計(jì)算機(jī)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)通信中的應(yīng)用

牛永鋼

陜西工商職業(yè)學(xué)院 信息與智能技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710119

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)是指在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，按照合作協(xié)議的規(guī)定和要求，借助一定的信息傳感設(shè)備，將物品與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的連接，從而實(shí)現(xiàn)人與物之間的信息交換和共享。物聯(lián)網(wǎng)作為重要的網(wǎng)絡(luò)和媒介，能夠借助設(shè)備發(fā)揮監(jiān)控和定位的作用，同時(shí)還具有個(gè)性化與智能化識(shí)別的特性。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與延伸，能夠有效拉近人與人、人與物之間的關(guān)系，不斷改進(jìn)和完善人們的生活方式和生產(chǎn)方式，有助于提高社會(huì)管理的效率，同時(shí)推動(dòng)現(xiàn)代社會(huì)朝向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。此外，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也使大量新技術(shù)、新產(chǎn)品、新應(yīng)用、新模式逐漸被催生出來(lái)，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)不斷改進(jìn)和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式。

1 物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)概述

常見(jiàn)的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)有很多，如藍(lán)牙（Blue Tooth）、紫蜂（ZigBee）、射頻RF、Wi-Fi、NFC、LoRa、NB-IoT、IPv6/6Lowpan等。下面對(duì)常見(jiàn)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的應(yīng)用范圍及特性進(jìn)行分析。

（1）藍(lán)牙（Blue Tooth）。其是一種近距離交換的媒介。當(dāng)前在智慧醫(yī)療、智能穿戴產(chǎn)品、智能家居等領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛。在人們的日常生活與工作中，藍(lán)牙能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的短距離傳輸，但是有較大的功耗，且應(yīng)用的范圍較小，存在一定的應(yīng)用局限性。

（2）紫蜂（ZigBee）。該技術(shù)能夠在近距離范圍內(nèi)使用，耗費(fèi)的功率較低，所采用的數(shù)據(jù)模塊在本質(zhì)上來(lái)說(shuō)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站比較相似。在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，盡管藍(lán)牙的應(yīng)用性較強(qiáng)，優(yōu)點(diǎn)較多，但是紫蜂以其功耗低等優(yōu)勢(shì)，可以彌補(bǔ)藍(lán)牙技術(shù)的不足。

（3）射頻RF。其是電磁波的代表，具有高頻交流的特性。射頻是由閱讀器、天線以及射頻卡或者標(biāo)簽構(gòu)成。人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的射頻技術(shù)或者設(shè)備主要有公交卡、食堂、門(mén)禁卡等[1]。

（4）Wi-Fi。其是當(dāng)前社會(huì)各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的一種技術(shù)，能夠?qū)㈦娮釉O(shè)備與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，常應(yīng)用5G SHF ISM以及2.4G UHF技術(shù)。電子設(shè)備與無(wú)線網(wǎng)進(jìn)行連接時(shí)，有一層密碼保護(hù)功能，通過(guò)密碼輸入即可連接到無(wú)線局域網(wǎng)。Wi-Fi在數(shù)據(jù)傳輸方面比較便利和容易，且運(yùn)行與應(yīng)用成本很低，因而其應(yīng)用范圍更為廣泛。

（5）NFC。其是目前應(yīng)用領(lǐng)域中的新星，利用其可以實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，且是在互聯(lián)互通技術(shù)以及射頻識(shí)別技術(shù)基礎(chǔ)上不斷延伸與發(fā)展而來(lái)的一種信息技術(shù)。NFC通過(guò)感應(yīng)式的卡片、讀卡器及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的功能就可以識(shí)別身份、門(mén)禁以及移動(dòng)支付等功能。

（6）LoRa。其能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，且具有較大容量的系統(tǒng)，電池使用壽命可長(zhǎng)達(dá)5年之多。該技術(shù)以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)，比超遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸功能更為強(qiáng)大，在全球頻段運(yùn)行免費(fèi)，如915 MHz、868等。

（7）NB-IoT。該技術(shù)要求網(wǎng)絡(luò)連接符合自身的要求，擁有較長(zhǎng)的待機(jī)時(shí)間，電池壽命能夠?yàn)榧夹g(shù)運(yùn)行提供有效支持，在蜂窩數(shù)據(jù)連接覆蓋方面得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。

