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。
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。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。
(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广泛应用,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。
