物联网应用跨平台数据通信研究.docx

物联网应用跨平台数据通信研究近几年来，随着物联网技术的发展，智能医疗、智能交通、智能家居、智能物流以及智慧城市的研究和应用非常广泛，物联网正在悄然改变我们的生活，使人们的生活更加便捷和舒适[1]。

5G网络的到来，将开启“万物互联”时代。

物联网技术就是使各种设备都能接入网络，实现跨平台的数据通信。

一般的物联网应用程序都支持电脑、手机和平板等多种设备使用，需要实现桌面端和移动端的跨平台通信。

目前，C#已经成为开发物联网桌面端的主流语言，而An⁃droid 成为开发物联网移动端的主流语言。

标准的Socket通信技术可以实现任何平台和任何进程之间的通信，在PC端和An⁃droid手机端通过有线或无线的连接情况下，实现两端设备的Socket连通[2]。

1实现通信的关键技术
1.1Socket通信原理
Socket的英文原义是“孔”或“插座”，也被称作“套接字”，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，可以实现不同系统之间的通信[3]。

在TCP/IP网络中，应用程序通过“套接字”发出请求或应答请求，“套接字”采用客户端/服务器端（Client/Server,C/S）模式。

“套接字”之间的连接过程分为三个步骤：1）服务器监听：服务器实时监听网络状态，处于等待连接的状态；2）客户端请求：由客户端“套接字”
提出连接请求，连接的是服务器端的“套接字”；3）连接确认：当服务器端“套接字”监听到客户端“套接字”的连接请求后，它就激活一个新进程处理客户端请求，两端连接上后可进行数据传输的操作。

而服务器“套接字”继续处于监听状态，接受其他客户端“套接字”的连接请求。

Socket有两种操作方式：面向连接和无连接的。

面向连接的操作使用TCP协议，这种方式在正式发送数据前，必须和对方建立可靠的连接。

一个TCP连接必须经过三次握手才能建立起来，TCP对应的是可靠性要求高的应用；而无连接的操作方式使用UDP协议，这种操作在正式通信前不必与对方先建立连接，不管对方状态就直接发送数据。

UDP对应的是可靠性要求低、通信效率高的应用。

1.2C#中的Socket编程
C#语言简洁的语法和强大的功能使套接字编程变得十分简单，在命名空间.Sockets中，Socket类提供了对套接字的支持[4]。

应用程序通过TcpClient类和TcpListener类使用传输控制协议(TCP)，通过UdpClient使用用户数据文报协议(UDP)，而TcpClient、TcpListener 和UdpClient这些协议类都是建立在Socket类的基础之上，负责数据传输的细节工作。

网络通讯中的所有数据都是以字节的形式进行传输的，因此必须把数据转化为byte[]的类型。

命名空间System.Text中的Encoding类，可以实现字符串和字节数组的相互转换，而
Sys⁃tem命名空间中的BitConverter类，则实现基础数据类型与字节数组的相互转换。

1.3Android中的Socket编程
Android编程使用的是Java语言，因此JavaSocket网络编程在Android平台都是适用的，但Android平台也有其特殊性之处。

Socket 编程通常采用客户端/服务器端（Client/Server,C/S）模式，服务器必须有一个固定的IP地址，才能接收客户端的请求。

而手机的IP地址是由运营公司动态分配的，所以Android端通常运行的是客户端程序[5]。

Java在包中提供所有与网络通信相关的类。

其中，InetAddress类封装了IP地址，利用该类可以获取IP地址和主机地址等信息。

ServerSocket类表示服务器套接字，通过指定的端口监听请求，建立连接后进行数据交互。

Socket类表示客户端套接字，用于向服务器发出请求连接，连接建立后也可进行数据交互。

2系统设计
2.1总体设计
模拟办公楼安防监测系统，设计一个桌面端和Android移动端通信的模型。

系统启动后，桌面端接收移动终端通过网络发送的火焰、烟雾、红外对射的信号状态，并将各信号的状态显示在界面上，使用网络摄像机实现视频监控和记录功能。

移动端使用ADAM4150数字量。