数据传输方法、装置、计算机设备和存储介质.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911075057.7 (22)申请日 2019.11.06 (71)申请人 周口师范学院 地址 466001 河南省周口市川汇区文昌大 道东段 (72)发明人 许蒙蒙王宝凤宋炯炯朱海 杨清海 (74)专利代理机构 北京专赢专利代理有限公司 11797 代理人 刘梅 (51)Int.Cl. H04W 40/02(2009.01) H04W 40/08(2009.01) H04W 40/20(2009.01) H04W 52/46(2009.01) H04W 84/18(20。

2、09.01) (54)发明名称 数据传输方法、 装置、 计算机设备和存储介 质 (57)摘要 本发明适用于移动通信技术领域， 提供了一 种数据传输方法、 装置、 计算机设备和存储介质， 其中， 所述一种数据传输方法包括： 获取目标数 据； 将所述目标数据从所述源节点以最小跳数路 由传输至中间节点； 将所述目标数据从所述中间 节点按照预设路径传输至汇聚节点， 所述中间节 点为网络中随机的一个物理网络节点。 本发明实 施例提供的一种数据传输方法， 通过中间节点的 动态选择来设计多跳路径， 无需设置多个相邻节 点， 能够增加源节点数据传输的随机性， 有效地 保护源节点的位置信息， 同时能量消耗小。 。

3、权利要求书2页 说明书17页 附图3页 CN 111194064 A 2020.05.22 CN 111194064 A 1.一种数据传输方法， 其特征在于， 所述方法包括： 获取目标数据， 所述目标数据至少包含源节点收集的目标监控区域的目标信息； 将所述目标数据从所述源节点以最小跳数路由传输至中间节点， 所述中间节点为网络 中随机的一个物理网络节点； 将所述目标数据从所述中间节点按照预设路径传输至汇聚节点， 所述预设路径为根据 最短路算法生成的从所述中间节点到所述汇聚节点的传输路径， 所述汇聚节点用于接收所 有的所述源节点收集的所述目标数据。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所。

4、述传输路径的生成包括： 根据所述中间节点至所述汇聚节点数据传输最优的跳数hopt计算所述中间节点与所述 汇聚节点之间的最佳路径数目k， 所述最优的跳数hopt根据所述中间节点至所述汇聚节点单 跳传输的电路能耗进行计算； 根据所述最短路算法生成从所述中间节点到所述汇聚节点的多条节点不交的最低能 耗路径， 所述最低能耗路径根据所述中间节点与所述汇聚节点之间的距离进行判断， 所述 最低能耗路径的数量根据所述最佳路径数目k的数值确定； 随机选择所述最低能耗路径中的任意一条作为所述传输路径。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述最佳路径数目k按照公式k T/hopt进 行计算， 其中， 表。

5、示信息生成率， T表示所述源节点目标位于所述目标监控区域的时间。 4.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述最优的跳数hopt的计算公式为 其中， d表示所述中间节点至所述汇聚节点的距离， Eelec表示单跳传输 的收发节点电路能耗， 表示功率放大因子。 5.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述最低能耗路径的数量与所述最佳路径 数目k的数值相同， 所述最低能耗路径按如下方式生成： 步骤一、 运行所述最短路算法根据所述中间节点与所述汇聚节点之间的距离得到所述 中间节点至所述汇聚节点的第一最低能耗路径 1； 步骤二、 删除所述第一最低能耗路径 1中除去所述中间节点与所述汇聚节点之。

6、外所有 的节点以及除去与所述中间节点与所述汇聚节点之外所有的节点关联的链路后， 再次运行 所述最短路算法根据所述中间节点与所述汇聚节点之间的距离生成所述中间节点至所述 汇聚节点的第二最低能耗路径 2； 步骤三、 所述最低能耗路径中除去所述第一最低能耗路径 1与所述第二最低能耗路径 2之外的所有路径均依据步骤二中的所述第二最低能耗路径 2的生成方法生成。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述中间节点的位置处于以所述源节点位 置为圆心， 且内圆半径为危险距离ddanger以及外圆半径为2ddanger的圆环内， 其中， 所述危险 距离ddanger为当攻击者与所述源节点的距离小于该d。

