物联网网络技术范文

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篇1

前言：

物联网定义为物物相连的互联网，是目前信息技术的重要组成部分，是一种基于现有和未来演进的通信和信息技术，强调物体互连、以及物体互连之后产生的数据和应用，在物与物之间，实现双向通信。目前，在技术的不断成熟下，物联网进入了快速发展阶段，无线通信网络做为物联网的传输通道，成为了重要的发展方向。

一、电信无线网络的主要特点

中国电信的无线通信产业在世界范围内处于领先的地位，在实际应用的过程中，其主要优势和特点包括以下几个方面：

1、覆盖范围较广。中国电信的无线通信技术已经达到世界领先的水平，在避免铺设各种复杂网络线路的同时，能够以分布式的方式来对网络系统所收集到的信息进行整理和分析，以此来增加网络监控的准确性和可靠性，进一步满足了无线传感网络对单个节点传感器的高精度要求；另外，一般情况下，分布式网络传感器当中的接电传感器较多，每个节点传感器的功能也各不相同，所以说，在实际的应用当中，能够提供更加完美的传感技术；最后，无线网络的冗余节点能够提升系统的容错性，进一步扩大电网无线网络的覆盖范围。

2、灵活性较强。在中国电信的无线通信网络当中，其重组能力较强，这样可以根据网络协议，建立能够对网路数据进行实时监控的无线网络，并且在实际的应用过程中，可以根据实际要求和环境的变化来自动进行结构的调整，具有较强的适应性和灵活性。

3、可用性较强。中国的地势情况较为复杂，为了进一步扩大网络覆盖范围，在对网络进行铺设的过程中，部分环境较为复杂恶劣的区域，由于所需要的传感器数量过多或者环境因素影响信号的传递，在这样的情况下，网络铺设和维护的难度将进一步提升，而对于无线网络技术来说，对传感器依赖的程度较小，这样不仅能够降低网络铺设的难度，同时也方便了网络应用后的整体维护。

二、中国电信无线网络结合物联网的实际应用

中国电信无线网络技术在实际的使用过程中较为具有代表性的有智能停车、智能水务、智能井盖、智能路灯等。以智能停车来看，随着城市机动车数量的急剧增加，停车难的问题已经越来越严重，地方政府部门主要关心的是如何解决所辖区域内广大车主停车难、停车收费乱的问题，交警部门主要想解决在人力不足的情况下如何完成交通自动疏导以及如何进行自动监控的问题，而广大车主最关心的则是停车位在哪里。通过电信道路智能停车管理解决方案，搭配云管端一体化运营的物联网运营管理平台，能够有效的解决停车问题。

通过安装数据检测单元和数据采集设备，通过无线基站的方式接入到物联网网络，并连接到应用平台，车检器通过磁场变化或图像智能识别等手段实时感知车辆的进入、驶出，并将前端被感知信息数据实时通知运营管理平台，被感知的信息可以由统一平台进行管理，运营平台和用户手机都能够查询车位的占用情况，车主则可以通过智能手机自动寻找空闲停车位，并实现导航，在车位使用结束后，可以通过APP、翼支付、微信、支付宝等移动支付手段进行缴费。

物联网智能停车管理平台的整个组网部署由车辆检测单元、无线基站、传感采集设备、车联网数据管理平台等模块组成。整个业务流程由地磁或图像智能识别系统来实时感知车辆的进出，将信息通过基站传送给管理平台，由管理平台再分发到管理终端，实现现场车辆的管理，停车司机只需要打开手机APP，输入泊位号，支付预付费用即可进行停车，在检测设备探测到车辆离开之后，系统自动完成扣费动作。

三、中国电信低功率广域网的战略规划

NB-IoT即“窄带物联网”，是目前各运营商最为关注的低功率广域网技术，基于4G-LTE FDD网络，具有广覆盖、大容量、多连接、低功耗、低成本的特点，能够有效的解决物联网芯片的能耗、待机时长等问题。在2016年6月，国际通信标准组织正式了NB-IoT技术协议标准，2017 年将有大量商用 NB-IoT 网络在全球部署。

目前电信集团已于7月15日NB-IoT的发展规划，预计2016 年底将完成主流终端和网络间的测试以及预商用测试。未来，电信将在水务抄表、智慧农业、井盖排涝监测、资产跟踪等领域有望取得NB-IoT技术的实质性突破和广泛的应用。

结束语：

物联网的不断发展，创造了更多的商业模式和产业链，给社会的发展带来更多动力，而电信无线网络在物联网中的技术应用，将成功的将物联网产品渗透到生活当中的各个领域，在较大程度上提高人们的整体生活质量。

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中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2011）12-0046-02

网络编码是指在网络中继节点处对网络信息流进行存储转发的基础上实行编码操作，从而提高网络吞吐量，节省网络带宽等[1]。在无线通信网中，网络编码作为关键技术之一，可以在一定程度上节省网络资源消耗，提高频谱资源利用率，并在有限的频谱资源中尽可能多地传输数据，增加信道的传输容量。同时无线网络自身一些不同于有线网络的传输特性，也使网络编码带来了新的效益，它可以改善网络性能，结构和协议。

目前，大多数方案都是基于随机线性网络编码，如何在多径衰落这种不利条件下，设计网络编码方案，使其在无线网络中同样有效是一个具有挑战性的问题。很多国内外学者以及科研机构都致力于对网络编码的研究，从最初的网络信息流到分别与协作分集技术、MIMO技术相结合的现在。本文通过从物理层角度对无线网络中网络编码与其他应用技术相联合进行分析，如将其与MIMO等相结合，充分利用冗余度，提高系统吞吐量，并根据未来网络的复杂环境阐述了其进一步的研究方向。

1、联合网络编码

随着研究的深入，网络编码的很多优点也逐渐体现出来，如能获得很好的网络吞吐量，均衡网络负载、提升带宽利用率等优势。同时在无线网络中应用网络编码也面临着许多问题，如果将网络编码与其它应用技术相结合，则更能大大提升该应用系统的相关性能。

1.1 网络编码与信道编译码的联合

网络编码同信道的编译码技术相结合的核心思想就是利用网络编码的冗余信息协助信道编码，从而获得好的抗噪性能，达到最大的信道容量；通过利用中继传输的冗余度来获得分集增益[1]。基于Turbo码和LDPC码的联合编码已经被广泛研究，并在多址中继信道、时分复用双向中继信道[2]和BSC中与传统的网络编码方案进行了比较，充分显示了联合编码在能量消耗、信道容量、误码率等方面的优势，有效降低了编码复杂度以及由信道噪声带来的失真。

1.2 网络编码与协作分集技术的联合

协作分集技术，即在多用户环境下，每个天线用户在发送自身信息时也为其协作伙伴发送信息，通过节点间的协作，形成虚拟天线系统，以获得较大的分集增益，克服无线信道衰落。另外，在协作分集的基础上进行网络编码可以同时获得分集增益和网络编码增益。在协作传输过程中，通过在信源节点和终端节点放置中继可进一步提高数据传输速率，改善无线通信系统抗衰落性能，提高资源效率和系统容量[3]。

协作网络编码是当前无线移动通信系统的研究热点之一，特别是基于物理层网络编码的无线协作通信系统，对于双信源、双信宿无线通信系统，假设信源和都要将各自的信息广播到两个信宿和。由于发射功率的限制，将超出的传输范围，和将通过共享的中继来实现传输范围的扩大。在传统协作中继系统中由于要保证信号在正交信道上能够传输，完成这一过程需要4个时隙，而采用无线网络编码后仅需要2个时隙。分别为：(1)将信号广播至和；同时将其信号广播至和；(2)对二者叠加信号进行物理层网络编码，并将编码后的信号广播至和。由于在第1个时隙已经接收到广播的信息，因此，在第2个时隙结束时，可以从编码后的信号中提取到的信息。

此方案充分利用了网络资源和分集技术，可获得相对较低的错误概率、中断概率，以及较高的编码增益。因此，采用物理层网络编码的协作中继系统可以降低传输时间损耗，使数据在衰落信道中更好地传输。

1.3 网络编码与MIMO技术的联合

MIMO技术利用在发射端和接收端均采用多天线、多通道来获得高分集增益以改善信道的多径衰落特性，以及提高系统容量、频谱利用率和数据传输速率；通常情况下，多径要引起衰落，致使数据包丢失。对于MIMO系统，多输入多输出技术通过利用空间分集来解决这一问题。因为多入多出是针对多径无线信道来说的，传输信息流经过空时编码形成M个信息子流，由M个天线发射出去，经空间信道后由N个接收天线接收。在接收端通过检测译码，将接收到的符号矢量利用空时编码处理，并解码这些数据。

这两种技术的最终目的都是从接收到的符号矢量中恢复出原始信息，为了能够充分利用MIMO技术的分集特性和在传统网络编码中并没有利用到的冗余信息，将网络编码和MIMO技术相结合（MIMO_NC）。最大程度的将收到的信息传递给译码器，降低丢包率，完成检测译码过程，获得高信噪比增益。

MIMO_NC方案[4]的编码过程：由信源发出的信息，经过信道编码输出信息单元，这些由每个节点生成的信息单元被存入缓存器中，然后对其进行网络编码，产生编码包，并用Galois符号表示，最后经过转换调制将相应波形通过无线信道传输出去。

译码过程：在接收端将收到的数据包进行信道估计，并从其头部提取出网络编码系数，如果头部损坏就丢弃；反之，则把所有数据包存在缓存器中，并更新网络估计矩阵。为了在接收端正确获得信源的发送信息，节点存储器中至少要有等量的独立的原始数据包，这样才能解出编码方程，若少于要求数，则终端正确恢复原始信息的概率会很低。所以当能够进行译码时，节点开始检测接收到的数据包数目，同时确定中继节点数,最后通过软译码方案恢复出原始信息。

同样为了获得高分集增益，在编码阶段可以在发送端采取用两个网络编码器的方法，这样就有两个网络编码矩阵G1和G2，头部存储编码系数，并且编码相同的信息。此时的编码增益会明显提高，但是以传输速率的降低为代价，而在译码过程中采用自适MIMO-NC技术，就是为了改善传输速率，降低错误概率，但同时复杂度有所增加。具体的编译码流程如图所示：

…指的是经信道编码后的信息单元，为每个编码包的头部包含的编码系数，{}指的是Galois符号所对应的调制后的矢量。指的是在不同时间接收端收到的来自不同信源的编码包。

在传统的网络编码中，每个数据包的解调过程和提取NC系数过程都是分开进行的，其在译码阶段仅用来成功地接收数据包，因此限制了从不同节点接收相同信息的优势。MIMO_NC会利用已破损的CP，将所有收到的信息传递给译码器，充分利用冗余信息，改善其性能。

2、进一步的研究方向

现在网络编码的研究已经走向多元化，实用化。在LTE-A中通过采用MIMO分集技术，来抑制多径衰落，改善信道特性，提高系统性能。新一代无线通信网的网络架构是复杂的、多变的，其不仅体现在网络层次、基本构架方面，也体现在复杂的无线场景、传播环境和混合的无线小区结构上等。如何能在这样的环境下进一步满足提高系统的吞吐量、信道容量，降低误码率等要求，是目前的研究热点。

因此在以后的研究过程中我们可以考虑以下几方面：

(1)网络编码是一种协作通信的模式[3]，与其他技术相结合可以优化网络性能，在各种无线传播环境下，充分结合多输入多输出天线技术，研究对网络中数据流传输的影响。研究基于协作分集技术的物理层网络编码和信道编码的联合设计方案，以及基于网络编码的数据传输，研究低复杂度、低时延的网络编码算法。

