物聯網信息系統的數據傳輸技術

陳文益

摘 要物聯網是信息技術的組成部分，也是信息時代的典型發展產物，掌握并應用數據傳輸技術，能最大程度上發揮出物聯網信息系統的功能。本文首先介紹了物聯網的應用模式和關鍵技術，然后分析了物聯網信息系統的構成和數據傳輸，最后闡述了數據傳輸流程。

【關鍵詞】物聯網 關鍵技術 信息系統 數據傳輸

簡單來說，物聯網就是物與物相互關聯形成的網絡，是利用GPS系統、RFID技術等，按照一定協議將物品和互聯網連接起來，實現信息通訊和交換，滿足識別、定位、監控、管理的需求。由于物聯網具有智能感知、普適計算的特點，因此在網絡中廣泛應用，以下探討了數據傳輸技術。

1 物聯網的應用模式和關鍵技術

1.1 應用模式

1.1.1 智能控制

基于智能網絡、云計算平臺，對數據分析后能做出決策，控制并反饋對象行為。例如根據車流量大小控制紅綠燈間隔時間，根據光線強弱控制路燈亮度等。

1.1.2 智能標簽

利用二維碼、NFC技術標識特定對象，從而區分對象個體，常見如生活中的條碼標簽、智能卡片等。

1.2 關鍵技術

（1）傳感器技術，也是計算機中的關鍵技術，可以將模擬信號轉化為數字信號，然后由計算機進行處理。

（2）RFID標簽，廣義上也屬于傳感器技術的范疇，是嵌入技術、無線射頻技術的綜合體，主要用于自動識別、物流管理上。

（3）嵌入式系統技術，將軟件硬件、集成電路、傳感器、電子技術融合為一體，成為智能終端產品不可或缺的部件，主要用于信息的分類處理。

2 物聯網信息系統的構成和數據傳輸

2.1 嵌入式終端

物聯網信息系統終端，主要由三個部分組成：

（1）傳感接口；

（2）中央處理模塊；

（3）外部通訊接口。

要想滿足系統普適性、硬件標準化需求，應該參考國際上通用的嵌入式終端的性能，從體積、功耗、成本等方面綜合考慮。以MideaProcessor 86系列的集成芯片為例，可以作為物聯網信息終端使用。在終端板卡上，軟硬件的基礎架構是主芯片，融合了SOC芯片算法和通訊技術，支持高清視頻硬解壓，支持多種格式輸出如H264、MPEG24、WMV9等，外加5.1多聲道和USB高速接口。該終端和輸出硬件連接后，就能顯示媒體信息。

2.2 終端傳輸結構

該系統傳輸采用B/S結構，包括以下4個部分：嵌入式終端、應用服務器、傳輸網絡、客戶端。物聯網中心服務器的應用系統提供信息數據；各個終端通過網絡服務，實現數據的請求和接收；在終端和服務器之間，數據文件可以是xml或config等文件形式進行流通，也可以是二進制數據的流通。在實時命令下，實現各個終端的有序性、統一性。

2.3 數據傳輸

物聯網終端和傳感網絡層、傳輸網絡層相連接，作用是數據采集，并向網絡層發送數據。利用嵌入式終端的外部接口，可以和中心處理平臺進行數據傳輸。文件傳輸過程中，依賴于TCP/IP協議，能保證文件準確傳送，確認每一個物聯網終端、服務器的身份，實現身份標識、文件傳輸的目標。

3 物聯網信息系統的數據傳輸流程

3.1 嵌入式終端啟動

終端啟動的過程具有自動引導配置參數和自診斷功能，完成傳感器的檢查和配置，并和網絡聯通，一般會涉及多種計算機網絡，例如WSN網絡、WLAN網絡、因特網等。這里終端要和網絡末端接入部分連接，根據不同的傳輸介質，可以分為有限網絡、WLAN無線網絡、4G無線網絡等。其中，以有限網絡為主，具有數據傳輸穩定、延遲率低的特點，作為主要通訊載體使用。在其他不方便布線的場所，可以利用4G網絡或WLAN網絡。

3.2 消息的監聽接收發送

3.2.1 監聽消息

系統啟動在線后，利用TCP心跳機制和傳感網絡層、傳輸網絡層連接，并向服務器發包。一般設置為間隔10秒時間，就向服務器發送一個心跳包，服務器收到后即可確認終端在線；否則說明終端斷開，進行相應的邏輯處理，例如文件清理、重新連接終端。

3.2.2 接收消息

確定終端在線，服務器就會通過TCP/IP協議，向終端發送反饋文件包和更新命令文件包。當終端接收文件后，就能確認和服務器之間建立了連接。

3.2.3 發送認證

終端接收更新命令的文件后，應該確認命令的可行性，和邏輯更新命令進行比較。然后將身份信息標識發送給服務器，等待身份識別和確認。

3.3 上傳下載數據

第一步，服務器通過了身份識別、邏輯認證后，此時終端和服務器之間建立數據文件下載的流程。終端發送下載請求，服務器就能反饋數據文件列表，這些文件包含了文件名稱、長度等信息。第二步，按照文件列表逐一下載文件，服務器在發送下載命令的同時，也會記錄文件傳輸進程。利用TCP/IP協議，下載文件的體積、數量明顯可以達到較大數量，但通常有些服務器會限制點對點下載線程，此時可能出現網絡異常的情況。對此，可在一定層級上設置下載文件大小，利用斷點續傳功能，即可提高數據傳輸質量，縮短傳輸時間。第三步，所有數據文件下載完成后，和存儲器中的文件信息進行對比，刪除不在更新列表內的文件，及時清理冗余信息。

3.4 合法性完整性檢驗

對于數據傳輸中出現的中斷、丟包等情況，傳輸后要檢驗文件的合法性、完整性，避免偽造信息、篡改信息。對此，以MD5算法的應用為例，采用不可逆的校驗碼，能保證文件的安全性，檢驗完成后及時向服務器發送消息。確認文件信息合法完整，此時回到消息的監聽步驟，監聽服務器的下一個更新命令，如此循環操作。

3.5 異常處理

在以上流程的各個步驟中，一旦出現網絡中斷、下載失敗、監聽超時、校驗錯誤等異常情況，此時終端就會利用異常處理機制，對錯誤流程進行校正，返回到消息監聽步驟，重復發送請求。

4 結語

綜上所述，物聯網的使用功能主要是智能控制和智能標簽，關鍵技術包括傳感器技術、RFID標簽、嵌入式系統技術三類。在物聯網信息系統數據傳輸流程上，主要是嵌入式終端啟動、消息的監聽接收發送、上傳下載數據、合法性完整性檢驗、異常處理，實現了信息傳輸的高效化、多樣化。

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作者單位

杭州譜育科技發展有限公司 浙江省杭州市 310051