7、danger时攻击者可以定位所述源节点位 置的距离大小。 7.一种数据传输装置， 其特征在于， 所述数据传输装置包括： 数据获取模块， 用于获取目标数据， 所述目标数据至少包含源节点收集的目标监控区 域的目标信息； 权利要求书 1/2 页 2 CN 111194064 A 2 数据处理模块， 用于将所述目标数据从所述源节点以最小跳数路由传输至中间节点， 所述中间节点为网络中随机的一个物理网络节点； 数据输出模块， 用于将所述目标数据从所述中间节点按照预设路径传输至汇聚节点， 所述预设路径为根据最短路算法生成的从所述中间节点到所述汇聚节点的传输路径， 所述 汇聚节点用于接收所有所述源节点收集的所。

8、述目标数据。 8.根据权利要求7所述的数据传输装置， 其特征在于， 所述数据传输装置还包括路径生 成模块， 所述路径生成模块用于根据最短路算法生成从所述中间节点到所述汇聚节点的传 输路径； 其中， 所述传输路径的生成包括以下步骤： 根据所述中间节点至所述汇聚节点数据传输最优的跳数hopt计算所述中间节点与所述 汇聚节点之间的最佳路径数目k， 所述最优的跳数hopt根据所述中间节点至所述汇聚节点单 跳传输的电路能耗进行计算； 根据所述最短路算法生成从所述中间节点到所述汇聚节点的多条节点不交的最低能 耗路径， 所述最低能耗路径根据所述中间节点与所述汇聚节点之间的距离进行判断， 所述 最低能耗路径的。

9、数量与所述最佳路径数目k的数值相同； 随机选择所述最低能耗路径中的任意一条作为所述传输路径。 9.一种计算机设备， 其特征在于， 包括存储器和处理器， 所述存储器中存储有计算机程 序， 所述计算机程序被所述处理器执行时， 使得所述处理器执行权利要求1至6中任一项权 利要求所述数据传输方法的步骤。 10.一种存储介质， 其特征在于， 所述存储介质为计算机可读存储介质， 所述计算机可 读存储介质上存储有计算机程序， 所述计算机程序被处理器执行时， 使得所述处理器执行 权利要求1至6中任一项权利要求所述数据传输方法的步骤。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111194064 A 3 数据传输方法、。

10、 装置、 计算机设备和存储介质 技术领域 0001 本发明属于移动通信技术领域， 尤其涉及一种数据传输方法、 装置、 计算 机设备 和存储介质。 背景技术 0002 随着移动通信技术的发展， 无线传感器网络被广泛地应用于目标追踪、 野 生动物 监管等方面。 当监管目标进入某个传感器节点的监控区域时， 该节点(称 为源节点)开始收 集目标信息， 并将数据信息以多跳的方式汇报至汇聚节点以 获取目标信息。 但在传统的无 线传感器网络中， 攻击者通过监听数据流， 可以 反向逐跳追踪至源节点位置， 进而捕获监 管的目标。 为了抵御攻击者反向追踪 至源节点位置， 源节点的数据传输路径应当尽可能的 随机、 。

11、动态， 以实现无线 传感器网络中的源位置隐私保护。 0003 对于无线传感器网络中的源位置隐私保护， 目前的方法通常是通过在源节 点附 近设置多个相邻节点来进行多次数据传输， 每次数据传输时以相邻节点距 离源节点的最 小跳数进行下一跳节点的选择， 使得源节点分布在一个环形弧度 内， 从而构建源位置隐私 保护体系。 0004 但是， 传感器节点的能量资源有限， 通过在源节点附近设置多个相邻节点 来进行 多次数据传输以保护源节点位置的过程中， 存在着能量消耗过大的问题。 发明内容 0005 本发明实施例的目的在于提供一种数据传输方法、 装置、 计算机设备和存 储介 质， 旨在解决现有源节点位置隐私。

