分析計(jì)算機(jī)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)通信中的運(yùn)用

李 樞

（廣東南方電信規(guī)劃咨詢?cè)O(shè)計(jì)院有限公司，廣東 深圳 512123）

0 引 言

計(jì)算機(jī)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合是目前最常用的技術(shù)手段，能夠?qū)崿F(xiàn)信息采集與傳遞等工作的智能化進(jìn)行，大幅度提升各行業(yè)的信息處理效率。將計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用于互聯(lián)網(wǎng)通信是推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵措施，深入研究技術(shù)應(yīng)用方式可為技術(shù)研發(fā)提供更多思路，讓移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性更強(qiáng)，加快社會(huì)的發(fā)展速度。

1 物聯(lián)網(wǎng)通信中常用的計(jì)算機(jī)技術(shù)

1.1 ZigBee技術(shù)

ZigBee技術(shù)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖1所示，可保證通信層次架構(gòu)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(yīng)用ZigBee技術(shù)時(shí)，需遵循以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)要求。第一，所制定的ZigBee技術(shù)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(shù)能在物聯(lián)網(wǎng)通信中發(fā)揮自動(dòng)化組織的功能，為物聯(lián)網(wǎng)通信創(chuàng)建合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[1]。第二，當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備數(shù)量較多時(shí)，需要借助ZigBee的路由技術(shù)控制設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。在物聯(lián)網(wǎng)通信中，各設(shè)備之間通過無線網(wǎng)相連，因此在設(shè)備的移動(dòng)過程中難免出現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變化，而利用ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的增加、刪除與修改可保證物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。第三，運(yùn)用ZigBee技術(shù)時(shí)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(shù)應(yīng)用結(jié)構(gòu)

1.2 WiFi網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

WiFi網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信能夠轉(zhuǎn)接收信號(hào)為無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，并支持在物聯(lián)網(wǎng)中接入無線網(wǎng)卡，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)傳輸與用戶接收信息的難度。應(yīng)用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)通信時(shí)，需遵循以下設(shè)計(jì)原則，使技術(shù)可達(dá)最佳運(yùn)營(yíng)效果。第一，設(shè)計(jì)中采用最先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)手段，保證該設(shè)計(jì)方案在一定時(shí)間內(nèi)可適應(yīng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，無需對(duì)設(shè)計(jì)方案的核心架構(gòu)進(jìn)行變更。第二，使WiFi網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方案具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，并為網(wǎng)絡(luò)中的重要設(shè)備加設(shè)備份功能，讓W(xué)iFi網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(yīng)用WiFi網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要保證通信協(xié)議與國(guó)際規(guī)范相符合，確保設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)具有兼容性與擴(kuò)容性。第四，WiFi網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的兩個(gè)頻段都是開放性頻段，技術(shù)應(yīng)用效果會(huì)受到其他因素的干擾，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮到實(shí)際環(huán)境中其他無限設(shè)備等對(duì)無線信號(hào)造成的干擾。

1.3 分時(shí)長(zhǎng)期演進(jìn)（TD-LTE）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

分 時(shí) 長(zhǎng) 期 演 進(jìn)（Time Division Long Term Evolution，TD-LTE）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種移動(dòng)計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模在眾多通信技術(shù)中最大。在物聯(lián)網(wǎng)通信中運(yùn)用該技術(shù)可加速數(shù)據(jù)傳播并使傳播流程更加靈活，設(shè)備功率較低，使用壽命得到延長(zhǎng)。為保證TD-LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)通信的效果，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案時(shí)需考慮以下因素。第一，優(yōu)化外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)（Peripheral Component Interconnect，PCI），使其復(fù)用間隔達(dá)到4層以上，且覆蓋半徑超過應(yīng)用范圍的5倍以上。第二，網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況是在物聯(lián)網(wǎng)通信中應(yīng)用該技術(shù)出現(xiàn)問題的主要原因，解決該問題有助于提高網(wǎng)絡(luò)訪問的成功率，保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的合理性[3]。第三，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋率是優(yōu)化設(shè)計(jì)方案中最重要的內(nèi)容，避免兩區(qū)域交界處信號(hào)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(shè)計(jì)系統(tǒng)參數(shù)。設(shè)計(jì)方案中，電力參數(shù)、PCI、干擾天線參數(shù)等都會(huì)影響技術(shù)運(yùn)用的效果，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)通信效率起決定性作用。

1.4 大數(shù)據(jù)云計(jì)算技術(shù)

大數(shù)據(jù)云計(jì)算技術(shù)的使用者可根據(jù)自身工作需求訪問或操作其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠通過網(wǎng)絡(luò)收集數(shù)據(jù)信息，是提高網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)功能最有效的技術(shù)。將這種技術(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)通信是必然的發(fā)展趨勢(shì)。設(shè)計(jì)以大數(shù)據(jù)云計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)通信時(shí)，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(chǔ)在云端。目前，大數(shù)據(jù)云計(jì)算技術(shù)尚處于發(fā)展初期，缺少有說服力的檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)服務(wù)商的通信安全性進(jìn)行評(píng)判，因此設(shè)計(jì)該網(wǎng)絡(luò)時(shí)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(jì)算技術(shù)容易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)延遲或中斷，因此應(yīng)用該技術(shù)設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)通信方案時(shí)，要尤其注意制定應(yīng)急措施，確保網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題的狀態(tài)下不影響通信服務(wù)開展。

