計算機硬件及網(wǎng)絡技術在物聯(lián)網(wǎng)通信中的應用與探究論文
1 引言
隨著光纖通信、移動通信、傳感器等技術的快速發(fā)展和提升,人們提出了物聯(lián)網(wǎng)技術。物聯(lián)網(wǎng)是一種實現(xiàn)物物互聯(lián)、人物互聯(lián)的通信網(wǎng)絡,可以采用傳感器實時的采集客觀事物的運行狀態(tài),然后將狀態(tài)數(shù)據(jù)通過WiFi網(wǎng)絡、ZigBee網(wǎng)絡或TD-LTE網(wǎng)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(jiān)控、狀態(tài)共享能力。
2 計算機硬件在物聯(lián)網(wǎng)中的應用研究
物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)應用主要包括兩種類型,分別是終端傳感器和網(wǎng)關傳感器。終端傳感器可以完成數(shù)據(jù)采集、發(fā)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(diào)制解調(diào)模塊和感知模塊組成。電源管理可以負責物聯(lián)網(wǎng)傳感器的動力能源調(diào)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(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中的時鐘頻率同步,保證每一個終端傳感器和網(wǎng)關傳感器的`信息同時發(fā)送、接收,提高數(shù)據(jù)發(fā)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(xiàn)終端傳感器數(shù)據(jù)發(fā)射和接收;信號調(diào)制解調(diào)可以實現(xiàn)數(shù)字信號、模擬信號之間的轉(zhuǎn)換,并且完成視頻數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)和文本數(shù)據(jù)的壓縮、還原操作;感知模塊能夠完成最基礎數(shù)據(jù)的感知和獲取功能。
網(wǎng)關傳感器又被稱為路由器傳感器。終端傳感器采集的數(shù)據(jù)可以統(tǒng)一傳輸?shù)骄W(wǎng)關傳感器,以便能夠與外界互聯(lián)網(wǎng)進行交換,同時網(wǎng)關傳感器也可以接受響應指令,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的路由轉(zhuǎn)發(fā)功能。物聯(lián)網(wǎng)組建時,網(wǎng)關傳感器可以根據(jù)需求靈活放置,網(wǎng)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(wǎng)關傳感器不需要采集環(huán)境數(shù)據(jù),因此沒有感知模塊,CC2350是一個單片機芯片,其可以完成節(jié)點的控制系統(tǒng),比如實現(xiàn)射頻信息接收和轉(zhuǎn)發(fā),并且能夠控制物聯(lián)網(wǎng)的工作狀態(tài)。
3 網(wǎng)絡技術在物聯(lián)網(wǎng)中的應用研究
物聯(lián)網(wǎng)是一種特殊的網(wǎng)絡,該網(wǎng)絡的節(jié)點主要是無線傳感器節(jié)點,因此互聯(lián)網(wǎng)的通信傳輸也比較特殊,采用的網(wǎng)絡技術也需要符合物聯(lián)網(wǎng)通信需求,目前常用的物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡主要包括ZigBee網(wǎng)絡、WiFi網(wǎng)絡和TD-LTE網(wǎng)絡。
(1)ZigBee網(wǎng)絡。ZigBee網(wǎng)絡基于IEEE802.15.4標準設計,其定義了物聯(lián)網(wǎng)的層次架構,包括物理層、訪問控制層等,能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點數(shù)據(jù)采集、接收、轉(zhuǎn)發(fā)和匯聚。ZigBee通信協(xié)議設計時與物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)中包含的設備非常多,這些設備采用無線網(wǎng)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(wǎng)絡路由技術可以實現(xiàn)自我修復功能,可以適應性調(diào)整網(wǎng)絡結構,具有較強的穩(wěn)定性。
(2)WiFi網(wǎng)絡。WiFi網(wǎng)絡是應用最為廣泛的物聯(lián)網(wǎng),其主要是將有線網(wǎng)絡信號轉(zhuǎn)換成無線網(wǎng)絡信號,并且為用戶提供支持技術,實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器、智能手機、平板電腦、筆記本電腦等具有無線網(wǎng)卡的設備接入和通信。WiFi網(wǎng)絡具有組網(wǎng)方便、自發(fā)現(xiàn)等特征,方便物聯(lián)網(wǎng)節(jié)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(chǎn)控制、辦公室辦公通信等領域得到廣泛普及。
(3)TD-LTE網(wǎng)絡。TD-LTE移動通信是當前最先進和網(wǎng)絡規(guī)模最龐大的語音、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡,其可以靈活支持高速度移動數(shù)據(jù)傳輸,下行帶寬采用OFDMA技術,最高數(shù)據(jù)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(fā)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(tǒng)設計復雜度,實現(xiàn)頂層設計,保持與國外4G制式的一致性,更好的實施數(shù)據(jù)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(qū)之間的干擾,提高小區(qū)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(lián)網(wǎng)作為一種物物互聯(lián)、人物互聯(lián)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡,其已經(jīng)在電子商務、物流倉儲、生產(chǎn)監(jiān)控等領域得到廣泛應用,迅速提升了行業(yè)辦公自動化、智能化和信息化,具有重要的作用和意義。
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