張 艷，冀 慧

（內蒙古自治區(qū)郵電規(guī)劃設計院有限公司，內蒙古 呼和浩特 010070）

0 引 言

全球科技高速發(fā)展的今天，射頻識別技術、無線技術、無線傳感技術以及智能嵌入技術有效實現了信息化、智能化的人物互聯(lián)和物物互聯(lián)，推動了物聯(lián)網（Internet of Things，IoT）技術的發(fā)展。物聯(lián)網通信是全球經濟發(fā)展的產物，它能有效推動工業(yè)生產、農業(yè)生產、城市交通、物流運行等生產生活設施的智能化管理，加快現代城市化建設的進程。計算機硬件是物聯(lián)網發(fā)展的基礎，硬件設備的好壞直接決定了物聯(lián)網的發(fā)展水平。網絡技術是實現物聯(lián)網發(fā)展的媒介，全國互聯(lián)、全球互聯(lián)的發(fā)展目標必須要有高速有效的網絡技術才能實現[1]。兩者結合對物聯(lián)網的發(fā)展具有重要意義。

1 物聯(lián)網通信中計算機硬件的應用

計算機硬件是物聯(lián)網通信中的基礎，物理識別技術、無線傳感器能實現物品數據的采集和傳輸。物聯(lián)網在物理識別中的設備包括電子掃描儀、射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）等。射頻識別其實就是無線電頻率識別，它可以將識別后的物理信息進行有效存放，通常是利用電子數據載體來實現。電子數據載體的數據信息可用專業(yè)閱讀器無線讀取梳理，充分實現信息的智能化讀取和處理。隨著科技發(fā)展，由RFID發(fā)展的自動識別技術已經趨向成熟，并廣泛應用在日常生活中，如條形碼、接觸式公交卡、面部識別、聲紋識別、光學字符識別等，另外在公共票務系統(tǒng)、交通協(xié)管、藥品溯源、自動化生產等領域應用廣泛，具有極大的經濟增長空間[2]。

無線傳感器被稱為物聯(lián)網的末梢神經，它能將物理世界的信息數據通過網絡進行傳送和交換，實現智能化的控制管理。傳感器類似于人體的感知神經，能將接觸到的物品轉化為數據信息，以滿足信息傳送、處理以及管理的要求，而且延展性強，能檢測到人的五官不能感覺到的信息，同時具備極強的適應性，能在極其惡劣的環(huán)境下工作，包括高溫環(huán)境、高寒環(huán)境、高壓環(huán)境以及核輻射環(huán)境等，在各種極端條件下都能完成工作且具有靈敏度高、精度高、可靠性好等特性。

傳感器操作是由終端傳感器完成數據采集處理，再通過網關傳感器完成數據轉發(fā)交換。終端傳感器主要由電源、顯示、感知、天線以及時鐘等模塊組成，網關傳感器除不需要采集物理信息，不具備感知模塊外，其余結構與終端傳感器相似，能連接不同協(xié)議的網絡，實現物理層面或者邏輯層面上的網絡獨立連接。在一個大型計算機網絡中，網關傳感器促進協(xié)議之間的轉換，具有網絡數據流量的控制作用，實現各網絡之間的信息傳送。面對網絡結構不同并且物理層面不存在聯(lián)系的網絡體系，也可以選擇網關傳感器進行連接。網關互聯(lián)不僅在廣域網中應用，還可以在局域網中應用，互聯(lián)應用范圍較廣[3]。傳感器感知結構如圖1所示。

圖1 傳感器感知結構

2 網絡技術在物聯(lián)網通信中的應用

物聯(lián)網能將各種信息設備連接起來實現信息資源共享。網絡技術承擔著數據運輸的重任，其地位舉足輕重，主要包括ZigBee技術、分時長期演進（Time Division Long Term Evolution，TD-LTE）技術以及無線局域網絡技術等。

ZigBee是由網絡、傳感器、通信協(xié)議組合而成的無線個域網絡技術，它的集成芯片上安裝了多信道通信設備和8位微處理器，通過電阻、晶振、A/D、D/A等接口與電路實現智能節(jié)點控制[4]。ZigBee具有微功耗、復雜度低、價格低、組網靈活的優(yōu)點，獨立的ZigBee網絡最多可容納256個節(jié)點，節(jié)點與節(jié)點之間的互連一般由網絡協(xié)調器連接實現，且在傳感網絡中應用廣泛。ZigBee還可以利用網絡調節(jié)器自動建立網絡，同樣迎合自配置、自建立網絡的需要。信息數據安全管理上，經過循環(huán)冗余數據完整校驗，多級數據信息安全處理，傳輸中利用AES-128準確保護信息數據安全。在城市化高度發(fā)展的今天，交通工具的激增，道路擁擠問題的突出，都促進了城市化公共交通的迅速發(fā)展。智能交通系統(tǒng)在公交、地鐵、輕軌運營中應用廣泛。ZigBee作為一種微功耗、復雜度低的無線通信技術，被廣泛應用于智能交通票務系統(tǒng)，而隨著技術的發(fā)展，智能家具、智能電子設備也逐步運用ZigBee網絡技術[5]。