12、保护方法中存在的数据传输能量消耗过 大的技术问题。 0006 本发明实施例是这样实现的： 一种数据传输方法， 所述方法包括： 0007 获取目标数据， 所述目标数据至少包含源节点收集的目标监控区域的目标 信息； 0008 将所述目标数据从所述源节点以最小跳数路由传输至中间节点， 所述中间 节点 为网络中随机的一个物理网络节点； 0009 将所述目标数据从所述中间节点按照预设路径传输至汇聚节点， 所述预设 路径 为根据最短路算法生成的从所述中间节点到所述汇聚节点的传输路径， 所 述汇聚节点用 于接收所有的所述源节点收集的所述目标数据。 0010 本发明实施例的另一目的在于提供一种数据传输装置， 。

13、所述数据传输装置 包括： 0011 数据获取模块， 用于获取目标数据， 所述目标数据至少包含源节点收集的 目标监 控区域的目标信息； 0012 数据处理模块， 用于将所述目标数据从所述源节点以最小跳数路由传输至 中间 节点， 所述中间节点为网络中随机的一个物理网络节点； 0013 数据输出模块， 用于将所述目标数据从所述中间节点按照预设路径传输至 汇聚 节点， 所述预设路径为根据最短路算法生成的从所述中间节点到所述汇聚 节点的传输路 径， 所述汇聚节点用于接收所有所述源节点收集的所述目标数据。 说明书 1/17 页 4 CN 111194064 A 4 0014 本发明实施例的另一目的在于提供。

14、一种计算机设备， 所述计算机设备包括 存储 器和处理器， 所述存储器中存储有计算机程序， 所述计算机程序被所述处 理器执行时， 使 得所述处理器执行上述数据传输方法的步骤。 0015 本发明实施例的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质， 所述计算机 可读 存储介质上存储有计算机程序， 所述计算机程序被处理器执行时， 使得所 述处理器执行上 述数据传输方法的步骤。 0016 本发明实施例提供的数据传输方法包括获取目标数据、 将所述目标数据从 所述 源节点以最小跳数路由传输至中间节点以及将所述目标数据从所述中间节 点按照预设路 径传输至汇聚节点的步骤， 所述中间节点为网络中随机的一个物 理网络节。

15、点， 综合了考虑 数据传输的动态路由和源节点位置隐私保护要求， 以 及数据在传输过程中的能量消耗， 通 过中间节点的动态选择来设计多跳路径， 无需设置多个相邻节点， 能够有效地抵御攻击者 反向追踪源节点位置， 并降低 数据传输的能量消耗， 可用于无线传感器网络中， 能够增加 源节点数据传输的 随机性， 有效地保护源节点的位置信息， 同时能量消耗小， 避免了过度 的能量 消耗。 附图说明 0017 图1为本发明实施例提供的数据传输方法的应用环境图； 0018 图2为本发明实施例提供的数据传输方法的流程图； 0019 图3为本发明实施例提供的数据传输装置的结构框图； 0020 图4为本发明实施例提。

16、供的数据传输方法中的通信距离对传输跳数的影响 关系 图； 0021 图5为本发明实施例提供的数据传输方法中的通信距离对能量消耗的影响 关系 图。 具体实施方式 0022 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实 施例， 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发 明， 并不用于限定本发明。 0023 可以理解， 本申请所使用的术语 “第一” 、“第二” 等可在本文中用于描 述各种元 件， 但除非特别说明， 这些元件不受这些术语限制。 这些术语仅用于 将第一个元件与另一 个元件区分。 举例来说， 在不脱离本申请的范围的情况下， 。

17、可以将第一xx脚本称为第二xx 脚本， 且类似地， 可将第二xx脚本称为第一xx 脚本。 应当理解， 当在本说明书和所附权利要 求书中使用时， 术语 “包括” 和 “包含” 指示所描述特征、 整体、 步骤、 操作、 元素和/或组件的 存在， 但并不 排除一个或多个其它特征、 整体、 步骤、 操作、 元素、 组件和/或其集合的存在 或添加。 还应当理解， 在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定 实施例的目 的而并不意在限制本发明。 如在本发明说明书和所附权利要求书中 所使用的那样， 除非上 下文清楚地指明其它情况， 否则单数形式的 “一” 、“一 个” 及 “该” 意在包括复数形式。 。