（8）IPv6/6Lowpan。在IP家庭中，該技術(shù)能夠有效匯合多種類型的低功率無(wú)線設(shè)備，并將其加入物聯(lián)網(wǎng)中，并和以太網(wǎng)、Wi-Fi等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行合并，其自組織網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線低功耗的特性較為明顯，該項(xiàng)技術(shù)有助于構(gòu)建更加完善的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)知層領(lǐng)域的建設(shè)。

（9）RF433/315M。該技術(shù)擁有良好的抗干擾能力，受外界影響不明顯，且在鐵路通信等多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是能夠?yàn)闊o(wú)線數(shù)據(jù)傳輸提供有效支持，促進(jìn)工業(yè)數(shù)據(jù)的采集和處理。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)通信中的應(yīng)用

（1）計(jì)算機(jī)的輔助與推動(dòng)。在物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合理應(yīng)用，能夠?qū)τ?jì)算機(jī)實(shí)施分布式、科學(xué)化管理，通過(guò)借助有線媒介或者無(wú)線傳媒來(lái)傳遞信息，使得信息傳輸效率與效果得到更大的提升。同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠輔助與推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，還能夠高效管控?cái)?shù)據(jù)信息，使物理網(wǎng)通信技術(shù)的作用與價(jià)值得以更好地發(fā)揮，推動(dòng)物與物、人與人之間在信息上的高效共享[2]。與此同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)在具體應(yīng)用實(shí)踐中主要涉及感知層、傳輸層以及應(yīng)用層這三個(gè)部分。物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的感知層主要是對(duì)涉及發(fā)尾內(nèi)的所有信息進(jìn)行收集與傳輸，然后傳輸層將信息傳遞到網(wǎng)管中，利用傳感器來(lái)調(diào)配信息，使人與人之間的信息溝通與交流效率得到大大提升。物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的應(yīng)用層能對(duì)所收集到的信息進(jìn)行合理、科學(xué)、高效的處理，并完善網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，推動(dòng)網(wǎng)關(guān)無(wú)線路由器的地址與協(xié)議進(jìn)行更好地轉(zhuǎn)變。而物聯(lián)網(wǎng)通信的感知層、傳輸層與應(yīng)用層的數(shù)據(jù)收集、傳輸、整理、交換、調(diào)配與應(yīng)用都需要計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助與推動(dòng)，尤其是傳感器在完成通信工作以后需要借助計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)所收集到的信息進(jìn)行分析與處理，這大大減輕了數(shù)據(jù)分析的工作量，推動(dòng)物理網(wǎng)通信作用的更好發(fā)揮。

（2）物聯(lián)網(wǎng)通信中計(jì)算機(jī)硬件作用的發(fā)揮。為促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)通信作用的更好發(fā)揮，重視計(jì)算機(jī)硬件的合理應(yīng)用顯得尤為重要。當(dāng)前，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)通信功能的計(jì)算機(jī)硬件主要涵蓋掃描儀、射頻技術(shù)、攝像頭等，這些硬件的核心部件都是傳感器。而在物聯(lián)網(wǎng)通信中，傳感器可分為終端與網(wǎng)關(guān)，其中終端傳感器的作用在于以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)與核心，對(duì)其進(jìn)行采集、發(fā)送和控制，其構(gòu)成來(lái)源主要包括感知、對(duì)信號(hào)的調(diào)制、時(shí)鐘、LED顯示、電源等多個(gè)板塊。LED顯示模塊能夠提供詳細(xì)的操作步驟和細(xì)節(jié)要求，發(fā)射與接收傳感器數(shù)據(jù)主要是射頻天線的作用與功能。電源管理主要負(fù)責(zé)控制和調(diào)解傳感器的動(dòng)力能源，控制物聯(lián)網(wǎng)時(shí)鐘能夠同頻，數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的還原、轉(zhuǎn)換和壓縮都是由調(diào)制解調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)的感知與獲取是感知模塊的主要功能。

