效率，產生更加完善的通信平臺，在延伸覆蓋范圍的同時，也能夠深入強化物聯網的功能，促使通信水平得到顯著的提升，最大程度使用網絡技術。對于物聯網來講，其屬于一種獨特的網絡，通常情況下，屬于無線傳感器節點，所以在通信傳輸這一方面也有著一定的獨特性，使用的網絡技術應當滿足通信需求，現如今可供選用的通信網絡有很多，比如較為常見的Wi-Fi網絡。基于物聯網通信，關于這一項技術的應用，文章從ZigBee與TD-LTE網絡等方面進行探討，希望能為相關人員提供借鑒。

（1）ZigBee網絡。針對于物聯網而言，這一通信網絡定義了其層次架構，其中包含多項的內容如控制層，可以獲取、發送以及匯聚數據信息。當進行協議設置時，需要和這一網絡保持適應，存在著自愈功能，產生1個拓撲結構。在物聯網中有著較多的設備，通過無線網絡實現設備的連接，多次移動會致使設備更改、刪除等。借助網絡路由技術能夠起到修復的作用，能夠有效調節網絡結構，存在著較好的可靠性。

（2）Wi-Fi網絡。在所有的物聯網中這一網絡得到了大力的推廣，主要是把不同的信號進行轉換，同時向使用者提供支持技術，以便在物聯網中可以接入設備以及通信，比如手機、電視以及電腦等。該網絡具備一系列特征，易于組網、自發現，易于加入或者退出節點，能夠為設備提供較大的便利，現如今被大力推廣于多個領域，比如生產控制。

（3）TD-LTE網絡。該種通信網絡屬于一種語言數據網絡，有著一定的先進性而且規模較大，能夠快速傳送移動數據，對于下行帶寬來講其實施OFDMA技術，傳送速度可以達到100Mbit/s，而上行帶寬則借助SC-FDMA技術，速度可以達到50Mbit/s，與此同時很大程度上能夠減小峰均比，增加有關終端的利用時間，并且也可以減小終端發射功率；對于通信信道來講其存在一定的對稱性，能夠促使系統設計變得簡單，達到頂層設計的目標，確保和4G制式的相一致，有效實行數據信息結合；移動通信組合了一系列技術，比如較為突出的MIMO技術，面對一些復雜的場所能夠增加通信的適應性，減小通信小區間的干擾，確保數據傳送的可靠并促進通信的有效切換，保障移動通信的性能。

6 結論

在物聯網中借助硬件設備并采取網絡技術，針對于物聯網通信而言，可以極大提高其質量并延伸覆蓋的范圍，與此同時可以促使通信傳輸更高效、更快，盡可能推動物聯網的可靠發展。所以對于網絡技術和硬件，要強化兩者和物聯網的組合運用，持續健全融合連接功能，根據智慧城市的特點并借助網絡的優勢，構建功能更加完善的物聯網科技，以便能夠符合人們的需求，同時實現多樣化通信，獲得人們的認可以及滿意，推動社會健康穩定的發展。