分析計算機技術在物聯(lián)網(wǎng)通信中的運用

李 樞

（廣東南方電信規(guī)劃咨詢設計院有限公司，廣東 深圳 512123）

0 引 言

計算機技術與物聯(lián)網(wǎng)技術結合是目前最常用的技術手段，能夠?qū)崿F(xiàn)信息采集與傳遞等工作的智能化進行，大幅度提升各行業(yè)的信息處理效率。將計算機技術運用于互聯(lián)網(wǎng)通信是推動技術發(fā)展的關鍵措施，深入研究技術應用方式可為技術研發(fā)提供更多思路，讓移動數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性更強，加快社會的發(fā)展速度。

1 物聯(lián)網(wǎng)通信中常用的計算機技術

1.1 ZigBee技術

ZigBee技術的應用結構如圖1所示，可保證通信層次架構的穩(wěn)定性，并通過控制指令訪問控制層，開展數(shù)據(jù)采集工作。在物聯(lián)網(wǎng)通信中應用ZigBee技術時，需遵循以下幾點設計要求。第一，所制定的ZigBee技術通信協(xié)議需要與物聯(lián)網(wǎng)通信的發(fā)展需求相符，保證ZigBee技術能在物聯(lián)網(wǎng)通信中發(fā)揮自動化組織的功能，為物聯(lián)網(wǎng)通信創(chuàng)建合適的拓撲結構[1]。第二，當物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡中的設備數(shù)量較多時，需要借助ZigBee的路由技術控制設備的運行狀態(tài)。在物聯(lián)網(wǎng)通信中，各設備之間通過無線網(wǎng)相連，因此在設備的移動過程中難免出現(xiàn)設備運行狀態(tài)變化，而利用ZigBee技術實現(xiàn)設備的增加、刪除與修改可保證物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。第三，運用ZigBee技術時采用2.0的SMA與DIP接口，可滿足于大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)通信的需求。

圖1 ZigBee技術應用結構

1.2 WiFi網(wǎng)絡技術

WiFi網(wǎng)絡技術實現(xiàn)通信能夠轉(zhuǎn)接收信號為無線網(wǎng)絡信號，并支持在物聯(lián)網(wǎng)中接入無線網(wǎng)卡，簡化數(shù)據(jù)傳輸與用戶接收信息的難度。應用該技術實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)通信時，需遵循以下設計原則，使技術可達最佳運營效果。第一，設計中采用最先進的設備和技術手段，保證該設計方案在一定時間內(nèi)可適應技術發(fā)展趨勢，無需對設計方案的核心架構進行變更。第二，使WiFi網(wǎng)絡的設計方案具有較強的穩(wěn)定性，并為網(wǎng)絡中的重要設備加設備份功能，讓WiFi網(wǎng)絡技術在物聯(lián)網(wǎng)通信中可發(fā)揮最大效用[2]。第三，在物聯(lián)網(wǎng)通信中應用WiFi網(wǎng)絡技術要保證通信協(xié)議與國際規(guī)范相符合，確保設計的網(wǎng)絡具有兼容性與擴容性。第四，WiFi網(wǎng)絡技術中的兩個頻段都是開放性頻段，技術應用效果會受到其他因素的干擾，因此在設計時需考慮到實際環(huán)境中其他無限設備等對無線信號造成的干擾。

1.3 分時長期演進（TD-LTE）網(wǎng)絡技術

分 時 長 期 演 進（Time Division Long Term Evolution，TD-LTE）網(wǎng)絡技術是一種移動計算機通信技術，其網(wǎng)絡規(guī)模在眾多通信技術中最大。在物聯(lián)網(wǎng)通信中運用該技術可加速數(shù)據(jù)傳播并使傳播流程更加靈活，設備功率較低，使用壽命得到延長。為保證TD-LTE網(wǎng)絡技術應用于物聯(lián)網(wǎng)通信的效果，設計網(wǎng)絡優(yōu)化方案時需考慮以下因素。第一，優(yōu)化外設部件互連標準（Peripheral Component Interconnect，PCI），使其復用間隔達到4層以上，且覆蓋半徑超過應用范圍的5倍以上。第二，網(wǎng)絡覆蓋情況是在物聯(lián)網(wǎng)通信中應用該技術出現(xiàn)問題的主要原因，解決該問題有助于提高網(wǎng)絡訪問的成功率，保證網(wǎng)絡設計的合理性[3]。第三，擴大網(wǎng)絡覆蓋率是優(yōu)化設計方案中最重要的內(nèi)容，避免兩區(qū)域交界處信號差，影響互聯(lián)網(wǎng)通信的效果。第四，在優(yōu)化方案中合理設計系統(tǒng)參數(shù)。設計方案中，電力參數(shù)、PCI、干擾天線參數(shù)等都會影響技術運用的效果，對物聯(lián)網(wǎng)通信效率起決定性作用。