18、0024 图1为本发明实施例提供的数据传输方法的应用环境图， 如图1所示， 在 该应用环 境中， 包括由若干个物理网络节点组成的一个完整的网络。 说明书 2/17 页 5 CN 111194064 A 5 0025 所述物理网络节点可以是数据电路端接设备， 如调制解调器、 集线器、 桥 接器或 交换机； 也可以是一个数据终端设备， 如数字手机， 打印机或主机， 所 述主机可以是路由 器、 工作站、 服务器或无线传感器； 还可以是智能终端， 如 笔记本电脑等计算机设备， 也可 以是便于携带的智能终端， 如平板电脑、 掌上 电脑、 智能眼镜、 智能手表、 智能手环、 智能音 箱等， 但并不局限于此。

19、， 可用 于采集监测数据和数据的转换、 管理、 处理和传输。 0026 所述网络中的任意两个物理网络节点之间可以通过有线网络或者无线网络 进行 连接， 本发明在此不做限制。 0027 作为本发明一种实施例提供的应用场景， 在野生动物监管时， 当监管目标 进入所 述网络中的某个物理网络节点的监控区域时， 该节点作为源节点开始收 集目标信息， 并将 目标信息传输至汇聚节点， 所述汇聚节点为所述网络中用于 接收所有的所述源节点收集 的所述目标数据的物理网络节点。 而在本发明实施 例中， 所述源节点为当监管目标进入所 述网络中的某个物理网络节点的监控区 域时的该某个物理网络节点， 当源节点获取目标 数。

20、据后， 源节点将所述目标数 据从所述源节点以最小跳数路由传输至中间节点， 所述中间 节点为网络中随机 的一个物理网络节点， 所述中间节点将所述目标数据按照预设路径传 输至汇聚 节点， 无需通过在源节点附近设置多个相邻节点来进行多次数据传输以保护源 节点位置， 只需要通过随机选择中间节点来增加源节点数据传输的随机性， 有 效地保护源 节点的位置信息， 同时降低了数据传输的能量消耗。 0028 如图2所示， 在一个实施例中， 提出了一种数据传输方法， 本实施例主要 以该方法 应用于上述图1中的由若干个物理网络节点组成的一个完整的网络来 举例说明。 0029 本发明实施例提供了一种数据传输方法， 具。

21、体可以包括以下步骤， 如图2 所示： 0030 在步骤S202中， 获取目标数据， 所述目标数据至少包含源节点收集的目标 监控区 域的目标信息。 0031 在本发明实施例中， 所述目标信息可以是目标追踪中需要追踪的嫌疑人的 身份 信息和位置信息， 或者是野生动物监管中需要监管的不同种类的野生动物 的种类信息和 位置信息， 还可以是车辆定位中需要定位车辆的车牌信息和位置 信息， 当然， 根据用户的 实际需求情况， 目标信息的具体内容可以根据用户的 设置进行改变； 当目标进入网络中的 某个物理网络节点的监控区域时， 该节点 作为源节点开始收集目标信息， 所述源节点可以 是独立的物理服务器或终端， 。

22、也可以是多个物理服务器构成的服务器集群， 可以是提供云 服务器、 云数据库、 云存储和CDN(Content Delivery Network， 内容分发网络)等基础云计 算服务 的云服务器。 0032 作为本发明一种实施例， 所述物理网络节点为基于动态多路径路由的传感 器节 点， 通过多个传感器节点组成无线传感器网络， 可以被应用于目标追踪、 野生动物监管等 方面， 所述传感器节点是无线传感器网络的基本功能单元， 作 为一种微型嵌入式设备， 所 述传感器节点基本组成模块有： 传感单元、 处理单 元、 通信单元以及电源部分， 因此， 所述 传感器节点具有完成监测数据的采集 和转换、 数据的管理。

23、和处理、 应答汇聚节点的任务请 求和节点控制等多种工作 的能力， 可以将网络中的一个物理网络节点作为源节点， 当监管 目标进入某个 传感器节点的监控区域时， 该节点则作为源节点收集所述目标监控区域的 目标 信息。 0033 作为本发明又一种实施例， 所述源节点为当目标进入所述网络中的某个物 理网 说明书 3/17 页 6 CN 111194064 A 6 络节点的监控区域时用于收集所述监控区域的目标信息的物理网络节点， 同一时刻， 所述 源节点可以是一个， 也可以是多个， 当所述源节点为多个时， 可以同时监控多个目标， 进而 可以同时收集多组目标数据。 0034 本发明实施例通过网络中的任一物。