TD-LTE是擁有100 Mb/s下載能力的4G主流技術，能有效實現高數據率、低時延的通信要求，頻譜帶寬支持可變帶寬，頻譜范圍為1.25～20 MHz，帶寬配置上靈活高效[6]。下行峰值速率達到了100 Mb/s，上行峰值速率達到了50 Mb/s，頻譜利用率為高速分組接入（High-Speed Packet Access，HSPA）的2～4倍，極大地提高了用戶平均吞吐量，不僅提高了居民生活小區(qū)的傳輸速率，還增強了多媒體廣播和組播業(yè)務的數據速率。實現了網絡電話的語音通信，降低了建網成本和網絡技術成本；內部延遲控制在5 ms內，睡眠到激活時間控制在50 ms內，待機到數據傳輸時間控制在100 ms內。有效實現了在復雜終端下降低成本并延長待機時間，用戶反饋良好。該技術廣泛應用于企業(yè)綜合業(yè)務與家庭業(yè)務，包括多媒體視頻、移動商務、網真、視頻監(jiān)控、多媒體語音電話等。先進的TD-LTE網絡技術能驅動物聯(lián)網通信的快速發(fā)展，實現各種電子產品設備之間的無線互聯(lián)。

網絡連接器連接了有線局域網與無線局域網，其中有線局域網絡和廣域網絡的資源都可以通過連接器分享到每一個裝有無線網卡的PC，這就相當于一個具有無線發(fā)射作用的集線器發(fā)射信號，信號通過傳輸被裝有無線網卡的客戶端所捕捉接收[7]。WiFi不同于傳統(tǒng)網線直線輸出，其傳輸范圍呈輻射狀，在空曠無障礙情況下最遠可傳播300 m，如果遇到障礙則可能會縮短到100 m，此傳輸協(xié)議在日常生活中應用最為廣泛，與傳統(tǒng)有線網絡相比，優(yōu)點更加突出[8]。

（1）不需要布置傳統(tǒng)網線。WiFi不受傳統(tǒng)有限網線布置條件的限制，適用于各種移動辦公用戶和家居生活，在醫(yī)療保健、網絡教育、庫房控制以及酒店服務等行業(yè)中也具備極高的應用價值。（2）輻射小。新型WiFi的發(fā)射功率一般不可超過100 mW，在實際生活運用中發(fā)射功率僅為60～70 mW，是傳統(tǒng)手機的1/3，且沒有與人們長時間保持近距離接觸，因此是相對健康安全的。（3）WiFi組裝簡單。無線局域網絡的組成僅包括無線網卡、接入點（Access Point，AP），組件結構簡單，網絡架設和組建復雜程度遠低于傳統(tǒng)網絡。（4）工作距離加長。常見的WiFi工作范圍相對較小，但是網絡技術完善健全的情況下，新型號WiFi的實際工作范圍可以超過100 m，還能有效解決數據因高速移動造成的錯誤問題，具有極高的應用前景。

近幾年來，無線AP增長速度迅猛，數量急劇增加，方便高效的WiFi一經面世就迅速得到了人們的認可并廣泛普及[9]。公共WiFi的出現更是將無線網絡的技術發(fā)展推向另一個高度。未來WiFi發(fā)展會補充高速有線接入技術，提高WiFi性能，讓其數據速率飛速提升，同時還會補充蜂窩機動通信進行完善融合。

3 物聯(lián)網通信的市場機遇分析

機器與機器（Machine to Machine，M2M）應用是目前物聯(lián)網通信最重要的市場機遇，市場規(guī)模巨大，在電力、交通協(xié)管、智能家具、安防系統(tǒng)、物流運營、金融以及新能源汽車行業(yè)上都有極高的應用前景。這些行業(yè)客戶的核心利益部分就是自主運營，M2M網關和模組能通過IP化承載網絡、光纖寬帶接入實現人類、計算機以及網絡系統(tǒng)的智能化交互。視頻監(jiān)控應用是另一個重要的市場機遇。我國視頻監(jiān)控應用規(guī)模在2007年開始呈現出極大的發(fā)展趨勢，2010年已同比增長了約43%，到2020年我國視頻監(jiān)控市場已達到102億美元，發(fā)展勢頭極盛。監(jiān)控視頻應用的發(fā)展趨勢也從行業(yè)應用向公共服務和個人市場延伸，不僅應用在政務系統(tǒng)、銀行系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)、石油等行業(yè)，還包括家庭監(jiān)控、汽車監(jiān)控等日常應用[10]。物聯(lián)網通信技術可以融入生產生活的方方面面，將推動智能化城市的建設，惠及百姓生活。

物聯(lián)網通信的發(fā)展機遇無不昭示著其強大的應用前景。計算機硬件和網絡技術是物聯(lián)網發(fā)展的重要依據，在科技高速發(fā)展的今天，計算機硬件和網絡技術的開發(fā)與研究同樣重要。RFID技術市場空間樂觀，應及早掌握先進技術，實現產品化，占據RFID應用市場份額。當前物聯(lián)網及技術突破的主要方向是傳感網，它決定了未來物聯(lián)網采集整理物理信息的形式。網絡技術的發(fā)展要具備前瞻性，網絡核心技術和計算算法要向發(fā)達國家看齊，為物聯(lián)網的發(fā)展注入足夠的動力。

4 結 論

物聯(lián)網通信是經濟發(fā)展的必然產物，計算機硬件和網絡技術的應用能有效促進物聯(lián)網通信的發(fā)展與應用。物聯(lián)網通信技術涉及的行業(yè)范圍廣泛，從重工業(yè)到輕工業(yè)，從企業(yè)到個人，從生產到生活涉及范圍面大，這也預示了它巨大的市場前景。在計算機硬件和網絡技術的推動下，物聯(lián)網通信技術能實現城市智能化建設，滿足人們日益增長的生活需求，實現現代化社會的和諧發(fā)展。