1.4 大數(shù)據(jù)云計算技術

大數(shù)據(jù)云計算技術的使用者可根據(jù)自身工作需求訪問或操作其他計算機系統(tǒng)，能夠通過網(wǎng)絡收集數(shù)據(jù)信息，是提高網(wǎng)絡通信系統(tǒng)功能最有效的技術。將這種技術應用于物聯(lián)網(wǎng)通信是必然的發(fā)展趨勢。設計以大數(shù)據(jù)云計算技術為基礎的物聯(lián)網(wǎng)通信時，需重視以下內(nèi)容。第一，保證通信過程中數(shù)據(jù)信息的安全性，將數(shù)據(jù)存儲在云端。目前，大數(shù)據(jù)云計算技術尚處于發(fā)展初期，缺少有說服力的檢測機構對服務商的通信安全性進行評判，因此設計該網(wǎng)絡時需要著重考慮數(shù)據(jù)安全的問題[4]。第二，大數(shù)據(jù)云計算技術容易出現(xiàn)網(wǎng)絡延遲或中斷，因此應用該技術設計物聯(lián)網(wǎng)通信方案時，要尤其注意制定應急措施，確保網(wǎng)絡出現(xiàn)問題的狀態(tài)下不影響通信服務開展。

2 云服務系統(tǒng)

云服務系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術建立的通信服務系統(tǒng)，服務質(zhì)量高于傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)通信服務系統(tǒng)，在各行業(yè)中都有應用價值，且操作界面簡單，降低了使用者的操作難度。為保證云服務系統(tǒng)的性能，設計該系統(tǒng)用于物聯(lián)網(wǎng)通信時需使系統(tǒng)具備以下幾種特點。第一，云服務系統(tǒng)具有較強的可擴容性，且更新升級的方法簡單[5]。第二，該系統(tǒng)中包含數(shù)據(jù)備份功能，當物聯(lián)網(wǎng)通信出現(xiàn)問題時，保證數(shù)據(jù)通信不會受到影響避免信息丟失，后期系統(tǒng)運維工作簡單。第三，保證云服務系統(tǒng)服務器的穩(wěn)定性，在系統(tǒng)設計過程中充分發(fā)揮集群式服務器的優(yōu)勢。第四，為云服務系統(tǒng)選擇性能良好的硬件配置，使系統(tǒng)更新升級后原有硬件配置依舊可以使用。第五，采取措施保證云服務系統(tǒng)的安全性，當云服務系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障以后可將故障影響移交其他設備，避免系統(tǒng)崩潰給黑客以可乘之機。

3 計算機傳感器在物聯(lián)網(wǎng)通信中運用方式

3.1 終端傳感器選擇

終端傳感器是被用于物聯(lián)網(wǎng)通信的一種計算機傳感器，在物聯(lián)網(wǎng)通信中主要用于數(shù)據(jù)采集與處理，運行方式為控制指令實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收與發(fā)送，是物聯(lián)網(wǎng)通信可正常進行的核心部件。隨著技術水平的提高，終端傳感器種類數(shù)量依舊呈現(xiàn)上漲的趨勢。物聯(lián)網(wǎng)通信中，常用的終端傳感器有光電式傳感器、電勢型傳感器以及電荷傳感器等。適用于物聯(lián)網(wǎng)通信的終端傳感器一般具備以下特點，保證計算機傳感器在物聯(lián)網(wǎng)通信中可發(fā)揮實際應用價值。第一，終端傳感器的體積小，使用者可隨時攜帶傳感器，便于采集數(shù)據(jù)信息[6]。第二，使用智能化終端傳感器，使物聯(lián)網(wǎng)通信所用傳感器與通信要求相符。第三，用于物聯(lián)網(wǎng)通信的終端傳感器應具備多功能的特點，使傳感器采集與傳送的信息更加全面。第四，將物聯(lián)網(wǎng)通信中使用的計算機傳感器進行網(wǎng)絡化管理，強化終端傳感器的智能性。