(2)在实际无线通信网络中，信道往往是频率选择性衰落的，这种环境下MIMO网络编码的性能分析也是很值得研究的。除了理论研究MIMO网络编码技术外，还需要考虑实际的场景，以解决应用过程中遇到的各种问题，如编译码复杂度、延时问题对系统性能的影响问题，系统效率、编码效率和鲁棒性的提高问题等。

3、结语

网络编码技术在无线网络中起到了重要的作用，同时具有很广阔的应用前景。由于无线通信网中信道的固有特性，在物理层进行网络编码并结合一些相关的检测技术、纠错编码技术、MIMO技术，与传统的网络编码方式相比，能获得更好的系统性能。本文主要介绍了网络编码分别与协作分集技术和MIMO技术相联合的方案及研究进展，并提出了有待进一步研究的方向。

参考文献

[1]HoT,Koetter,Medard M,A Random Linear Network Coding Approach to Multicast.IEEE Trans.Inf.Theory,2006:4413～4430

[2]Hausl C,Hagenauer J,Iterative Network and Channel Decoding for the Two-Way Relay Channel／Proceedings 0f IEEE International Conference on Communications 2006：1568―1573．

[3]殷勤业,张莹,丁乐.协作分集:一种新的空域分集技术,西安交通大学学报.2005.06．

[4]EFasoloFRossettoand MZorziNetwork Coding meet MIMOHongKongJan3-4 2008．

篇3

1引言

把“物物相连，相互相通”的网络叫做物联网（InternetofThings，IoT），就是在平常的现实社会中终端通过运用传感器再配合网络以达到具有感知能力、执行能力、计算能力和传输能力目的的一个网络，主要是通过嵌入的方式在芯片和软件中实现整体网络的功能，以达到智慧世界的目标，它通过网络设施进行信息传输，实现物与物、物与人之间相互通信。在日益得到重视的情况下，在1999年提出的物联网概念如今得已实现并且被应用于人们的生活中，给人们的生活带来极大的方便。国际电信联盟（ITU）在2005年给出了物联网的定义，物联网主要实现物到物（ThingtoThing，T2T）、人到物（HumantoThing，H2T）、人到人（HumantoHuman，H2H）之间的互联。它是一个新兴的领域，是一个相互交叉的领域，如今的物联网已走进了人们生活中的每一个角落，它已成为我国经济领域代名词，为我国经济发展注入了新的血液。

2物联网时代中计算机网络技术所起的作用

物联网的出现，改变了人们对世界的认识，颠覆了很多传统思维，它适应于各行各业，能加快社会的信息化建设速度和提升社会的服务水平，物联网具有如此作用来源于拥有三大关键技术：第一，全面的感知力，就是利用RFID即无线射频识别技术，该技术是一种非接触式的自动识别技术，它可以在无须人工干预的情况下通过射频信号，自动、方便而准确地识别目标对象，并能迅速获取所需的相关数据，它对环境的要求极低，常被运用于超市、快运、安检、智能交通、电力、智能家居与智慧农业等工作场所，它具有操作快捷方便、能频繁使用、准确迅速的特点；第二，传递准确而可靠，信息的传递可以是专线也可以通过网络传递，即通过Internet网络，不管是哪种传输方式都能准确将物体的信息实时传递出去；第三，处理智能化，即在处理数据时利用大数据和云计算、模糊识别等各种先进计算技术，能在极短的时间内快速收集、分析和处理海量的数据和信息。一般的网络分为七层，而物联网分为三个层次，即感知层（传感层）、网络层（传输层）、应用层，感知层是用来感知数据的最底层，也是传输与识别的重要层次，它的功能主要是收集与采集原始数据；网络层是中间层，它的功能是传输数据，在传输数据时保证数据的准确与安全；应用层是整个数据链中的最顶层，它的功能主要是负责表征内容信息，也就是数据的各种应用体现。物联网技术是科技的必然产物，它结合了网络技术、电子技术、通信技术，它的本质是一种延伸和扩展的网络技术，其核心构成部件仍然是互联网技术，物联网用户端是进行物与物、人与物、人与人之间的信息交换和通讯的。物联网技术所涉及的技术有射频技术、嵌入式系统技术、传感器技术、无线传输技术、信息处理技术、物联网域名技术、无线网络传感技术等，物联网的网络层主要依赖于现有的移动通讯网和传统的互联网，通过各种硬件的接入设备与移动通讯网进行相连，实现相互通信。目前全国各高校都设置了物联网技术应用专业，开设的课程有物联网导论、C语言程序设计、Java程序设计、无线传感网络、TCP/IP网络协议、嵌入式系统技术、传感器技术、RFID技术、M2M与中间件技术等。目前各个高校侧重点不同，而在不同的地方就业前景也是不一样的，但就目前这种状况，在教学方面仍要进一步探索和改进。

3计算机网络技术课程的研究与创新

3.1增加IPV6教学内容

在科技日益发达的今天，原来的IPV4已不能满足生产与生活的需要。物联网时代，网络所面对的对象分为两大类：智能小物体和智能终端。智能小物体具有体积小、存储容量小、能量低、运算能力弱的特点，例如终端的传感器节点；智能终端具有自由度比较高、操作方便、准确度比较高、没有智能小物体的约束特点，如生活中的无线POS机、智能家居、智能交通、智能电控等。以上的对象虽然操作比较简单方便，但是对象数量比较多而杂，对网络提出了特定的需求，需要巨大的地址空间支持。现在使用的IPV4通信网络协议的地址位数为32位，也就是最多有2的32次方的电脑可以同时上网。IPv6是下一版本的互联网协议，它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展，IPv4定义的有限地址空间将被耗尽，地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。在IPv6的设计过程中除了一劳永逸地解决了地址短缺问题以外，还考虑了在IPv4中解决不好的其他问题，主要有端到端IP连接、服务质量（QoS）、安全性、多播、移动性、即插即用等。IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。IPV6在Windows7及以上系统中增加了增强的组播（Multicast）支持以及对流的支持（Flow-control），为多媒体的长远发展和服务质量（QoS）控制提供了良好的网络平台。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类（Aggregation）的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录（Entry）表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。IPV6加入了对自动配置（Auto-configuration）的支持，它通过改进和扩展DHCP协议，使得网络的管理更加方便和快捷（尤其是局域网）。在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，这极大增强了网络安全。在物联网时代，基于以上原因，物联网由于所面对的对象的数量多，对地址的需求量大，对数据的处理质量和空间的需求要求都比较高，而如今的互联网技术IPV4是主流网络基石，它不能满足物联网时代的网络高需求，不能更好为人们的生活提供智能化服务，制约着科技向前发展，不能实现物联网技术的突破。所以，在高校现在的计算机网络技术教学中一定要引入IPV6的教学内容，它适应时代的发展，使教学内容紧贴生活、紧贴科技，符合当前物联网时代的计算机网络教学要求。

3.2适当加大无线网技术的教学内容

目前物联网技术的通信载体以公共无线网络为主，同时也用3G、4G网络，还有的采用固定光纤等。利用公共无线网进行通信虽然使用方便，但信息的保密性不好，可靠性及稳定性也不足；利用3G、4G网络传输数据时可靠性与保密性也不高；固定光纤接入具有传输速率高、传输信息量大、成本及费用高、稳定性与保密性好等特点。因此，在实际情况中应根据不同的应用场景选择不同的通信载体，以达到成本与性能最佳比。无线传输分为近距离与远距离两种，常用的近距离无线通信技术有802.11b、Bluetooth、802.15.4(ZigBee)、UWB、IrDAR、FID等。在传输距离短、功耗需求低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输时选择ZigBee是一种不错的选择，ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的一种低功耗局域网协议，它具有距离短、复杂度低、功耗低、数据速率低、成本低、网络容量大、安全的特点，是一种双向无线通信技术，自身的一个完整的协议栈只有32KB，但它可以嵌入各种设备中与其他设备同时工作，是目前近距离无线传感网络的主流技术之一。鉴于无线网络具有上述特性，应在计算机网络教育教学中加大无线网技术内容的比重，让高校学生在学习时全面准确掌握各种无线RF通讯技术与标准，比如ZigBee、蓝牙、Wi-Fi、GPRS、CDMA、3G、4G、5G等，使学生在校能学到新知识，走向社会就能直接为社会服务，适应社会发展需要的同时推动现有科技向前发展。

4结语

作为信息产业新方向的物联网，它是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一个科技创新产物。高等学校是培养中、高级应用人才的场所，应把握科技时代的脉搏，跟随物联网发展的趋势和制定合理的教育方针与政策，以此达到培养人才的目标。

参考文献

[1]肖慧彬.物联网中企业信息交互中间件技术开发研究[D].北京:北方工业大学,2009.

[2]刘兴伟.EPC物联网在车辆管理系统中的应用[J].大庆石油学院学报,2010.

[3]李卢一.物联网在教育中的应用[J].现代教育技术,2010.

[4]由.浅谈物联网技术及应用[J].科技成果纵横,2010(4):55-57.

[5]何德明.浅谈物联网技术安全问题[J].技术与市场,2011,18(4):103.

[6]蒲红梅.浅谈物联网技术[J].科技资讯,2010(2):191.

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一、计算机网络技术的发展现状探讨

众所周知，冯洛伊曼是计算机之父，自从计算机被他发明之后，我们利用计算机的功能，能够进行有效的发展，比如，军方利用计算机可以对武器进行模拟，使武器的杀伤力更大，研究飞行轨迹，有利于更好地获得战争的胜利。其次，计算机在逐渐的发展中，也与人们的生活有了一定的联系，使人们之间交流更加方便，在不断研究进步的过程中，能够建立分组协议。所谓分组协议就是把网络传输中的信息进行连接，能够使得计算机有一定的网络标准。最初利用传输网速比较慢，现在进行内容传输的过程中，能够传递一些复杂的信息，而且传递的速度越来越快，避免受到了一些限制因素的干扰，同时，光纤核心技术的发展，也在不断的应用到网络中，使得人们能够获得更多的便利[1]。

二、计算机网络新技术的分析

随着人们当前对计算机网络系统的不断研发与完善，更多的网络技术在逐渐的萌发，最常用的是云计算大数据物联网，云计算能够具有对数据进行计算的能力，它也方便了人们的日常生活，只要利用一定的电子载体，就能够将信息传递给网络系统，对数据信息进行分析，再者是大数据技术，它能够对大量数据进行合理的管理，依赖于云计算系统能够整合出用户需要的信息，而物联网就是物物相关的互联网系统能够通过网络操作对不同的设备进行控制，实现人际交互技术的应用，对知识进行拓展有效的连接，扩大应有的知识体系。

三、物联网对计算机网络技术发展的具体影响探讨

在计算机网络技术发展的过程中，利用互联网能够有一定的影响，所以我们从物联网的感知、应用、传输等不同的层面来进行分析。

（一）从物联网感知层面分析

在物联网的层次中感知层数是最基础的部分物联网技术主要依靠感知层来进行实现，感知层对网络区域中所拥有的数据和信息进行感知，从而获得相关的资料，在利用网络将这些信息数据进行有效的传输，主要是对一些网络进行连接，对相关信息进行处理，能够使得计算机运行更完善，提出更严格的要求，同时它也面临着一些挑战，在物联网的发展过程中，网络信息数据在逐渐的增加[2]。比如我们在进行信息收集处理的过程中，物联网感知层要对信息进行感知，但是当前的物联网技术仍然处在一个发展的阶段，面临着更多的挑战，在逐渐应用物联网科技的过程中所存在的业务量也在逐渐的增多，具体的运行情况需要计算技术来进行支撑，当前的计算机技术无法对物联网的发展需求进行满足，所以，在物联网技术发展的过程中，我们要加强对计算机网络技术的发展。

