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研究分析計算機硬件及網絡技術在物聯網通信中的應用論文
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。
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。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。
(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。
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