3.2 網(wǎng)關傳感器選擇

網(wǎng)關傳感器是物聯(lián)網(wǎng)通信中不可缺少的計算機傳感器，也是構成物聯(lián)網(wǎng)通信感知層的主要設備，常見的物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)關傳感器有以下幾種，在應用時需合理選擇傳感器的性能。第一，距離網(wǎng)關傳感器。這類傳感器根據(jù)脈沖信號的不同分為光學和超聲波傳感器兩種，在選擇此類傳感器時要嚴格測驗測距結果的準確性，保證物聯(lián)網(wǎng)通信傳遞數(shù)據(jù)信息的真實性[7]。第二，光網(wǎng)關傳感器。這種傳感器利用光電效應檢測傳感器所處環(huán)境的光強，傳感器所用光敏材料對檢測效果具有決定性影響，因此選擇光網(wǎng)關傳感器需確保其光敏材料滿足傳感器的測量需求。第三，溫度網(wǎng)關傳感器。此類傳感器依據(jù)使用方式分為接觸式和非接觸式兩種，前者利用溫敏元件感知被測物體溫度，后者通過檢測待測物體放射出的紅外線計算出物體溫度，在實際應用中需結合具體情況合理選擇。

4 計算機技術在物聯(lián)網(wǎng)通信中運用層次

4.1 感知層設計

感知層是應用計算機技術實現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)通信中獲取數(shù)據(jù)信息的環(huán)節(jié)，并將采集的信息送至傳輸層。該環(huán)節(jié)是物聯(lián)網(wǎng)通信的第一步，對后續(xù)工作質(zhì)量起著決定性作用，因此設計感知層是將計算機技術在物聯(lián)網(wǎng)通信中合理運用的關鍵。感知層數(shù)據(jù)采集方法的發(fā)展流程如圖2所示。在設計物聯(lián)網(wǎng)通信的感知層時，首先要確定感知層的拓撲結構，結合物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)的協(xié)調(diào)器、全功能設備以及精簡功能設備確定系統(tǒng)拓撲結構。其次，了解射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）分類技術的原理，讓感知層具備對采集信息進行分類的能力。所設計感知層分類能力級別由實際通信需求確定[8]。最后，明確用于物聯(lián)網(wǎng)通信的網(wǎng)絡傳送協(xié)議。運用計算機技術的物聯(lián)網(wǎng)通信常用Aloha協(xié)議，應用該協(xié)議發(fā)送信息可簡化閱讀器的設計，便于物聯(lián)網(wǎng)通信工作的快速進行。

圖2 感知層數(shù)據(jù)采集方法發(fā)展流程

4.2 傳輸層設計

傳輸層又叫網(wǎng)絡層，是物聯(lián)網(wǎng)通信中用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳遞的環(huán)節(jié)。設計物聯(lián)網(wǎng)通信傳輸層的具體步驟如下所述，嚴格按照該流程設計傳輸層可使計算機技術在物聯(lián)網(wǎng)通信中發(fā)揮自身應用價值。首先，設計人員要了解網(wǎng)絡環(huán)境分布式進程的基本概念，將實現(xiàn)分布式進程通信作為設計目標[9]。其次，確定進程相互作用的Client/Server模型，解決物聯(lián)網(wǎng)通信中網(wǎng)絡資源分布不均勻的問題，提高服務器的功能水平與信息資源。再次，設計傳輸層的基本功能，即提供通信服務。最后，合理選擇用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議與傳輸控制協(xié)議。協(xié)議的選擇需與物聯(lián)網(wǎng)通信的數(shù)據(jù)安全要求等相符。

4.3 應用層設計

應用層是物聯(lián)網(wǎng)通信的最頂層，主要用于計算和處理感知層傳送的數(shù)據(jù)，并深入挖掘數(shù)據(jù)信息的深層價值。設計人員在設計物聯(lián)網(wǎng)通信的應用層時，需明確其兩大功能，將實現(xiàn)功能作為設計重點。第一，應用層的數(shù)據(jù)至關重要，設計人員要對感知層的數(shù)據(jù)進行處理，使其格式可被應用層接收，用于開展數(shù)據(jù)計算與統(tǒng)計工作[10]。第二，重視數(shù)據(jù)的應用，僅對數(shù)據(jù)進行計算與分析得出結果遠遠不夠，將數(shù)據(jù)與應用相結合才能真正發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)通信技術的實際應用價值，為人們的生活與工作創(chuàng)造便利。

5 結 論

不斷發(fā)展的社會對物聯(lián)網(wǎng)通信效果提出了更高的要求，技術研發(fā)人員要重視研究計算機技術與物聯(lián)網(wǎng)通信的結合方式，不斷優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)通信的信息傳遞效率。物聯(lián)網(wǎng)通信的發(fā)展對提高人們生活質(zhì)量具有重要作用，各行業(yè)都應將物聯(lián)網(wǎng)通信研究作為首要工作內(nèi)容，為物聯(lián)網(wǎng)通信開拓更廣闊的應用空間，減少數(shù)據(jù)傳遞的時間。