（二）从物联网应用层方面进行分析

物联网应用层就是在物联网技术进行的过程中，将信息能够传递给用户，把信息作为一个参考资料，筛选最有力的数据，互联网具备的功能可以对计算机的功能进行优化，使得计算机网络技术能够更好的发挥它的作用，满足发展的需求。互联网的更多发展需要应用物联网应用层的特征来进行发展，但是在某些特征中，它会影响计算机网络技术的发展。物联网功能最基本的要依靠应用材料进行物品之间的管理，对其进行推动，整合资源，通过网络基础建立相关平台，为物联网的发展提供更良好的环境。

（三）从物联网传输层方面进行分析

物联网传输层主要把计算机网络技术作为一个基础来进行，网络与感知层之间的融合，借助宽带来实现它功能的发挥，在之前的通信网络中，互联网最主要的功能就是利用物联网的传输层来进行，实现将各个节点进行整合进行统一的管理，能够更好的发挥其作用，但是在当前的发展过程中，通信节点往往有一定的隐私性，适应物联网技术不仅仅是为了对信息进行传输，更是对各种物品进行有效的连接，减轻物联网工作的复杂性，能够使得物联网的工作和计算机网络技术的发展进行融合。

四、计算机网络技术的发展方向

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前言

物联网技术作为信息产业发展的第三次革命，涉及的领域广，其理念也日趋成熟。从整体来看，中国物联网市场主要份额有智能工业、智能物流、智能交通、智能电网、智能医疗、智能农业和智能家居等行业。2009年8月，“感知中国”的讲话把我国物联网领域发展推向了，我国在无锡建立了“感知中国”研究中心，中国科学院、电信运营商和多所大学在无锡建立了物联网研究机构，越来越多的行业和企业需要物联网技术人才，加大物联网工程技术各级人才培养力度，已经成为当前职业教育相关专业改革与发展的一项重要和紧迫任务，中职业学校的计算机网络技术专业课程的设置应该着眼于社会的发展需要，增加在物联网技术应用型人才培养，在课程设置、教学内容以及实训上增加物联网技术的知识与技能实训，培养既掌握计算机专业的知识技能，又懂得物联网技术的复合型技术人才，适应社会信息化产业新趋势的发展。

1中职物联网技术专业现状

目前，全国大多数本科、高职院校都开设物联网工程技术专业，并把该专业作为重点规划和发展专业，学科知识体系及课程设置都在研究与探讨，物联网专业教学与实训处在摸索、实践阶段，没有成熟的体系、成功的经验可以借鉴。中职学校也积极创造条件开设物联网技术应用专业，但是物联网技术是多个学科技术交叉融合的新兴发展技术，主要涉及计算机网络技术、计算机软件开发和电子技术等综合的学科应用，而大多数中职学校学科体系不够完善、受学制，专业师资和教学实训设备等因素限制，如何在学校现有师资、课程、实训设备的基础上，创建能满足物联网产业企业的需求、又具有本校特色的物联网专业，是各个学校急需解决的问题。在物联网技术专业的建设与人才培养上采用两步走的方式来实现：第一步，各中职学校将结合学校学科专业体系的特点与优势在电子技术应用、计算机网络技术、计算机软件技术专业增加物联网技术方向的基础课程和实训课程，进行探索与实践。第二步，整合相关专业教学实践、教学资源，制定统一、完善的物联网专业课程体系和人才培养方案，使之形成一个整体。

2物联网技术的专业课程设置

目前，计算机网络技术专业所开设的专业课程与教学实践都是基于普通计算机之间互联的网络工程技术，而物联网是物与物相连的互联网，是互联网的延伸，物联网技术是多个学科技术交叉融合的新兴发展综合技术。主要涉及电子技术、网络技术和软件技术等综合的学科应用技术，知识系统非常庞大，必须进行研究与梳理，依据人才培养的目标定位，考虑中职学制与学生学习能力，根据网络专业的课程架构与知识体系，合理组织增加物联网技术的知识，进行适时课程的设置调整，根据物联网技术系统层次结构特点和关键技术，课程设置如图1所示，使学生掌握新的知识与技术，从而扩大就业面，提升在就业中的优势而计算机网络技术专业标准课程设置中已经涵盖了物联网技术网络层知识领域，只需要增加的主要是物联网感知层和应用层的相关核心课程。具体是在专业基础课增加《物联网技术导论》，专业课上增加感知层《传感技术与检测》、《RFID技术与应用》、《传感网组网技术》课程和《网站建设与管理》、《数据库的应用技术》应用层课程。

3物联网技术实训体系设置

对于中职学生而言，物联网技术应用的定位应体现在工程实践性，学生需要有知识理论的学习，更要注重工程能力的实践，根据物联网工程的工作过程构建实践体系，设计教学实训内容，注重培养学生实际工程的应用技能，根据物联网技术专业课程的设置，结合计算机网络技术专业的实训教学与设施情况，确定物联网技术专业课程的实训体系，确定实训教学的内容。（见表1）

4物联网技术教学实训的实践

中职计算机网络技术专业受学制（三年）和学生学习能力、实训条件、师资等因素限制，课程调整的空间较小，在明确专业人才培养定位，根据网络专业的课程架构与知识体系，合理组织增加物联网技术的知识教学与实训，系统的增加物联网技术的知识，适当调整专业课程，一方面将物联网传输层新技术与知识“嵌入”到原有的课程教学中，比如：将传感器技术和RFID技术知识作为电子技术基础的内容，无线传感网组网技术加入到网络课程中，将数据库技术知识融入网站建设与管理课程中。另一方面，进行适时课程的设置调整，在有限的学时上增加《物联网技术应用》课程教学与实训，进行典型的应用系统综合实训，如智能家居与智能安防监控综合实训。

5物联网技术实训室设计

计算机网络技术专业建设有完善的网络布线实训室、网络设备配置实训室、系统搭建实训室、网络安全实训室，能完成网络工程的实践教学实训。物联网技术实训室可以对原有的网络工程实训室进行改造，规划和购置物联网实训模块设备，模拟物联网应用工程环境和实际应用环境，构建“理实一体化”物联网技术应用实训室，拓展原有实训室的功能，提供课程教学实训从理论知识学习、讲解到演示、基本技能训练、工程项目实践等多层次教学实践。借鉴网络技术的项目教学实践体系，根据物联网工程的工作过程构建实践体系，设计教学实训内容，注重培养学生实际工程的应用技能。因此，通过物联网技术专业课程、实训体系设置、实训实践及实训室建设的研究和探索，我们可以在中职计算机网络技术专业增加物联网技术的知识与技能实训，培养既掌握计算机网络专业的知识技能，又懂得物联网技术的复合型技术人才，扩宽计算机网络专业的学生就业渠道，提高学生就业竞争力。

参考文献:

[1]中华人民共和国教育.中等职业学校专业教学标准---信息技术类（第一辑）[M].高等教育出版社，2015.

[2]黄永前，刘凌.中职计算机网络技术专业物联网技术课程设置探索[J].物联网技术，2016.

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中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）03?0012?03

Research on IOT equipment environmental monitoring technology

based on neural network

PAN Xiang

（Department of Computer， Guangxi Cadres University of Economic and Management， Nanning 530007， China）

Abstract： The parameters of smog， water logging， temperature and humidity in the equipment working environment are collected and processed by means of the related technical methods based on Internet of Things （IOT）， and analyzed by means of BP neural network to evaluate the equipment working environment. The simulation results show that the method proposed in this paper can monitor the environmental parameters effectively and issue an early warning according to the parameters， and let the system users understand the status of the current environment explicitly.

Keywords： IOT； BP neural network； environmental parameter monitoring； equipment environment

0 引 言

各种电子设备所处的环境对其工作性能和使用寿命有着重要的影响，所以目前人们开始越来越多的对设备工作环境进行监测。对设备环境进行有效的监测，一方面必须利用各种传感器技术对温度、湿度等环境参数进行准确及时的获取和处理；另一方面，必须构建一个有效的分析监测模型，能够对这些复杂的参数综合表征的环境状态进行评价和判断。而这两个方面都涉及许多技术难点，因此，本文参照目前比较新的研究思路，引入物联网的相关技术和方法对温度等四个环境因素进行准确的采集和处理，再利用BP神经网络技术对获得的数据进行分析，以判断目前环境的情况，该方法具有实现简单，监测准确率高的优点。

1 物联网

1.1 物联网的结构

物联网是伴随着计算C和互联网技术的发展而出现的一个全新概念。它一般指采用多种智能传感设备，诸如各种传感器、射频识别技术、GPS、激光或红外探测器等各种装置，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络，以进行信息交换和通信[1]。 一个完整的物联网一般由感知层、网络层和应用层组成，如图1所示。

其中，感知层网络的主要作用是对实体信息的感知，信息的采集和智能识别等功能；网络层是人与人之间、人与物之间和物与物之间通信的传输媒介，主要向应用层提供安全可靠的传输机制；应用层的主要功能就是对网络层传输的海量数据进行存储、分析和智能处理等，根据不同的应用需求对数据进行处理[2]。

1.2 基于物联网的设备环境监测原理

为了对设备的运行环境状况进行实时监测，以使相关人员能够清楚地了解到目前环境的状况。本文通过物联网，利用IPv6等无线通信技术，将各种传感器、路由网络和神经网络系统等进行连接，从而实现对温度、烟雾、水浸等环境参数的实时监测。

本文设计的监测物联网主要由感知层的18个无线传感器和应用层的BP神经网络监测分析系统组成。在底层，各种不同的传感器采集到的数据通过IPv6组成的无线网络通过各自的路由器发送至无线网关，无线网关通过交换机与服务器相连，服务器接收到数据后，会利用构建好的BP神经网络模型对这些数据进行整理分析，以判断环境所处的具体状态。

2 BP神经网络

2.1 BP神经网络的原理

BP神经网络是一种前馈型误差修正网络，它通过不断调整各个单元层之间的网络权值和阈值实现网络的训练。BP神经网络主要运行由信号的正向传播和误差的逆向传播两个过程组成，通过不断地权重调整，可以实现网络误差的不断缩小。

2.2 原始数据的获得

位于底层的传感器网络一共包含4个路由器（含网卡）和18个无线传感器（含3个水浸传感器、4个烟雾传感器、6个温度传感器和5个湿度传感器）。通过传感器和路由器组建传感器的物联网络实现对环境信息的获取，并上传至数据处理中心。将各个类型传感器收集到的数据分别进行加权平均，由于水浸和烟雾为简单的“是否”问题，因此用0和1表示，结果如表1所示。

2.3 定义输入和输出样本数据

定义输入样本数据，从表1的20组数据中选择10组作为输入样本，在Matlab命令空间中输入归一后的数据，归一化按照式（1）进行：

[yi=xi-minximaxxi-minxi， i=1，2…，n] （1）

本文直接调用Matlab软件中的premnmx函数进行归一化运算，经过归一化后的评价指标[yi]在[0，1]之间。为了简化仿真模型，特对输出状态进行编码，模型输出为评价环境的优、良、中、差、危险5种状态，定义期望输出向量如表2所示。