24、理网络节点来获取目标数据， 所述目标 数据 至少包含源节点收集的目标监控区域的目标信息， 可以通过调节在网络中 设置的物理网 络节点数量来根据需要增加或减小监控区域的范围， 适用性强。 0035 在步骤S204中， 将所述目标数据从所述源节点以最小跳数路由传输至中间 节点， 所述中间节点为网络中随机的一个物理网络节点。 0036 在本发明实施例中， 所述最小跳数路由为最佳路由， 即能以最小跳数到达 某目的 网络的路由， 所述中间节点为网络中随机的一个物理网络节点， 其中， 所述网络中的若干 个物理网络节点包括源节点与汇聚节点， 除所述源节点与所 述汇聚节点外的其他物理网 络节点可以作为中间节点。

25、， 例如， 所述中间节点可 以是独立的物理服务器或终端， 也可以 是多个物理服务器构成的服务器集群， 可以是提供云服务器、 云数据库、 云存储和CDN等基 础云计算服务的云服务器， 当然， 根据用户的实际需求情况， 用户可以设置所述网络中的 任意范围内的多 个物理网络节点来供随机选择作为中间节点， 例如， 根据以源节点为圆心 且以 一定的距离为半径的圆形区域内存在的所有物理网络节点来供随机选择作为中 间 节点， 或者根据源节点位置划分一个矩形区域， 所述矩形区域内的所有物理 网络节点均可 以供随机选择作为中间节点， 还可以是其他的根据源节点确定的 一定范围内的所有物理 网络节点。 0037 作。

26、为本发明又一种实施例， 所述中间节点的位置处于以所述源节点位置为 圆心， 且内圆半径为危险距离ddanger以及外圆半径为2ddanger的圆环内， 其中， 所述 危险距离ddanger 为当攻击者与所述源节点的距离小于该ddanger时攻击者可以定位所 述源节点位置的距离 大小， 在实际设计时， 所述中间节点的偏向角 不超过固定 值 0。 0038 具体的， 如图1所示， 在一个实施例中， 所述中间节点的偏向角 由以下两 条线段 构成： 所述源节点至所述汇聚节点连线、 所述源节点至所述中间节点连 线， 所述固定值 0 的设定一般是锐角， 优选的， 所述固定值 0的大小为30 -80 的范围，。

27、 通过这种设计， 可以 减少所述源节点通过所述中间节点传输目标数据 至所述汇聚节点的路径。 0039 作为本发明又一种实施例， 为将所述目标数据从所述源节点传输至中间节 点， 采 用了基于最小跳数的路由协议,每个节点只需记忆自己的转发节点集,网 络中的数据都是 沿着最短路径进行传输， 通过将所述目标数据从所述源节点以 最小跳数路由传输至所述 中间节点， 减少了数据传输至所述汇聚节点之前的能 量消耗。 0040 具体的， 所述目标数据在传输时采用的能量消耗模型为 0041 0042 其中， dij表示收发节点之间的距离， Eelec表示单跳传输的收发节点电路能耗， 表 示功率放大因子， 均可以采。

28、用现有技术进行获得， 所述收发节点之间的距离即 所述源节点 与所述汇聚节点之间的距离。 0043 作为本发明又一种实施例， 所述目标数据可以是直接存储在所述源节点中 以将 所述目标数据从所述源节点以最小跳数路由传输至中间节点， 也可以通过 网络与所述计 算机设备通信连接， 所述计算机设备获取所述目标数据， 然后将 所述目标数据以最小跳数 说明书 4/17 页 7 CN 111194064 A 7 路由传输至中间节点。 所述计算机设备可以是独立的 物理服务器或终端， 也可以是多个物 理服务器构成的服务器集群， 可以是提供 云服务器、 云数据库、 云存储和CDN等基础云计算 服务的云服务器， 还可。

