計(jì)算機(jī)硬件及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)通信中的應(yīng)用與探究論文
1 引言
隨著光纖通信、移動(dòng)通信、傳感器等技術(shù)的快速發(fā)展和提升,人們提出了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)是一種實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)、人物互聯(lián)的通信網(wǎng)絡(luò),可以采用傳感器實(shí)時(shí)的采集客觀事物的運(yùn)行狀態(tài),然后將狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)WiFi網(wǎng)絡(luò)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)或TD-LTE網(wǎng)絡(luò)傳輸給服務(wù)器,以便人們實(shí)時(shí)的分析事物運(yùn)行狀況,進(jìn)而可以提高物體監(jiān)控、狀態(tài)共享能力。
2 計(jì)算機(jī)硬件在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用研究
物聯(lián)網(wǎng)采用的計(jì)算機(jī)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(yīng)用主要包括兩種類(lèi)型,分別是終端傳感器和網(wǎng)關(guān)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(shí)鐘模塊、LED顯示模塊、視頻天線模塊、信號(hào)調(diào)制解調(diào)模塊和感知模塊組成。電源管理可以負(fù)責(zé)物聯(lián)網(wǎng)傳感器的動(dòng)力能源調(diào)控,如果一旦電源量較少可以及時(shí)通知用戶更換電源;時(shí)鐘模塊可以實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中的時(shí)鐘頻率同步,保證每一個(gè)終端傳感器和網(wǎng)關(guān)傳感器的`信息同時(shí)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(yùn)行步驟,以便能夠一目了然的獲知終端傳感器的運(yùn)行情況;射頻天線模塊可以實(shí)現(xiàn)終端傳感器數(shù)據(jù)發(fā)射和接收;信號(hào)調(diào)制解調(diào)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)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(chǔ)數(shù)據(jù)的感知和獲取功能。
網(wǎng)關(guān)傳感器又被稱(chēng)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(guān)傳感器,以便能夠與外界互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行交換,同時(shí)網(wǎng)關(guān)傳感器也可以接受響應(yīng)指令,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的路由轉(zhuǎn)發(fā)功能。物聯(lián)網(wǎng)組建時(shí),網(wǎng)關(guān)傳感器可以根據(jù)需求靈活放置,網(wǎng)關(guān)傳感器與終端傳感器類(lèi)似,其也擁有電源管理模塊、時(shí)鐘模塊、視頻填寫(xiě)單元、LED顯示模塊等,網(wǎng)關(guān)傳感器不需要采集環(huán)境數(shù)據(jù),因此沒(méi)有感知模塊,CC2350是一個(gè)單片機(jī)芯片,其可以完成節(jié)點(diǎn)的控制系統(tǒng),比如實(shí)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(luò)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用研究
物聯(lián)網(wǎng)是一種特殊的網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)主要是無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn),因此互聯(lián)網(wǎng)的通信傳輸也比較特殊,采用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(luò)主要包括ZigBee網(wǎng)絡(luò)、WiFi網(wǎng)絡(luò)和TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。
(1)ZigBee網(wǎng)絡(luò)。ZigBee網(wǎng)絡(luò)基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),其定義了物聯(lián)網(wǎng)的層次架構(gòu),包括物理層、訪問(wèn)控制層等,能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集、接收、轉(zhuǎn)發(fā)和匯聚。ZigBee通信協(xié)議設(shè)計(jì)時(shí)與物聯(lián)網(wǎng)相適應(yīng),具有自組織、自愈功能,形成一個(gè)結(jié)構(gòu)化的拓?fù)浼軜?gòu)。物聯(lián)網(wǎng)中包含的設(shè)備非常多,這些設(shè)備采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接,頻繁的移動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備增加、刪除和修改等。ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)功能,可以適應(yīng)性調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。
(2)WiFi網(wǎng)絡(luò)。WiFi網(wǎng)絡(luò)是應(yīng)用最為廣泛的物聯(lián)網(wǎng),其主要是將有線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)換成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào),并且為用戶提供支持技術(shù),實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器、智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等具有無(wú)線網(wǎng)卡的設(shè)備接入和通信。WiFi網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)的實(shí)時(shí)加入、退出,可以為設(shè)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(lǐng)域得到廣泛普及。
(3)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。TD-LTE移動(dòng)通信是當(dāng)前最先進(jìn)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模最龐大的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),其可以靈活支持高速度移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸,下行帶寬采用OFDMA技術(shù),最高數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到100 Mbits/s,上行采用SC-FDMA技術(shù),上行速率達(dá)到了50Mbits/s,同時(shí)可以大幅度降低峰均比,降低終端發(fā)射功率,延長(zhǎng)智能手機(jī)等終端的使用時(shí)間;4G移動(dòng)通信信道具有對(duì)稱(chēng)性,可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度,實(shí)現(xiàn)頂層設(shè)計(jì),保持與國(guó)外4G制式的一致性,更好的實(shí)施數(shù)據(jù)融合;4G移動(dòng)通信整合了智能天線和MIMO技術(shù),可以提高移動(dòng)通信在復(fù)雜場(chǎng)景中的自適應(yīng)性,有效降低各個(gè)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(dòng)通信的性能。
4 結(jié)語(yǔ)
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(luò),其已經(jīng)在電子商務(wù)、物流倉(cāng)儲(chǔ)、生產(chǎn)監(jiān)控等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,迅速提升了行業(yè)辦公自動(dòng)化、智能化和信息化,具有重要的作用和意義。
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