2.4 构建BP神经网络模型

本文采用含一个隐藏层的神经网络结构进行分析，由于输入单元为4，输出单元为5，根据经验公式可选隐含层单元数为1～10之间的整数，采用试凑法得到了隐含层神经元与均方平均值（MSE）的曲线关系，如图2所示。其中隐层神经元数目为9时，得到的MSE值最小为14，所以确定的隐含层神经元数为9。

2.5 BP神经网络模型的训练

在Matlab中代入这8组样本向量对构建的网络进行训练，期望误差设为10?6，训练过程中，BP神经网络误差的变化形式如图3所示。

由图3可知，当训练经过58次迭代之后，达到了满意的误差期望。获得理想的神经网络模型后，在剩余样本中选择8组数据对该BP神经网络进行检验测试实验，输入主代码：result_test=sim（net，ptest）[′]。

在Matlab中输入表1中的所有数据，经过整理的结果如表4所示。

由表4可以看到，表中字体加深的数据，即第2组环境状态为中，第四组环境状态为良的检测数据分别误判为良和中。为了提高模型的检测精度，将这两组作为训练样本加入训练集中，重新对网络进行训练，图4是新构建的神经网络训练时使误差下降的情况。

由图4可知，增加这两组数据后，模型的收敛速度获得了提升，达到相同精度，仅需要33步即可收敛，表5是用剩下的8组数据进行检测的仿真结果。

由表5可以看到，经过2次训练后，本文构建的神经网络对样本的判断结果均正确，对环境具有较好的监测功能。

3 结 论

本文主要研究了基于物联网的设备环境监测方法，构建了能够根据烟雾、水浸、温度和湿度等环境参数准确判断环境状态的BP神经网络模型。在仿真过程中发现将第一次训练的错误数据代入原模型作为训练样本，并进行两次训练可以大大提高神经网络模型的精度。系统可在环境参数出现异常状况前告知使用者，从而避免事故发生，具有较大的实用意义。

参考文献

[1] 刘飞.物联网的应用分析研究[J].电子技术，2013（1）：12?18.

[2] 郑伟.一N基于BP 神经网络技术的物联网监控预警系统设计与实现[D].北京：北京工业大学，2015.

[3] 王亿之.神经网络算法在物联网中的应用研究[J].计算机应用研究，2015（3）：128?132.

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未来网络：云网集成

在未来网络架构中，大量的网络功能将在边缘实现云化，因此网络和业务资源的部署将转向各种类型的数据中心，而云技术和网络技术的结合则构成了集成云网络（CIN-Cloud Integrated Network）。CIN支持网络可编程、多租户和弹性，并实现SDN、NFV和云平台的无缝结合。低时延和高吞吐的业务必须靠近用户，从而形成边际云节点，并提供高带宽连接。宽带接入作为用户获取服务的手段，逐渐统一到“短无线”和“长有线”的融合接入方式。“短无线”是指用户终端的最终接入手段无线化，使得用户的接入更加方便；“长有线”是指有线宽带接入尽可能地靠近用户终端，保障用户接入的高带宽需求，从而提升用户体验，降低建网成本。此外，云计算和IoT技术的普及将在网络中产生大量的数据，借助大数据技术增强网络的智能，进而加速业务的自动化过程甚至催生新的通信业务。

未来网络的边缘节点将形成统一的分布式数据中心，运营商采用SDN/NFV技术在网络的边缘实现各种各样的网络功能，比如vCPE、vCDN、vRAN和vBNG等，称为“软边缘”。在网络的核心则充分利用硬件的高速转发性能，实现简单、面向连接、大颗粒度的业务流高速转发，称为“硬核心”。网络操作系统提供集中化的控制平面，贯穿整个边缘和核心网络，为各种分布式业务、网络和设备建立连接。通过对网络切片，操作系统建立网络的逻辑视图，形成各种虚拟网络，从而将网络真正地抽象出来。

泛在接入：“无限”体验

未来的接入网络不仅需要以经济成本提供用户所需的更大业务带宽，满足千倍流量增长的需求，而且还需要满足百倍于人人通信数量级的物物连接数，以及人人、人物及物物无所不在的连接需求。在云网集成的大背景下，未来的接入网络将体现前所未有的融合趋势，呈现出“长有线、短无线”的发展特点，即使在资源受限的情况下，也能为用户提供随时随地的“无限”接入体验，满足带宽、连接数的极大需求。

随着4K极清视频、多媒体社交网络分享以及个人云应用等新型业务的不断丰富，个人用户对于带宽的需求呈现出爆炸式增长，对称的百兆乃至千兆入户在全球范围内也将更为普遍。对称10G PON结合FTTH正成为宽带网络的战略投入领域，其中XGS PON光模块可以与10G EPON共享相同的产业链， 能够以经济的成本实现10Gbps对称带宽；同时，基于G.989协议，确保向支持40Gbps带宽的TWDM PON（NGPON2）平滑演进。PON的应用不断拓展到更多领域，利用PON可经济高效地为LTE乃至5G无线小型基站提供回传或前传，通过“补盲补热”，大幅提升移动用户体验，逐步演进到固移融合。此外，POL无源光局域网将“光进铜退”推进到企业局域网，大幅降低机房空间、设备能耗和总投资成本，是企业新建和改造办公网络的重要选择，成为PON未来发展的重点领域。

未来移动通信将主要支持移动宽带和IoT两大类业务，在无线接入方面存在颠覆和演进两条技术路线，共同构成未来5G网络。5G颠覆性技术包括多载波技术UF-OFDM、超窄带通信、大规模MIMO系统、超密集组网、毫米波通信、5G与LTE及WiFi的集成等；向5G演进的LAA、FD-MIMO/BF、NB-IoT等LTE-A Pro技术，将满足未来IoT与移动宽带的部分需求。在网络架构方面，借助于云计算、SDN、NFV及网络虚拟化等技术，5G将创建以用户和业务为中心、服务虚拟化与定制化的网络切片，动态适配流量拓扑与连接数，全面满足移动宽带与IoT等多元化业务需求。

智能连接：软件定义

基于固定带宽的静态网络难以应对动态变化的数据流量和带宽调整的需求，因此，建立软件定义的智能连接，将是承载网发展的重要方向。软件定义的智能连接除需具备更高速率、更低时延、按需带宽分配等特征外，还将引入SDN控制层实现全网状态下的自动弹性调整。IP和光传输作为连接的主要元素，与光/电物理技术的发展紧密相连。为此，为提升网络效率，除了优化网络结构、增加网络智能外，还需采用新型材料和芯片技术，以实现智能连接，满足云/数据中心间的长距离连接、5G移动前传网络和数据中心内的短距离连接等需求。

SDN是承载网实现软件定义连接的重要手段，可以实现IP与光网络在控制、管理和数据三个平面的融合， 并做到IP层与光层的网络拓扑共享、网络资源统一管理、网络连接协同配置。其次，实施IP/光网络连接的按需精准化动态调整，为上层业务提供虚拟动态切片网络和连接。同时，运营商通过提升IP网络接口和光传输路径带宽，减少网络层次，并由集中化的控制单元计算最优的路径，为用户提供低延时的网络连接，满足时间敏感性业务的需求。

此外，在光电技术上，采用新型的BiCMOS电路设计、锗硅材料、硅光集成技术等，以减小器件尺寸、提高时钟频率、改善光路性能，提供200/400/500G的灵活可调高速光连接和T比特级的光系统，及路由器单端口400G的接口能力。在IP业务上，软件定义的VPN实现了企业VPN的快速灵活部署，紧密整合企业VPN和DC资源；引入策略驱动的修改和自动化，使分散的用户端可根据应用需求自助服务。

万物互联：网络为本

网络是万物互联之根本，《中国制造2025》、“互联网+”等国家战略的实施，都将以网络为基础设施和创新要素，推动产业转型。为顺应需求，首先，网络必须具备高可靠的通信能力；其次，物联网的网络连接类型丰富多样，含近程网络、接入网络以及业务网络等，需要通信网络具备异构网络间的无缝信息交换能力；最后，需要端到端的安全机制保障企业资产及业务安全。

云网集成的未来网络结合了SDN、NFV和云计算技术，为万物互联提供了坚实的网络基础。第一，边际云同时支持低网络时延和高带宽，确保云辅助驾驶、增强现实等业务的实施；第二，针对物联网海量终端信令开销大的难点，利用网络虚拟化中的切片功能，为物联网应用提供虚拟专属网络，并优化其信令设计；第三，边际云提供的高性能处理能力，为大量低功耗、低处理能力的IoT终端完善了其业务功能；第四，集成云网络提供高效和可信环境，全面保障物联网数据的生产、交换和使用的安全。随着物联网应用的不断丰富和普及，集成云网络的重要性将日益凸显。

业务平台：开放创新

云网集成的未来网络，为运营商打造开放创新业务平台提供广阔发展空间。敏捷创建、自动部署、按需提供、精益运维将是业务平台的发展趋势。未来业务平台将以构建端到端网络业务为中心，更加关注业务编排、网络资源的统一调度和NFVI的管理。为此，需要将物理及虚拟的网络资源统一抽象，根据业务需求，构建新型的网络业务模型，对网络资源数据进行动态分析，以实现网络业务链的自动高效链接；通过实时分析业务状态、网络运行监控、故障分析和恢复等措施，完成业务实现和业务保障的动态管理；基于OpenStack、TOSCA、USDL等技术，NETCONF/YANG等开放协议接口以及DevOps、开源软件等创新模式，实现开放的业务平台。

开放的平台提供多样化的业务创新能力，更好地支持物联网与移动互联网应用、支撑运营商探索新型B2B业务。例如按时按需带宽、增强网络切片用户控制、实时上下文相关的服务质量优化、跨运营商动态虚拟网络等动态使能业务；企业接入（SD-VPN、vCPE），IaaS（计算、存储、桌面），安全服务（例如防火墙、入侵检测、入侵防护、内容过滤和端点安全）等网络扩展业务；情境感知、大数据处理及分析和增强智能等网络智能业务。

泛在安全：按需定制

《中国制造2025》、“互联网+”等一系列战略的顺利实施，互联网和物联网多样化业务的健康发展，需要全方位的信息安全保障。采用系统性的安全方法，将传统的安全功能进行重构，借助于全网的拓扑结构，结合自学习自动防护安全管理功能，将重构后的安全功能推送给对安全有需求的网络和应用，使其能根据自身运行环境定制安全功能，实现动态的安全服务。

NFV增强了安全的灵活性和扩展性，SDN的集中控制则促进了对网络攻击进行自动地快速响应。借助于NFV和SDN的技术优势，将传统的安全功能如基于端点、边界、网络的安全进行虚拟化，结合新增加的安全功能如安全分析、安全攻击自动化管理等，构建一个网络安全能力中心；网络和应用通过SDN控制器在调用网络资源的同时，根据具体安全需求向网络安全能力中心请求相应的安全服务能力，SDN控制器根据相应的安全需求和安全策略将安全服务能力推送给网络和应用进行安全服务，网络和应用运行结束时，其所请求的安全服务能力也会终止，从而实现按需供给的动态安全服务。

此外，量子密码技术将是未来通信网络安全保障的重要补充。由于传统的基于大数分解的加密算法如RSA面临云计算时代超高计算能力带来的威胁，而量子技术的测不准原理能防止秘密信息的泄露，从而有效地提高网络安全可靠性。

绿色通信：畅行节能

当前网络和数据中心消耗了全球约4%的电力，是影响碳排放的重要因素。不断增强的终端能力，不断增长的带宽需求，以及物联网的日渐兴起，带来了千倍流量增长的难题。按现有的建网方式，能量消耗将随流量的增长而线性增长，这不论是从可持续发展的生态角度、环保立法力度不断加大的法制角度，还是从运营商的投资角度来说，都是无法接受的。