29、以是 智能手机、 平板电脑、 笔记本电脑、 台式计算机、 智能音箱、 智能 手表等， 但 并不局限于此。 0044 作为本发明又一种实施例， 所述目标数据可以部分或全部包含源节点收集 的目 标监控区域的目标信息， 为实现数据的安全性， 将目标信息通过加密的方 式生成加密的目 标信息， 当然， 所述目标数据也可以包含加密的目标信息。 0045 本发明实施例通过将所述目标数据从所述源节点以最小跳数路由传输至中 间节 点， 而且所述中间节点为网络中随机的一个物理网络节点， 由于采用了基 于最小跳数的路 由协议， 每个节点只需记忆自己的转发节点集,网络中的数据都 是沿着最短路径进行传 输， 通过将所述。

30、目标数据从所述源节点以最小跳数路由 传输至所述中间节点， 减少了数据 传输至所述汇聚节点之前的能量消耗， 而且 由于所述中间节点为按概率在网络中随机选 择的一个物理网络节点， 增加了所 述源节点至所述中间节点之间数据传输的随机性， 能够 有效地保护源节点的位 置信息， 同时避免过度的能量消耗。 0046 在步骤S206中， 将所述目标数据从所述中间节点按照预设路径传输至汇聚 节点， 所述预设路径为根据最短路算法生成的从所述中间节点到所述汇聚节点 的传输路径， 所 述汇聚节点用于接收所有的所述源节点收集的所述目标数据。 0047 在本发明实施例中， 所述预设路径为根据最短路算法生成的从所述中间节。

31、 点到 所述汇聚节点的传输路径， 所述最短路算法可以是Dijkstra算法， 或者是 Bellman-Ford算 法， 还可以是Floyd-Warshall算法， 所述汇聚节点可以是独立 的物理服务器或终端， 也可 以是多个物理服务器构成的服务器集群， 可以是提 供云服务器、 云数据库、 云存储和CDN等 基础云计算服务的云服务器， 还可以 是智能手机、 平板电脑、 笔记本电脑、 台式计算机、 智 能音箱、 智能手表等， 但并不局限于此。 0048 作为本发明一种实施例， 所述最短路算法为Dijkstra算法， 具体流程如下： 0049 1)能耗权值计算： 若两节点在彼此的覆盖范围内， 计算相。

32、应链路的能量消 耗； 若 两节点之间不存在链路， 定义其能耗值为无穷大； 0050 2) 初始化 ： 定义所述源节点为s ， 汇聚节点为d ， 对所有j1 ,2 ,.,n ， 再令is， C(i)0， Ni， 这里R(j)表示源节点s至任一节 点j的最 短路径所包含的链路集合， C(j)为该最短路径上的能量消耗， N为已访 问节点集合； 0051 3)令temp， jV-N， 记l(i,j)， 若C(i)+E(1)， 则 R(j)R(i)l， C(j)C (i)+E(l)， 若C(j)temp， 则tempC(j)， i j， 令 ii ， NNi； 0052 4)重复步骤3)， 直到dN， 。

33、R(d)表示源节点s至汇聚节点d的最短路径所 包含的链 路集合。 0053 作为本发明又一种实施例， 所述预设路径为根据最短路算法生成的从所述 中间 节点到所述汇聚节点的传输路径， 当然， 也可以根据数据传输的需求来采 用其他的算法进 行生成传输路径， 例如， 根据数据传输效率的需求来生成所述 预设路径， 即基于传输过程 中有效数据和传输的总数据之间的比值， 其中， 本 层的传输效率为上层传送下来的数据除 以本层向下层传送的数据， 数据传输效 率为应用层数据总量除以最底层发送数据总量， 进 而可以生成数据传输效率最 高的一条或多条路径， 当只有一条路径时， 可以直接进行数据 说明书 5/17 。

34、页 8 CN 111194064 A 8 传输， 当有多条 路径时， 可以随机进行选择一条路径进行数据传输。 0054 作为本发明又一种实施例， 所述源节点在每一个所述目标数据传输之前动 态地 随机选择一个传感器节点作为所述中间节点， 并将所述目标数据以最小跳 数路由传输至 所述中间节点， 基于所述源节点位置信息泄露的可能性以及数据 传输的能量消耗， 根据最 短路算法生成从所述中间节点到所述汇聚节点的多条 能耗最低的路径， 所述中间节点至 所述汇聚节点的数据传输将随机从多条路径 中随机选择一条进行。 0055 作为本发明又一种实施例， 所述由若干个物理网络节点组成的一个完整的 网络 也可以是包。