在物聯(lián)網(wǎng)得以構(gòu)建的過(guò)程中，網(wǎng)關(guān)傳感器可以結(jié)合自身的實(shí)際需求進(jìn)行靈活地放置，其也具有視頻填寫(xiě)單元、LED顯示模塊、時(shí)鐘模塊、電源管理模塊，但是其沒(méi)有感知模塊，但是網(wǎng)關(guān)傳感器可以接收與轉(zhuǎn)發(fā)射頻信息，以控制物聯(lián)網(wǎng)的工作狀態(tài)[3]。

（3）物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的合理選擇與應(yīng)用。在眾多網(wǎng)絡(luò)中，物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)比較特殊，無(wú)線傳感器是其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其運(yùn)用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要和物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、要求相契合。目前，應(yīng)用較為廣泛的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要包括Wi-Fi、紫蜂等。在應(yīng)用該物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)時(shí)，要對(duì)其進(jìn)行全面了解與掌握，才能夠有的放矢地發(fā)揮出不同物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的作用與價(jià)值。常用物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用如下。

①紫蜂。紫蜂是以IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，重新定義和建構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的層次架構(gòu)，涵蓋著訪問(wèn)、控制、物理層等方面內(nèi)容，能夠有效匯聚節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并且實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)、接收和采集。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)相關(guān)通信協(xié)議，所設(shè)計(jì)的內(nèi)容要與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與要求一致，其自愈、自組織的功能很強(qiáng)大。紫蜂技術(shù)能對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，具有很強(qiáng)的自我修復(fù)功能。該技術(shù)的穩(wěn)定性較強(qiáng)，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

②TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前，TD-LTE移動(dòng)通信技術(shù)在該領(lǐng)域中占有重要的地位，擁有最大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，同時(shí)也被稱為最為先進(jìn)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這項(xiàng)通信技術(shù)能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)母咚佟⒏哳l，在不同帶寬方面能夠提供不同的速率支持。與此同時(shí)，該通信技術(shù)能夠有效降低均峰比，在此基礎(chǔ)上，能夠降低終端發(fā)射功率，進(jìn)一步延長(zhǎng)各種移動(dòng)終端和設(shè)備的使用時(shí)長(zhǎng)。

③Wi-Fi。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域中，Wi-Fi目前在人們?nèi)粘Ｉ钪械玫搅藦V泛的應(yīng)用和推廣，尤其是各個(gè)領(lǐng)域的日常生產(chǎn)活動(dòng)依賴于Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)而正常運(yùn)行。Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用徹底擺脫有線網(wǎng)絡(luò)的限制，突破時(shí)間和空間邊界，能夠?yàn)閺V大用戶提供更多的專業(yè)支持與技術(shù)保障，促進(jìn)各種移動(dòng)終端和設(shè)備借助無(wú)線網(wǎng)卡接入物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)通信功能。Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)能夠隨時(shí)加入和退出物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，組網(wǎng)十分便捷，也能夠有效提升通信設(shè)備的便捷性與高效性。當(dāng)前，在社會(huì)眾多行業(yè)或者領(lǐng)域當(dāng)中，Wi-Fi應(yīng)用在辦公室、工廠生產(chǎn)控制等領(lǐng)域。Wi-Fi的普及以及廣泛應(yīng)用，大大地便利了人生的工作和生活，還能夠?qū)崿F(xiàn)多種電子設(shè)備的連接，促進(jìn)數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)等功能與作用的更好發(fā)揮，在物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)中應(yīng)用的實(shí)效性最強(qiáng)，效果最好、功能更全。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人與人、人與物之間的聯(lián)系更為密切，物聯(lián)網(wǎng)通信依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，進(jìn)一步延伸通信服務(wù)范圍和內(nèi)容，借助移動(dòng)通信技術(shù)、光纖通信技術(shù)以及傳感器技術(shù)等，有助于不斷提升通信服務(wù)質(zhì)量，充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成效，在此基礎(chǔ)上有效提升人們的生活品質(zhì)。其推動(dòng)了物與物、人與物之間的聯(lián)系與通信，使得人們能夠通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)來(lái)更好地開(kāi)展生產(chǎn)生活，也極大地增強(qiáng)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的共享性與實(shí)效性。