2 云服務(wù)系統(tǒng)

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

3 計(jì)算機(jī)傳感器在物聯(lián)網(wǎng)通信中運(yùn)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(jì)算機(jī)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(yùn)行方式為控制指令實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收與發(fā)送，是物聯(lián)網(wǎng)通信可正常進(jìn)行的核心部件。隨著技術(shù)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(shì)。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(shì)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(diǎn)，保證計(jì)算機(jī)傳感器在物聯(lián)網(wǎng)通信中可發(fā)揮實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。第一，終端傳感器的體積小，使用者可隨時(shí)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(yīng)具備多功能的特點(diǎn)，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(jì)算機(jī)傳感器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理，強(qiáng)化終端傳感器的智能性。

3.2 網(wǎng)關(guān)傳感器選擇

網(wǎng)關(guān)傳感器是物聯(lián)網(wǎng)通信中不可缺少的計(jì)算機(jī)傳感器，也是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)通信感知層的主要設(shè)備，常見的物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)關(guān)傳感器有以下幾種，在應(yīng)用時(shí)需合理選擇傳感器的性能。第一，距離網(wǎng)關(guān)傳感器。這類傳感器根據(jù)脈沖信號(hào)的不同分為光學(xué)和超聲波傳感器兩種，在選擇此類傳感器時(shí)要嚴(yán)格測(cè)驗(yàn)測(cè)距結(jié)果的準(zhǔn)確性，保證物聯(lián)網(wǎng)通信傳遞數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性[7]。第二，光網(wǎng)關(guān)傳感器。這種傳感器利用光電效應(yīng)檢測(cè)傳感器所處環(huán)境的光強(qiáng)，傳感器所用光敏材料對(duì)檢測(cè)效果具有決定性影響，因此選擇光網(wǎng)關(guān)傳感器需確保其光敏材料滿足傳感器的測(cè)量需求。第三，溫度網(wǎng)關(guān)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(cè)物體溫度，后者通過檢測(cè)待測(cè)物體放射出的紅外線計(jì)算出物體溫度，在實(shí)際應(yīng)用中需結(jié)合具體情況合理選擇。

4 計(jì)算機(jī)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)通信中運(yùn)用層次

4.1 感知層設(shè)計(jì)

感知層是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)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(duì)后續(xù)工作質(zhì)量起著決定性作用，因此設(shè)計(jì)感知層是將計(jì)算機(jī)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)通信中合理運(yùn)用的關(guān)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(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)通信的感知層時(shí)，首先要確定感知層的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)的協(xié)調(diào)器、全功能設(shè)備以及精簡(jiǎn)功能設(shè)備確定系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其次，了解射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）分類技術(shù)的原理，讓感知層具備對(duì)采集信息進(jìn)行分類的能力。所設(shè)計(jì)感知層分類能力級(jí)別由實(shí)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(luò)傳送協(xié)議。運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)通信常用Aloha協(xié)議，應(yīng)用該協(xié)議發(fā)送信息可簡(jiǎn)化閱讀器的設(shè)計(jì)，便于物聯(lián)網(wǎng)通信工作的快速進(jìn)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(shè)計(jì)

傳輸層又叫網(wǎng)絡(luò)層，是物聯(lián)網(wǎng)通信中用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳遞的環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)通信傳輸層的具體步驟如下所述，嚴(yán)格按照該流程設(shè)計(jì)傳輸層可使計(jì)算機(jī)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)通信中發(fā)揮自身應(yīng)用價(jià)值。首先，設(shè)計(jì)人員要了解網(wǎng)絡(luò)環(huán)境分布式進(jìn)程的基本概念，將實(shí)現(xiàn)分布式進(jìn)程通信作為設(shè)計(jì)目標(biāo)[9]。其次，確定進(jìn)程相互作用的Client/Server模型，解決物聯(lián)網(wǎng)通信中網(wǎng)絡(luò)資源分布不均勻的問題，提高服務(wù)器的功能水平與信息資源。再次，設(shè)計(jì)傳輸層的基本功能，即提供通信服務(wù)。最后，合理選擇用戶數(shù)據(jù)報(bào)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(yīng)用層設(shè)計(jì)

應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)通信的最頂層，主要用于計(jì)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(jià)值。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)通信的應(yīng)用層時(shí)，需明確其兩大功能，將實(shí)現(xiàn)功能作為設(shè)計(jì)重點(diǎn)。第一，應(yīng)用層的數(shù)據(jù)至關(guān)重要，設(shè)計(jì)人員要對(duì)感知層的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使其格式可被應(yīng)用層接收，用于開展數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)工作[10]。第二，重視數(shù)據(jù)的應(yīng)用，僅對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算與分析得出結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，將數(shù)據(jù)與應(yīng)用相結(jié)合才能真正發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，為人們的生活與工作創(chuàng)造便利。

5 結(jié) 論

不斷發(fā)展的社會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)通信效果提出了更高的要求，技術(shù)研發(fā)人員要重視研究計(jì)算機(jī)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)通信的結(jié)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(duì)提高人們生活質(zhì)量具有重要作用，各行業(yè)都應(yīng)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(yīng)用空間，減少數(shù)據(jù)傳遞的時(shí)間。