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2 物联网及远程监护（The internet of things， and

remote monitoring）

物联网[1]是延伸和扩展的互联网。它运用信息传感技术，实时采集需要监控、连接、互动的物体生物信号及位置等各种需要信息，把任何物品与互联网连接起来进行信息交换和通信。实现物与物、物与人、物与网络的连接，方便管理、识别和控制。

在物联网的众多领域当中，远程医疗是一个值得人们关注的热点，远程医疗[2]可缩小不同区域医疗水平的差距，减少病人及家属的路途奔波时间，提高了医疗效率和质量。远程监护是远程医疗的一个重要组成部分，它在患者与医院专家之间建立一座桥梁，能够使患者在任何地点、任何时间接受来自远端医院专家的诊断，通过远程监控数据，病人可以享受远程专家的医疗服务[3]。它是计算机、通信网络和现代医疗多种技术相结合的产物，它提供了一套全新的医疗服务共享体系。

3 慢病监护网络系统功能概述（Slow disease

monitoring network system function overview）

基于物联网的慢病监护系统是连接患者与医院的纽带，目标是能够实现以下功能：①患者在非医疗区域就能享受到医疗机构的监测及护理指导；②患者在任何地方就能享受到急救服务；③通过社区监护系统数据库建立居民的健康档案资源库；④医护人员通过健康监护平台能够及时获取患者疾病的信息；⑤医院健康监护平台收集各个社区医疗信息并进行诊断。

监护数据传输网络系统工作原理：人体基本生理参数（血压、心率、血氧）的采集，各路采集数据把各路收集到的基本数据经过控制器合并处理后形成同一路串口输出数据；通过无线传输网络把收集的人体生理参数存储在本地医疗监护网关（客户端）；由本地医疗监护网关来完成人体生理参数数据的解析、处理和显示；远端医疗监护端（服务器端）接收客户端发来的人体生理数据，并对这些数据进行分析处理。服务器端和客户端间的数据交换和网络通信由两端的ARM6410完成。

本监护网络系统的设计实现通过以下五个模块完成：患者生理数据采集传感器模块、数据处理控制器模块、无线传输网络模块、本地及远程医疗监护控制模块。各个模块之间的联系框图如图1所示。

图1 慢病远程监护模块框架图

Fig.1 Slow disease remote monitoring module frame

以上不同模块实现的功能为：①患者生理数据采集传感器模块：即人体生理参数OEM模块，本模块数据输出为标准的串口数据，数据可直接和单片机STM32串口相连。②STM32处理模块：即对从不同串口上读取的患者基本数据进行合并处理并传输到无线模块上。③无线传输网络模块：选择一种合适的无线传输技术，将采集的患者生理数据通过无线传输发送，接收端接受数据并传送给客户端，即本地医疗监护网关模块。④客户端医疗监护控制模块：采用三星ARM6410开发平台，接受来自无线传输模块上传输来的患者生理参数数据，实时显示经过解析处理后的数据。⑤服务器端医疗监护模块：同样采用三星ARM6410开发平台，利用Socket技术建立与客户端医疗监护控制模块的联系。服务器端模块可解析处理客户端传送来的患者生理数据，服务器端可实时对客户端监护模块进行控制。

4 短距离无线通信方案分析（Short distance wireless

communication scheme selection）

无线网络通信技术是监护网络系统的重要部分，本系统所监护的面向对象具有移动性并且监护范围一般面向社区或家庭，监护区域比较小。而ZigBee技术是一种基于IEEE 802.15.4，它的主要优点是：网络容量大，安全性高、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的短距离无线通信技术。并且它的通讯距离可自由扩展，从几米到几公里范围都允许，它采用自组网的通信方式，经常把它应用于传感控制、自动控制、工业控制、家居、医疗等领域。因此，根据对象的需求以及对短距离ZigBee无线通信优势的分析，本系统无线通信方案选择ZigBee作为无线传输。

5 嵌入式操作系统方案分析（The embedded

operating system scheme selection）

为实现慢病监控系统中各资源得到最有效的利用，选择合适的嵌入式操作系统进行软硬件资源及任务分配协调是非常必要的。

目前市场上流行的嵌入式操作系统较多，Android系统具有以下优点：①提供了从最底层内核到最高层应用程序的所有软件，用户还可以根据自己需求定制平台，开发限制少。②所有的应用程序软件完全平等，部分内置的组建也可根据需要被替换为符合个人需求的版本。③可移植性强，Android平台上的程序都是基于java语言开发的，并在虚拟机Dalvik上执行，所以，程序可以很好地移植在ARM X86等不同架构上。④优质的图形系统和音效。Android平台自身内置了一些常用的标准视频和音频编解码器，结合2D图形库和3D加速的OpenGL，可以得到很好画质和音质效果。⑤系统管理应用程序稳定性好，Android平台为不同程序之间兼容提供了良好的安全措施，各种应用程序的运行或关闭有条不紊地进行，系统稳定性得到很好保障。

基于以上的分析，Android系统符合监护系统的需要功能及要求，并且它可对监护网络设备进行很好的性能优化，所以系统选择Android作为客户端及服务器端医疗监护的操作系统。

6 慢病网络监护系统硬件设计方案（Slow disease

network monitoring system hardware design）

慢病监护系统硬件主要由以下部分组成：患者基础生理参数采集设备、无线传输网络、客户端医疗监护网关和服务器端医疗监护网四个部分，框架流程如图2所示。

图2 慢病监护硬件框架图

Fig.2 Slow disease monitoring hardware frame

6.1 患者 基础生理参数采集及无线传输网络

生理参数采集采用ARM Cortex-M3内核的STM32芯片并搭载三个生理医疗传感器模块。以STM32作为核心微控制器，因为它包含有丰富的外设接口，通过三路采集到的患者生理数据经STM32处理后合并为一路数据，数据通过无线传输模块发送出去。选择EWRF3065和CSR GL-6B作为无线传输设备，EWRF3065模块由时钟电路、电源电路、天线射频电路、电平转换电路等组成，GL-6B模块由电源电路、电平转换电路、天线射频电路等组成。流程框图如图3所示。

图3 患者生理参数采集及无线传输系统

Fig.3 Patients physiological parameters acquisition and

wireless transmission system

6.2 本地医疗监护网关子系统

客户端监护平台以Samsung S3C6410 ARM11微处理器作为主CPU，其优点是：ARM6410可以提供1GB SDRAM和1GB NANDFlash存储空间，同时具备高速SD卡存储设备、100MB网络、USB Host、RS232、RS485和外扩GPIO界面等接口，另外配有800×600 7.0英寸高清TFT液晶触摸屏，并提供宽电压的电源输入方式，能方便搭配不同环境下的电源使用。

客户端医疗监护网关子系统工作主要原理是：患者数据采集系统通过无线网络将患者基本生理数据传送给该子系统，客户端监护网关通过DM9000 AE设备的RJ-45网口将患者基本生理数据传输给服务器端监护子系统。本地医疗监护网关框图如图4所示。

图4 本地医疗监护系统

Fig.4 Local medical care system

6.3 远端医疗监护端子系统

服务器端监护系统以ARM 1176JZF-S为内核，处理器运行速度快，最高可在667MHz主频上运行，平台配备有丰富的内部资源，内置硬件加速器，集成了一个支持视频编解码MFC，因此它可广泛应用在移动服务和通信处理等领域。另外，处理器支持多种NAND Flash和Mobile DDR存储器，集成了CMOS摄像头、USB HOST、以太网、SD卡、液晶屏触摸等多种高端接口，这些接口为用户实现高端设计提供良好的基本条件。

服务器端监控子系统工作情况是：通过DM9000AE的RJ-45接口接收来自客户端医疗监护网关通过互联网传送过来的患者基本数据，并对这些数据进行解析处理。另外，它可以把服务端医生或专家经过判断处理后的结果及时地发到客户端网关，实现实时监控。服务器端医疗监护系统框图如图5所示。

图5 远端医疗监护系统

Fig.5 Remote medical monitoring system

7 慢病监护系统软件设计（Slow disease monitoring

system software design）

7.1 无线传输软件设计

通过以上无线通讯方案的选择，首先对它实现软件设计，由于ZigBee网络分别定义Coordinator（协调器）、Router（路由器）和End Device（终端设备）三种网络角色。各角色之间的关系如图6所示。

图6 ZigBee数据传输网络

Fig.6 ZigBee network data transmission

Coordinator负责网络建立和网络地址分配，Router负责寻找、建立、修复及传送数据包，End Device加入网络并可以传送数据。通过分析不同角色的功能，因此在软件设计过程中，分别以两种传输方式实现数据传输。

①数据透明传输。该传输方式以可变的透明数据包的形式进行传输，如果数据传输的第一组不是0xFC、0xFD或0xFE，那么从端口接收的数据就自动发送给其他所有的节点，接收到的节点把数据自动发给Coordinator；如果两个设备是通过串口连接，那么可用两个ZigBee CC2530模块通信来实现透明数据传输。

②点对点数据传输。ZigBee网络中任意节点之间都可以通过格式：“0xFD+数据长度+目标地址+数据”传送数据长度可变的数据包。

7.2 本地医疗监护软件设计

客户端监护软件设计主要完成宿主机上Android开发环境和编译环境的搭建，实现本地医疗监护软件功能。软件设计由以下两个方面组成：

（1）搭建符合要求的编译环境，安装交叉编译工具，对Android源码进行编译，把Android系统移植到客户端ARM6410上，并做功能测试。

（2）配置Eclipse、Android SDK、JDK等开发环境，客户端医疗监护软件采用Java和C同步开发设计，底层Linux读写串口数据由C程序设计完成；高层部分的患者生理数据接收、UI界面绘制及显示、客户端和服务器端Socket通信等功能则由Java程序设计完成。

7.3 远端医疗监护软件设计

为了程序的兼容性，服务器端医疗监护软件设计主机环境配置和客户端监护软件的配置采取一致的方法。即把客户端编译过的Android操作系统直接移植到服务器端医疗监护平台上。服务器端医疗监护软件中的数据接受、程序控制、UI界面绘制及显示、客户端与服务器端的Socket通信等功能采用Java语言开发。  

另外，为了提高程序运行效率，客户端和服务器端监护软件设计均采用多线程编程机制。

8 结论（Conclusion）

本文从分析慢病监护系统的功能需求入手，分不同的模块设计框架来实现远程慢病网络监护系统，并从软硬件环境的需求提出符合实现系统要求的方法。通过本系统的方案设计，为以后的方案实现提供明确的研究内容。

参考文献（References）

[1] http：//baike.baidu.com/view/1136308.htm.

[2] http：//baike.baidu.com/view/1241145.htm.

[3] 白净，张永红.远程医疗概论[M].北京：清华大学出版社，2000.