35、括终端、 由若干个物理网络节点组成的一个完整的网络以及计 算机设备， 所述 终端作为所述汇聚节点， 所述计算机设备作为所述源节点， 且 所述终端与所述计算机设备 均可以与所述网络无线通信。 0056 本发明实施例通过按照预设路径将所述目标数据从所述中间节点传输至汇 聚节 点， 无需通过在源节点附近设置多个相邻节点来进行多次数据传输以保护 源节点位置， 只 需要通过随机动态选择中间节点来增加源节点数据传输的随机 性， 有效地保护源节点的 位置信息， 同时根据最短路算法生成的从所述中间节 点到所述汇聚节点的传输路径为最 低能耗路径， 避免了多次的数据传输， 降低 了数据传输的能量消耗。 0057 。

36、本发明实施例综合了考虑数据传输的动态路由和源节点位置隐私保护要 求， 以 及数据在传输过程中的能量消耗， 通过中间节点的动态选择来设计多跳 路径， 能够增加源 节点数据传输的随机性， 无需设置多个相邻节点， 能够有效 地抵御攻击者反向追踪源节点 位置， 并降低数据传输的能量消耗， 同时根据最 短路算法生成的从所述中间节点到所述汇 聚节点的传输路径为最低能耗路径， 避免了多次数据传输， 降低了数据传输的能量消耗， 即在有效地保护源节点位 置信息的基础上， 避免了过度的能量消耗。 0058 本发明实施例提供的数据传输方法中， 所述传输路径的生成包括： 0059 根据所述中间节点至所述汇聚节点数据传。

37、输最优的跳数hopt计算所述中间节 点 与所述汇聚节点之间的最佳路径数目k， 所述最优的跳数hopt根据所述中间节 点至所述汇 聚节点单跳传输的电路能耗进行计算； 0060 根据所述最短路算法生成从所述中间节点到所述汇聚节点的多条节点不交 的最 低能耗路径， 所述最低能耗路径根据所述中间节点与所述汇聚节点之间的 距离进行判断， 所述最低能耗路径的数量根据所述最佳路径数目k的数值确定； 0061 随机选择所述最低能耗路径中的任意一条作为所述传输路径。 0062 在本发明实施例中， 所述中间节点至所述汇聚节点数据传输最优的跳数hopt可以 是根据数据传输耗能最少时对应的跳数， 也可以是数据传输效率。

38、最高时对 应的跳数， 还可 以是根据所述中间节点至所述汇聚节点单跳传输的电路能耗进 行计算； 根据所述最短路 算法生成从所述中间节点到所述汇聚节点的多条节点 不交的最低能耗路径， 所述最低能 耗路径根据所述中间节点与所述汇聚节点之 间的距离进行判断， 例如， 根据所述中间节点 与所述汇聚节点之间的距离以及 对应的路径耗能高低来进行判断， 所述最低能耗路径的 数量根据所述最佳路径 数目k的数值确定， 例如， 所述最低能耗路径的数量可以是所述最 佳路径数目k 的整数倍。 0063 作为本发明一种实施例， 所述最佳路径数目k依据最低能耗准则确定， 通过 计算 所述源节点目标位于所述目标监控区域的时间。

39、与所述中间节点至汇聚节点 数据传输最优 说明书 6/17 页 9 CN 111194064 A 9 的跳数的对应关系来确定。 0064 本发明实施例通过根据最短路算法生成从所述中间节点到所述汇聚节点的 多条 节点不交的最低能耗路径传输路径， 然后， 所述中间节点按概率随机选择 其中任意一条路 径将所述目标数据传输至汇聚节点， 配合所述源节点在每一个 所述目标数据传输之前动 态地随机选择一个传感器节点作为所述中间节点， 并 将所述目标数据以最小跳数路由传 输至所述中间节点， 可以基于所述源节点位 置信息泄露的可能性以及数据传输的能量消 耗， 通过动态中间节点的选择、 多 跳路径的随机选择， 增加。

