计算机硬件及网络技术在物联网通信中的应用与研究

梁远江

摘要：物联网集成了传感器、WiFi、ZigBee、TD-LTE等软硬件资源，形成了一个万物互联网的数据通信、共享网络，已经在物流运输、仓库管理、电力通信和金融证券等领域得到广泛普及和使用，促进了人类社会的信息化、智能化、自动化和共享化，取得了显著的应用成效，具有重要的作用和意义。

关键词：传感器；ZigBee；WiFi；TD-LTE

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0066-01

1 引言

随着光纤通信、移动通信、传感器等技术的快速发展和提升，人们提出了物联网技术。物联网是一种实现物物互联、人物互联的通信网络，可以采用传感器实时的采集客观事物的运行状态，然后将状态数据通过WiFi网络、ZigBee网络或TD-LTE网络传输给服务器，以便人们实时的分析事物运行状况，进而可以提高物体监控、状态共享能力[1]。

2 计算机硬件在物联网中的应用研究

物联网采用的计算机硬件主要是传感器，比如摄像头、RFID、扫描仪等，这些硬件终端最为核心的部件均为传感器。传感器在物联网应用主要包括两种类型，分别是终端传感器和网关传感器[2]。

终端传感器可以完成数据采集、发送和控制命令接收功能，主要由电源管理模块、时钟模块、LED显示模块、视频天线模块、信号调制解调模块和感知模块组成。电源管理可以负责物联网传感器的动力能源调控，如果一旦电源量较少可以及时通知用户更换电源；时钟模块可以实现物联网中的时钟频率同步，保证每一个终端传感器和网关传感器的信息同时发送、接收，提高数据发送的效率；LED显示模块可以显示终端传感器的操作和运行步骤，以便能够一目了然的获知终端传感器的运行情况；射频天线模块可以实现终端传感器数据发射和接收；信号调制解调可以实现数字信号、模拟信号之间的转换，并且完成视频数据、图像数据和文本数据的压缩、还原操作；感知模块能够完成最基础数据的感知和获取功能。

网关传感器又被称为路由器传感器。终端传感器采集的数据可以统一传输到网关传感器，以便能够与外界互联网进行交换，同时网关传感器也可以接受响应指令，实现数据的路由转发功能。物联网组建时，网关传感器可以根据需求灵活放置，网关传感器与终端传感器类似，其也拥有电源管理模块、时钟模块、视频填写单元、LED显示模块等，网关传感器不需要采集环境数据，因此没有感知模块，CC2350是一个单片机芯片，其可以完成节点的控制系统，比如实现射频信息接收和转发，并且能够控制物联网的工作状态。

3 网络技术在物联网中的应用研究

物联网是一种特殊的网络，该网络的节点主要是无线传感器节点，因此互联网的通信传输也比较特殊，采用的网络技术也需要符合物联网通信需求，目前常用的物联网通信网络主要包括ZigBee网络、WiFi网络和TD-LTE网络[3]。

（1）ZigBee网络。ZigBee网络基于IEEE802.15.4标准设计，其定义了物联网的层次架构，包括物理层、访问控制层等，能够实现物联网节点数据采集、接收、转发和汇聚。ZigBee通信协议设计时与物联网相适应，具有自组织、自愈功能，形成一个结构化的拓扑架构。物联网中包含的设备非常多，这些设备采用无线网络进行连接，频繁的移动将会导致设备增加、删除和修改等。ZigBee网络路由技术可以实现自我修复功能，可以适应性调整网络结构，具有较强的稳定性。

（2）WiFi网络。WiFi网络是应用最为广泛的物联网，其主要是将有线网络信号转换成无线网络信号，并且为用户提供支持技术，实现物联网中的传感器、智能手机、平板电脑、笔记本电脑等具有无线网卡的设备接入和通信。WiFi网络具有组网方便、自发现等特征，方便物联网节点的实时加入、退出，可以为设备通信提供极大的便捷性，目前在工厂生产控制、办公室办公通信等领域得到广泛普及。

（3）TD-LTE网络。TD-LTE移动通信是当前最先进和网络规模最庞大的语音、数据网络，其可以灵活支持高速度移动数据传输，下行带宽采用OFDMA技术，最高数据传输速率达到100 Mbits/s，上行采用SC-FDMA技术，上行速率达到了50Mbits/s，同时可以大幅度降低峰均比，降低终端发射功率，延长智能手机等终端的使用时间；4G移动通信信道具有对称性，可以简化系统设计复杂度，实现顶层设计，保持与国外4G制式的一致性，更好的实施数据融合；4G移动通信整合了智能天线和MIMO技术，可以提高移动通信在复杂场景中的自适应性，有效降低各个通信小区之间的干扰，提高小区通信切换成功率和传输可靠性，保证移动通信的性能。

4 结语

物联网作为一种物物互联、人物互联的数据传输网络，其已经在电子商务、物流仓储、生产监控等领域得到廣泛应用，迅速提升了行业办公自动化、智能化和信息化，具有重要的作用和意义。

参考文献

[1]胡玉娟.基于物联网关键技术和应用的论述[J].电子技术与软件工程，2015， 24（22）：36-36.

[2]陈乐庚，洪志鹏，崔更申.嵌入式物联网智能网关的设计与实现[J].通信技术，2014， 14（12）：1455-1458.

[3]陈淏，高守玮，岳金冬.基于WebSocket实时物联网数据传输关键技术的研究[J].工业控制计算机，2016，29（11）：11-12.