篇9

中国万景网的服务对象是全球的旅游散客。

中国万景网的盈利模式是从各种消费中提取佣金。

中国万景网的技术实现是通过在加盟单位安装POS机，再通过刷卡《中国旅游-卡通》来实现交易。每天的刷卡记录都会在指令下实现定时回传并自我备存。目前万景网六大首创技术运行成熟，已进入平稳运行期。万景网开通六个月以来，已经产生会员5万人，刷卡纪录12000人次，加盟景区1200家。酒店等均采取其他平台集体加盟的办法，如e龙的酒店平台就已经加入万景网的大平台，所有的万景网会员预定酒店，我们都通过e龙的预定平台实现交易。交易佣金我方为主。

中国万景网由于已经具备复制商业模式的条件，因此计划释放10％至20％的股份寻求300万至500万美元以扩大市场，快速发展。争取在2009年在美国纳斯达克上市。

联系方式

联系人：代雨东 孙蕾

电话：010-51267311

手机：13301312113 13146154888

网站：www．wanjingchina．com

大连锦程物流网络技术有限公司

项目简介

锦程物流网是中国最专业的物流行业门户网站。根据世界权威检测网站A，exa．com的访问量排名统计，自2003年9月以来，锦程物流网在中国物流行业网站中排名稳居第一。目前注册会员已超过20万，日均访问量在150万人次左右，独立IP用户超过1300万个。我们致力于打造一个全球最大的物流交易市场。通过整合所有的物流元素，为需要或者从事物流服务的企业与个人提供以电子商务为核心的交易平台服务。目前，锦程物流网已推出包括企业资信认证和信誉评价体系的“信誉通”产品及国际货代企业间互为服务的“国际信誉通”产品，旨在搭建一个诚信的物流行业电子商务交易平台。另外，网站还有强大的广告销售力量，并计划陆续推出竞价排名，金融保险，信誉担保等一系列产品和服务。目前网站涵盖3大核心板块：交易中心。资讯中心，物流人社区。

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联系方式

联系人：李建平 电话：0411―82527827

电子邮件：jljt@jlgroup．com．cn

网站：www．jctrans．com

北京华旅信通科技有限责任公司

项目简介

安游中国是由北京华旅信通科技发展有限责任公司对语言，网络，通讯资源进行有机整合，通过“安游网www．SafeTourChina，com”，“安游通STC呼叫中心：95105503”为客户提供以中国

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步入新世纪，中国在世界中的地位日益提升，中国的国力日益增强，中国的经济发展速度成为世界关注的话题。而带来这一切的原因在于，中国有着世界上难以估量的庞大市场和发展前景。加之2008年北京奥运会和2010年上海世博会即将在中国举办，更多的外国人在前往中国，更多的商业机会在等待中国，更多的对外服务将改变中国。而信息提供和语言服务成为中外交往过程中首先需要解决的问题。

毋庸置疑，以“安游网”和“安游通”，互联网和通讯网两者相结合的产品形态决定了安游网的未来发展有着广阔的市场前景。它的盈利模式非常清晰。

联系方式

联系人：吕仲怡

篇10

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0066-01

1 引言

随着光纤通信、移动通信、传感器等技术的快速发展和提升，人们提出了物联网技术。物联网是一种实现物物互联、人物互联的通信网络，可以采用传感器实时的采集客观事物的运行状态，然后将状态数据通过WiFi网络、ZigBee网络或TD-LTE网络传输给服务器，以便人们实时的分析事物运行状况，进而可以提高物体监控、状态共享能力[1]。

2 计算机硬件在物联网中的应用研究

物联网采用的计算机硬件主要是传感器，比如摄像头、RFID、扫描仪等，这些硬件终端最为核心的部件均为传感器。传感器在物联网应用主要包括两种类型，分别是终端传感器和网关传感器[2]。

终端传感器可以完成数据采集、发送和控制命令接收功能，主要由电源管理模块、时钟模块、LED显示模块、视频天线模块、信号调制解调模块和感知模块组成。电源管理可以负责物联网传感器的动力能源调控，如果一旦电源量较少可以及时通知用户更换电源；时钟模块可以实现物联网中的时钟频率同步，保证每一个终端传感器和网关传感器的信息同时发送、接收，提高数据发送的效率；LED显示模块可以显示终端传感器的操作和运行步骤，以便能够一目了然的获知终端传感器的运行情况；射频天线模块可以实现终端传感器数据发射和接收；信号调制解调可以实现数字信号、模拟信号之间的转换，并且完成视频数据、图像数据和文本数据的压缩、还原操作；感知模块能够完成最基础数据的感知和获取功能。

网关传感器又被称为路由器传感器。终端传感器采集的数据可以统一传输到网关传感器，以便能够与外界互联网进行交换，同时网关传感器也可以接受响应指令，实现数据的路由转发功能。物联网组建时，网关传感器可以根据需求灵活放置，网关传感器与终端传感器类似，其也拥有电源管理模块、时钟模块、视频填写单元、LED显示模块等，网关传感器不需要采集环境数据，因此没有感知模块，CC2350是一个单片机芯片，其可以完成节点的控制系统，比如实现射频信息接收和转发，并且能够控制物联网的工作状态。

3 网络技术在物联网中的应用研究

物联网是一种特殊的网络，该网络的节点主要是无线传感器节点，因此互联网的通信传输也比较特殊，采用的网络技术也需要符合物联网通信需求，目前常用的物联网通信网络主要包括ZigBee网络、WiFi网络和TD-LTE网络[3]。

（1）ZigBee网络。ZigBee网络基于IEEE802.15.4标准设计，其定义了物联网的层次架构，包括物理层、访问控制层等，能够实现物联网节点数据采集、接收、转发和汇聚。ZigBee通信协议设计时与物联网相适应，具有自组织、自愈功能，形成一个结构化的拓扑架构。物联网中包含的设备非常多，这些设备采用无线网络进行连接，频繁的移动将会导致设备增加、删除和修改等。ZigBee网络路由技术可以实现自我修复功能，可以适应性调整网络结构，具有较强的稳定性。

（2）WiFi网络。WiFi网络是应用最为广泛的物联网，其主要是将有线网络信号转换成无线网络信号，并且为用户提供支持技术，实现物联网中的传感器、智能手机、平板电脑、笔记本电脑等具有无线网卡的设备接入和通信。WiFi网络具有组网方便、自发现等特征，方便物联网节点的实时加入、退出，可以为设备通信提供极大的便捷性，目前在工厂生产控制、办公室办公通信等领域得到广泛普及。

（3）TD-LTE网络。TD-LTE移动通信是当前最先进和网络规模最庞大的语音、数据网络，其可以灵活支持高速度移动数据传输，下行带宽采用OFDMA技术，最高数据传输速率达到100 Mbits/s，上行采用SC-FDMA技术，上行速率达到了50Mbits/s，同时可以大幅度降低峰均比，降低终端发射功率，延长智能手机等终端的使用时间；4G移动通信信道具有对称性，可以简化系统设计复杂度，实现顶层设计，保持与国外4G制式的一致性，更好的实施数据融合；4G移动通信整合了智能天线和MIMO技术，可以提高移动通信在复杂场景中的自适应性，有效降低各个通信小区之间的干扰，提高小区通信切换成功率和传输可靠性，保证移动通信的性能。

4 结语

物联网作为一种物物互联、人物互联的数据传输网络，其已经在电子商务、物流仓储、生产监控等领域得到V泛应用，迅速提升了行业办公自动化、智能化和信息化，具有重要的作用和意义。

参考文献

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作者简介：张淑梅（1968-），女，山东莱州人，南京交通职业技术学院电子信息工程系，副教授。

基金项目：本文系中国交通教育研究会2012-2014年度教育科学研究课题“大交通背景下计算机网络技术专业课程体系构建”（项目编号：交教研1202-83）、南京交通职业技术学院教改项目“大交通背景下计算机网络技术专业课程体系构建研究”（项目编号：JX1128）、南京交通职业技术学院科学研究计划项目重点项目“高职院校计算机类专业优化研究”（项目编号：JR1205）的研究成果。

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0083-02

2009年8月，总理在无锡视察时提出了“感知中国”，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一。 2009年11月12日，中科院、江苏省政府在江苏省无锡市共建中国“物联网研究发展中心”，并初步形成以无锡市为核心，南京、苏州为支撑的物联网产业聚集区。有政府的大力支持，科研单位、运营商的大力推动，受需求和应用驱动，物联网将广泛应用于各行各业，物联网的市场潜力给高职教育带来了无穷的机会，这将为高职教育发展带来新的机遇。高职院校应顺应市场需要积极开办相关专业，培养物联网产业专业人才，满足国家战略性新兴产业发展的迫切需求。

物联网是个交叉学科，涉及到通信、传感、计算机网络以及RFID、嵌入式系统等多方面技术。高职院校与物联网相关的计算机网络技术专业如何更好地适应行业和区域产业发展的需求，在传统计算机网络技术专业的基础上开设物联网应用方向，调整专业人才培养方案、重构课程体系，主动适应地方经济发展的需要，是我们需要认真思考并付诸于实践的重要课题。

一、物联网应用方向人才培养目标的确立

专业的人才培养目标准确定位是构建合理课程体系的前提。高职教育的人才培养目标与社会经济发展对人才素质的要求是否一致，是检验高职教育能否满足社会经济发展需求的重要指标。以职业能力培养为核心的培养目标是现代社会对职业教育提出的新要求。为了体现高职教育以就业为导向，以职业能力培养为核心，增强学生社会适应能力及可持续发展能力，制定一个科学合理的人才培养目标时应从以下几个方面考虑：

一是高职教育的目的，即“培养什么样的人”；二是行业背景与区域经济发展，也就是要适应行业和区域产业发展的需求，为本地区培养高级技术技能人才；三是社会需求下的能力构成，这需要对高职物联网应用技术专业的学生毕业后所从事的职业岗位进行分析；四是行业专家意见。

物联网主要由感知层、传输层和应用层组成，物联网产业主要包括围绕整个产业链的硬件、软件、系统集成和运营服务四大领域。通过对无锡物联网产业研究院、中科怡海科技有限公司、无锡万博信息技术公司、上海亿道电子有限公司等多家物联网产业链的相关企业进行人才需求调研，调研结果显示，物联网企业对高职层次人才需求主要为：物联网工程项目技术员、物联网软件程序员、物联网软件测试员、网络维护技术员、物联网系统管理员、物联网设备营销与技术支持人员等。

按照专业人才培养方案的开发要求，对江苏长三角地区物联网产业发展现状及物联网产业人才进行需求分析、企业调研、专家研讨，明确了物联网应用技术专业主要面向物联网产业链的系统集成、运营服务领域，归纳出主要面向的职业岗位：物联网工程项目技术员、物联网系统管理员、物联网应用系统管理员等3个核心职业岗位，以及每个岗位的典型工作任务，从而确定南京交通职业技术学院计算机网络技术专业（物联网应用方向）培养目标为：本专业主要面向物联网产业，针对物联网在智能交通、平安家居等领域的研究和应用，服务区域与地方经济发展，培养具有扎实的专业基础理论知识、较强的实践能力、良好的团队协作能力，具有可持续发展与创新能力，掌握物联网应用技术，具备物联网工程项目的规划与施工管理、物联网设备安装与调试、物联网应用平台设计与开发、物联网管理与维护，物联网嵌入式软件开发以及物联网设备营销与技术支持等职业能力和素质的高端技术技能型人才。

二、物联网应用方向课程体系的构建

人才培养目标需要通过课程体系来实现。培养目标发生了改变，课程体系就需要重构。为了使人才培养既达到就业岗位职业要求，又具备一定的技术消化、吸收、改良、反求、创新能力的需求，课程体系的构建必须遵循“理论与实践相互交融”的课程体系设计思想。一个是培养学生可持续发展能力的基础知识的设计，一个是培养学生实践动手能力和创新能力的专业技能及素质能力的设计，理论与实践相互融合、交叉使用，形成完整的切实可行的课程体系。实践动手能力和创新能力培养，要将实验、实训、仿真实训到最后的顶岗实习整个实践教学过程系统化设计，这就要求加大实践课程的占比，教材也要随之配套建设。

1.构建“项目主导、模块递进”的课程体系

本课程体系构建采用“项目主导、模块递进”的课程体系构建模型。所谓的“项目主导、模块递进”的课程体系，是根据产业行业企业特点，明确本专业主要就业岗位，依据就业岗位归纳典型工作任务，确定完成职业岗位的典型工作任务所需职业核心能力，按基本能力、专业能力、综合能力三个依次递进的模块构建课程体系。

依据专业调研结果，明确了专业面向的主要工作岗位，对应物联网应用技术专业职业岗位的典型工作任务主要有：物联网项目方案拟定；物联网工程施工管理及实施；物联网设备配置与调试；物联网系统的管理与维护；物联网应用系统设计与开发、管理与维护；物联网设备营销、物联网项目售后服务、技术支持等。完成职业岗位的典型工作任务，需具备以下职业核心能力：具备物联网组网方案拟定、物联网工程施工组织及实施能力；具备熟练配置和使用网络设备的能力；具有较强的物联网管理与维护、保障网络系统安全运行的能力；具备较强的物联网应用系统维护、数据库管理、物联网技术应用等能力；具备熟练使用网络管理软件、网络编程工具、网页设计软件完成物联网应用软件设计、调试和维护的能力；具备从事网络设备营销与技术支持工作的能力；具有较强的团队协作能力、协调沟通能力、创业能力、就业能力及创新精神。

在分析本专业面向的主要就业岗位、就业岗位的典型工作任务、完成就业岗位的典型工作任务所需职业核心能力的基础上，构建了以项目为主导，按“基本素质模块、职业基本能力模块、职业核心能力模块、职业拓展能力模块、职业综合能力模块”五个相对衔接、交替上升的模块课程体系，整个课程体系按照从简单到复杂、从单一到综合、从低级到高级的知识进阶规律，综合培养学生的职业能力，为学生职业生涯打下坚实的基础。本课程体系结构如图1所示。

（1）基本素质模块。这一模块用于提高和培养学生的政治思想素质和职业道德，培养学生的辩证思维能力和外语应用能力，为创新思维和创新能力提供广阔的发展空间。该模块主要开设“德育基础”、“政治思想概论”、“军事理论”、“计算机应用基础”、“实用英语”、“高等数学”、“体育”、“就业指导”、“大学生心理健康”等课程，同时还开设“艺术鉴赏”、“美术鉴赏”、“音乐欣赏”等公共艺术课程。

（2）职业基本能力模块。职业基本能力模块涵盖该专业对应职业岗位群所需要的最基本的知识、技能、技术和素养，为职业核心能力模块服务。该模块主要开设“计算机硬件组装维护”、“计算机网络技术”、“局域网组建与管理”、“数据库技术及应用”、“物联网安全技术”、“射频识别技术（RFID）与应用”、“无线传感网络技术”、“初级程序设计（C#）”、“网页设计与制作”、“工程制图”等课程。

（3）职业核心能力模块。本模块突出“一专”，针对主要就业岗位方向。所有课程均安排一周到二周单项技能实训，该模块课程授课教师应具备相应职业资格证书和职业能力，即“双师型”教师，同时引入企业一线能工巧匠担任实践课程教学。这一模块主要开设“物联网组网技术”、“Linux操作系统”、“物联网综合布线”、“传感器与自动检测技术”、“嵌入式系统设计”、“企业网站开发”等课程。

（4）职业拓展能力模块。职业拓展能力模块对应“多能”，体现学生今后就业方向拓展，职业迁移能力。这一模块主要开设“C++程序设计”、“图像处理”、“GIF与GPS技术应用”等专业选修课作为职业能力拓展课程。根据各个学校的特点及优势，可以在此模块中调整不需要的培养方向或培养内容。

（5）职业综合能力模块。本模块主要体现实践性教学环节，保证学生获得较系统的职业技能、技术训练，为学生的就业和创业打下良好的基础。这一模块包括课程整周单项技能实训、物联网技术应用实训、专业综合实训、考证实训、毕业设计、顶岗实习等，做到校内学习与实际工作融通，顶岗实习与校外学习结合，校内考核与校外考核结合，实现课堂学习与实训实习地点“一体化”教学，体现“学中做、做中学”的实践教学理念。

基于各个学院的特色，将课程体系构建与特定人才培养及就业需求结合起来，有利于学生在社会中生存和发展，为学生迈向成功的职业生涯打下坚实基础。该课程体系有利于培养学生的职业道德、职业技能和就业创业能力，着力激发学生的创新能力和对未来职业的憧憬，增强学生的可持续发展能力。

2.以职业能力培养为核心，改革教学方法

任何课程内容都要通过一定的教学活动才能转化为学生的知识、技能、技术和素质，以职业能力为核心的培养目标要求以学生为主体组织教学活动。在教学方法上改变传统的教师唱主角的教学方法，而是采用案例法、任务驱动法、问题引导法、项目模仿法、小组学习法等方法。这种方法有利于培养学生独立学习的能力和提高专业技能，同时工作能力、创新能力、团结协作能力等均得到了全面的训练和提高。以职业能力培养为核心，改变了传统教学中教师与学生的地位，在教学过程中教师是指导者与咨询者；学生主动性和积极性得到了充分的发挥，由被动接受者变为主动获取者。

3.围绕课程体系建设开发并编写项目化教材

教材是课程体系建设一个重要的内容载体，通过开发和使用好的教材，一方面可以使学生的学习有章可循，另一方面可以更好地贯彻根据岗位需求培养人才的目标。物联网应用技术专业是一个新兴的专业，目前市场上还没有与课程体系相匹配的优秀教材。因此，建设在课程体系的同时，应积极推行项目化教材的开发与建设，在教材内容上，既突出理论体系创新，又体现实践能力的培养，使课程建设与教材建设统筹规划，协调发展。

三、结束语

物联网作为新兴的技术，受到各行业的广泛关注，未来必将得到极大的应用和扩展，然而高职院校要开办一个新专业，必须要进行谨慎的调研和论证，需要进行完善的课程体系开发和设计，配备相应的师资和教学设备。南京交通职业技术学院通过谨慎理性思考后选择了改造传统专业，积极开展课程改革、修订人才培养方案和课程标准，在专业课程设置时嵌入物联网技术相关的课程，使专业建设跟上技能进步的脚步，提升了专业与产业发展的吻合度。

参考文献：

[1]张淑梅.高职院校软件技术专业创业型人才培养课程体系的构建[J].职教论坛，2011，（27）.

[2]朱群梅.高职院校开设物联网专业的探讨[J].科技致富向导，2012，（12）.

篇12

无线传感器网络中，融合了无线通信技术、数字电路、微系统技术、传感技术等各种先进技术，在交通、环境、医疗、军事等各个领域中都具有非常广泛的应用，尤其是在一些环境比较复杂的区域的检测工作中，应用无线传感器网络具有非常好的应用效果，随着社会市场经济的发展，各项技术水平都得到了有效的提升，在一些特殊应用领域中，无线传感器网络的实时性、稳定性性能已经难以满足相关的要求，本文提出的基于双网的触发式通讯链路管理技术对于无线传感器网络的实时性、稳定性性能的提升具有积极的作用，本文就主要针对其予以简单分析。

一、无线传感器网络中的关键技术简单介绍

由于无线传感器网络具有诸多的优良性能，并且具有非常广泛的应用范围，关于无线传感器网络的研究已经逐渐成为信息领域的研究热点，在该网络中，涉及到的学科领域是非常的广的，下面就对其中的一些关键技术予以简单介绍：

（1）网络协议，该部分的主要功能是联系起各个独立的节点，使其能够形成多跳的数据传输网络，数据链路层协议以及网络层协议是目前无线传感器网络协议研究中的重点内容，路由协议对于传感器节点的工作模式及通信过程的控制具有非常重要的作用。

（2）网络拓扑结构，在相关的监控区域中，覆盖良好的网络拓扑结构，对于路由协议及链路层的效率的提升具有非常重要的作用，并且能够为上层的目标定位、时间同步、数据融合等奠定良好的基础，从而有效的促进无线传感器网络的负载平衡。

（3）数据融合技术，无线传感器网络在对相关的目标进行观察、检测的过程中，存在严重的数据冗余现象，如果不对相关数据进行处理，直接将其传输至观察者，这会使网络流量明显增大，采用有效的数据融合技术，对数据中的冗余及部分干扰予以有效的消除，对于信息准确度的提高具有积极的作用，并且能够有效的减少网络流量。

（4）时间同步，在无线传感器网络工作的过程中，一个非常关键的内容就是要实现其各个网络节点的协同作用。

（5）节点定位技术，无线传感器中各个随机分布的传感器节点在工作的过程中，能够对自己所处的位置进行准确、自动的定位是非常必要的，并且其定位机制要能够满足分布式计算、能量高效、健壮性、自组织性等各种要求。

二、无线传感器网络中的双网技术

现有的无线传感器网络中，对于网络的划分难以根据具体的功能来进行划分，这使得相关的通讯网络在实现网络目标时，通讯链路中的冗余现象严重，这与网络中的节能要求不相符，而在双网技术中，充分的应用了时间有效通讯子网络以及能量有效通讯子网络，借助于最小时间与最小能量两方面的优势，对于传感器网络中的时间有效及能量有效方面的需求具有非常好的平衡性能。

1.双网模型的提出

为了能够在无线传感器网络中有效的实现能量消耗节省的目标，本次研究中，依据adhoc网络中的SMECN与MECN设计中的相关方法，能够使得无线传感器网络在节省能量的基础上，很好的满足无线传输网络中的数据实时性传输的要求，要实现最小时间与最小能量两方面的设计目标，在此基础上提出了双网模型，在该模型中对无线传感器网络进行了有效的划分，将其划分为时间有效通讯子网与能量有效通讯子网两个性质不同的子网络，在无线传感器网络中，任意的节点在时间有效的通讯子网中，具有最小时间消耗的通讯路径，并且在能量有效的通讯子网中，具有能量消耗最少的通讯路径。

2.网络假设

为了方便对本文中研究的无线传感器网络进行描述，在本次研究中，需要针对无线传感器网络作出以下的假设：

（1）假设无线传感器网络具有较好的稳定性性能，并且网络具有足够好的健壮性，并且其节点保持相对静止；

（2）假设在感知区域中，传感器的所有节点是随机均匀分布的，并且其具有足够大的分布密度，无线传感器网络通讯具有非常好的连通性；

（3）假设网络传感器网络中的所有传感器节点都知道自己以及邻居节点的地理位置信息；

（4）假设所有传感器节点具有稳定、可靠的通讯质量，并且相关的传感器能够在通讯的过程中，依据通讯距离来对自身的发射功率进行调节，并且在通讯过程中的能量消耗，满足相关的能量模型。

3.双网的构建

本次研究中的双网构建采用的是基于delaunay三角网的构建方法，这是计算几何中的一种常用的网络划分方法，delaunay三角网具有唯一性、最小角最大、空外接圆特性等性质，本次研究中的基于delaunay三角网构建EECN的方法主要是依据三角网空外接圆的特性，能量有效的通讯链路选择的是那些较短的边，应用这种方式构建的双网具有最小能量特性，如果相关的无线传感器网络节点分布均匀，使得网络的形式与等边三角形接近，如果节点之间的通讯跳数最少，就能是无线传感器网络实现最小能量通信。

在双网的构建过程中，依据属性的不同，对网络中的通讯链路进行有效的分组是最基本的工作，能量属性及时间属性是分组过程中最基本的依据，本次研究中采用的分组方法是基于delanuay三角网的通讯链路分组法，采用这种方法进行分组，对于通讯链路属性的区分具有非常重要的作用，并且在分组的过程中，只需要依据局部信息就能够保证分组的有效性，这能够使得无线传感器网络在运行的过程中节省大量的能量。

本文中应用到的DBCLG通讯链路分组方法，分组的过程中主要是依据无线传感器网络中能量有效的通讯三角形来实现的，如果在无线传感器网络中找到一个能量有效的通讯三角形，那么在该三角形中，其所包含的三条通讯链路都具有能量有效性，对网络中的所有的能量有效通讯三角形进行搜索之后，未被标记出的链路都是时间有效的通讯链路，这主要是由于时间有效的通讯链路通常不会在任何能量有效的通讯三角形中出现。

三、无线传感器网络中的基于双网的通讯链路管理及维护

1.双网中的路由

本文中所指的双网主要指的是逻辑上的划分，是一种对通讯链路进行分组管理的方式，在现实中，不存在物理意义上的无线传感器网络的双网结构，本文在对基于双网的通讯链路管理技术进行分析时，采用了触发式通讯链路管理来作为实例进行分析。

要实现双网的最小时间及最小能量方面的良好性能，主要采用的是构建最小跳数及最小能量通讯网络的方式来实现，在本次研究中，实现双网，只是应用TECN与EECN将原有的无线传感器网络在逻辑上进行划分，将其划分为两个通讯子网，但是对于处于无线传感器网络中的某个传感器节点来讲，在同一个时刻中，该节点智能属于其中的一个网络，并且其在每个网络中的路由方式都是不同的，省时的路由方式或者是节能的路由方式，并且为了能够满足相关的网络变化要求，所有的节点都能够在两个网络中实现灵活的转换。

在TECN网络与EECN网络的路由构建过程中，其构建方式是多种多样的，并且不同的通讯子网可以构建不同的路由方式，本次研究中所采用的路由方式是最短跳数的方式，在TECN网络中，如果选择最短跳数的路由构建方式，为了有效的节省网络时间，节点之间的通讯链路应该尽量应用较少的长距通讯链路组成。对于EECN网络来说，如果选择了最短跳数路由构建方式，其通讯路径应该尽量采用较少的短距通讯链路组成，采用这种路由策略，对于网络的能量的节约具有非常重要的作用。

2.双网之间的有效转换

通过构建双网，无线传感器网络能够在时间与能量上分别取得较好的成果，但是由于双网的建立只是逻辑上的建立，在实际的无线传感器网络中的数据传输过程中，其传输过程中是通过哪个网络进行传输是与当前的网络状态及数据信息自身的性质有关的，如果当前的状态中，网络对于节能性能具有较高的要求，数据的传输应该处于EECN网络上进行传输，这对于节省网络中的能量的消耗具有非常重要的作用，但是如果相关数据在传输的过程中，对于实时性具有较高的要求，数据的传输工作应该尽量的处于TECN网络上，这能够有效的减少网络传输过程中的响应时间，更好的满足实时性要求。

虽然双网中的每个节点都可以实现双网之间的转换，但是只有处于时间有效的通讯链路的两个端点之间的网络切换才具有实际的意义，因此，双网转换工作中的关键节点是具有时间有效的邻居节点。

3.触发式通讯链路的管理

链路管理主要是指在无线传感器网络中，对一些特殊的通讯链路进行有效的管理，并在需要的时候对其予以有效的利用，这对于网络中的通讯链路的利用率的提升具有非常重要的作用，在实际的应用中，要提升整个网络的综合利用率，需要根据实际的需求选择时间有效通讯链路或者能量有效通讯链路，在触发式通讯链路的管理工作中，会为每条需要实施管理的通讯链路设计一个触发器，如果需要对相关的通讯网络实施调整，将该触发器触发，相关的触发器就会依据网络中数据传输的实际情况来选择最优的通讯链路，这对于通讯网络的时间有效率及能量有效率的提升都具有非常重要的作用。

四、结束语

无线传感器网络在实际的应用中具有非常广泛的应用范围，基于双网的通讯链路管理技术，对于无线传感器网络中的实时性及节能性能的提升都具有非常重要的作用，本文就针对此进行了简单探讨。

参考文献

[1]杨卓静，孙宏志，任晨虹.无线传感器网络应用技术综述[J].中国科技信息，2010（13）.

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中图分类号：TN915.07 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）02-0041-02

1 引言

随着通信企业规模的发展与建设，通信设备和各种备品备件的采购数量不断增加，进而对通信网络设备和备件的实时监控和安全管控能力提出了更高的要求。传统的通信设备管理只是简单的将设备信息档案化，却不能实现实时跟踪或位置定位，更不能及时进行设备信息的更新与维护，依然处于被动式的管理模式，在一定程度上阻碍了通信企业网络建设发展的需要。

物联网（The Internet of things）是新一代信息技术的重要组成部分，是通过各种信息传感设备按照约定的协议，在互联网的基础上，对物品信息进行采集和传输和信息交换。物联网一般由EPC编码体系、射频识别子系统（RFID，Radio Frequency Identification）和信息系统（EPCIS，EPC Information Services）组成。其工作原理是读写器从EPC标签中得到标识物品的特定且唯一的代码，然后与互联网相连接，通过信息系统得到设备的详细信息，从而实现了设备信息实时的跟踪、交流、共享与管理。

本文将EPC物联网技术和通信设备资源管理相结合，设计了一种基于EPC物联网的通信设备资源信息管理系统。较为全面深入地应用了EPC编码技术、RFID技术和EPCIS理论，结合网络技术与数据库技术，实现了通信设备的主动式管理、远程跟踪和实时监控功能。

2 系统总体设计

本文系统平台的开发模式选用B/S（浏览器/服务器）。其最显著的优点就是系统软件运行于服务器而与客户端无关，它克服了C/S模式中由于客户端规模变大而导致扩展与维护困难的缺陷。本文设计采用B/S模型架构和基于.NET标准的开发模式，来满足系统功能和性能方面的需要。系统框架体系主要分为五层，如图1所示。

数据层位于最底层，采用数据库实现对数据的存放，数据库采用关系型数据库，本文采用SQL Server 2008来存储和管理系统的信息数据，实现对系统需要的信息数据的创建和连接。应用层分为数据服务层和Web服务层两个子层。其中数据服务层是用来实现与数据库的交互，即完成查询、插入、删除和修改数据库中数据的功能。通过数据库之间的访问来实现数据共享；Web服务层里包括了实现各种业务规则和逻辑的Web服务组件，并为表现层提供访问这些业务逻辑的接口。网络层是信息双向传输的中介，实现表现层与应用层之间的信息传输与联系。最上层是表现层，通过电脑终端和Web浏览器以网页的形式访问系统。

该模型实现的流程是：电脑终端通过Web浏览器登录到互联网，通过互联网连接到服务站点，先向Web服务器发出客户请求，然后Web服务器通过Web服务组件将请求转发给通信设备信息管理系统，经过EPC信息服务器调用EPC数据库中的数据，并按照终端的操作需求对相应的数据进行处理，最后处理结果返回给电脑终端，从而完成整个过程。

在这种B/S体系结构下，本文客户端和应用层服务器采用来进行设计和实现，服务器端脚本选择微软公司针对.NET平台量身打造的C#语言，通过这种方法降低了客户端与服务器之间的交互频率，提高了程序运行效率，基本实现了客户端的零安装，可以快速、高效、灵活的实现系统功能。

3 系统实现的关键技术

在系统实现过程中，根据实际生产需求，设备远程跟踪模块必须包括EPC查询模块、设备远程跟踪模块，这其中涉及到以下关键技术。

3.1 EPC编码结构

在EPC码查询中，每一个设备都被提供一个EPC码。EPC编码体系要遵循新一代的与GTIN兼容的编码标准，EPC编码结构采用一个比特串（如一个二进制表示），主要是由一个头字段加上另外三个字段数据组成，头字段是EPC的版本号，另外三个字段数据依次为域名管理者、对象分类和序列号。

3.2 EPC中间件（Savant）

当EPC标签被加到每件设备上后，在设备的生产、运输和销售过程中，产品的电子编码数据流将会不断地被读写器采集到，读写器在获取电子标签的信息后，首先由EPC信息系统中的Savant中间件进行数据处理。Savant是连接电子标签、读写器和企业应用程序之间的纽带，它被置放于信息网络与读写器的之间，用于处理和加工读写器传送过来的信息流和数据流。Savant作为一种软件，擅长处理海量咨询、灵活过滤数据。

3.3 对象名解析服务（ONS）

对象名解析服务的添加，主要是为了配合Savant中间件根据设备的电子代码查找相关的信息的同时，实现寻址的功能。ONS是联系前台EPC中间件Savant和后台EPCIS服务器的网络枢纽。ONS是一个分布式的系统架构，主要由映射信息、ONS服务器和ONS缓冲存储器组成。在ONS服务解析过程中，目前只是将EPC标签的前三段，即标头、EPC管理者和对象分类号作为查询条件。

ONS工作原理与互联网中的DNS服务器在Internet中的工作非常相似，DNS是提供Web站点的域名解析的，而ONS是根据物品的EPC码来查询，返回的是EPC信息的URI，即为Savant指明了存储这个产品信息所在的服务器，从而获得EPCIS服务器上更多的设备相关信息（如设备名称、规格、生产厂家、生产日期、用途等），并将关于这个产品的信息进行传递。

3.4 通信设备远程跟踪模块

设备跟踪主要依赖于EPC代码，当某个设备被EPC代码定义后，EPC代码将一直跟随在设备或设备的包装箱上，这样产品就进入了整个流通过程。EPC信息携带着设备名称、单位、数量等信息。在设备的每一个环节中，读写器也会不断的收集EPC代码并进行实时的分层式更新，并存入数据库。这样就可以在通信设备管理系统中做到对设备的实时跟踪和位置监控。当二级部门使用时，也要对设备信息进行信息录入。设备的跟踪主要依靠EPCIS信息系统中ONS解析、PML等关键技术。

3.5 系统数据库的设计

数据库是所有信息资源的存放地，所有用户的信息以及系统重要资源都储存在数据库中，所以建立一个信息全面、组织有序的数据库对系统的高效运行是至关重要的。本系统采用SQL Server 2008作为数据库应用软件，建立系统所需的各种信息表组成本系统的数据库，比如有设备信息表，设备位置跟踪表、设备交接部门表等等，这样，通过SQL语言检索就可以实现对数据库中相关信息的查找、修改、更新等操作。在系统使用中，使用的SQL Server提供的程序来实现对数据库的连接，利用提供的专门的组件来实现对数据库的访问和存取，对于数据库之间进行的交互，可以通过利用对象模型中的DataSet对象和Connection对象来实现。

4 结语

基于EPC物联网通信设备信息跟踪系统的设计，实现了基于技术的三层结构的Web应用。较为全面深入地应用了EPC编码技术、RFID技术和EPCIS理论，是针对物联网发展过程中，EPC物联网在通信设备跟踪技术的初步探索，说明了建设基于EPC物联网通信设备实时共享思想的可行性，对于促进物联网技术应用及对物联网技术的发展具有积极意义。可见，建设EPC物联网通信设备管理系统是共享式物品管理的可行技术，更是一项先进技术，值得大力推广与应用。

参考文献

[1]王康年，李常春.EPC物联网技术在电信网管中的应用[J].计算机与网络，2011，06.

[2]唐宝民.电信网管监控和管理技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2006.