40、了源节点数据传输的随机性， 能 够有效地保护源节点 的位置信息， 同时避免过度的能量消耗。 0065 本发明实施例提供的数据传输方法中， 所述最佳路径数目k通过公式 k T/hopt 计算， 其中， 表示信息生成率， T表示所述源节点目标位于所述目标 监控区域的时间， 所述 最佳路径数目k取值大于 T/hopt即可， 实际中为减少计算 复杂度， 取最小的整数k， 在此情 况下， 可以将上述公式改写成一个 0066 在本发明实施例中， 通过计算获取所述中间节点与汇聚节点之间的最佳路 径数 目k， 这里， 所述最佳路径数目k的计算公式采用k T/hopt， 通过将信息生 成率与所述源节 点目标位于。

41、所述目标监控区域的时间进行相乘， 在除以所述中 间节点至汇聚节点数据传 输最优的跳数来得到一个数值。 0067 作为本发明一种实施例， 由于实际中所述最佳路径数目k为整数， 因此需要 根据 计算得到的数值进行调整， 即当计算得到的数值为整数时， 所述最佳路径 数目k即为计算 得到的数值， 当计算得到的数值为非整数时， 所述最佳路径数目k即为计算得到的数值减去 非整数中对应的小数得到中间值， 在该中间值的基础 上再加一得到所述最佳路径数目k。 0068 本发明实施例通过将信息生成率与所述源节点目标位于所述目标监控区域 的时 间以及所述中间节点至汇聚节点数据传输最优的跳数作为参数综合计算， 得到一。

42、个可综 合评价数据传输过程中信息生成率、 时间以及跳数情况的路径数 目， 可以在根据所述最短 路算法生成从所述中间节点到所述汇聚节点的最低能 耗路径前先确定所述最低能耗路径 的数目， 所述最低能耗路径的数量根据所述 最佳路径数目k的数值确定， 减少了采用所述 最短路算法生成从所述中间节点到 所述汇聚节点的最低能耗路径时的计算量。 0069 本发明实施例提供的数据传输方法中， 所述最优的跳数hopt采用如下公式进 行计 算，其中， d表示所述中间节点至所述汇聚节点的距离， Eelec表示单跳传输 的收发节点电路能耗， 表示功率放大因子。 0070 在本发明实施例中， 依据最低能耗准则确定最优的跳。

43、数， 所述中间节点至 所述汇 聚节点的距离可以是欧氏距离， 也可以是余弦距离， 还可以是明可夫斯 基距离， 所述单跳 传输是直接从信源到信宿的一次传输， 所述收发节点是数据 向下一跳传输的节点， 所述功 率放大因子根据所述物理网络节点确定， 一般选 择1-100pJ/bit/m2。 0071 作为本发明一种实施例， 所述最优的跳数hopt可以是通过所述中间节点进行 计算 得到， 也可以是所述汇聚节点进行计算得到， 所述中间节点与汇聚节点均 可以是数据电路 端接设备， 如调制解调器、 集线器、 桥接器或交换机； 也可以 是一个数据终端设备， 如数字 手机， 打印机或主机， 所述主机可以是路由器、。

44、 工作站、 服务器或无线传感器； 还可以是智 说明书 7/17 页 10 CN 111194064 A 10 能终端， 如笔记本电脑等计算机设 备， 也可以是便于携带的智能终端， 如平板电脑、 掌上电 脑、 智能眼镜、 智能 手表、 智能手环等， 当所述中间节点为无线传感器时， 该无线传感器是 一个独 立的传感器节点， 作为一种微型嵌入式设备， 所述传感器节点基本组成模块有： 传 感单元、 处理单元、 通信单元以及电源部分， 因此， 所述传感器节点具有完 成监测数据的采 集和转换、 数据的管理和处理、 应答汇聚节点的任务请求和节 点控制等多种工作的能力， 当目标进入传感器节点的监控区域时， 也。

45、可以在作 为中间节点的同时作为另一个数据传 输中的源节点来收集所述监控区域的目标 信息。 0072本发明实施例通过采用公式计算得到最优的跳数hopt， 综合考 虑 了功率放大因子、 单跳传输的收发节点电路能耗以及所述中间节点至所述汇 聚节点的距 离的影响， 对于后续的根据所述最短路算法生成从所述中间节点到 所述汇聚节点的最低 能耗路径过程可以提前确定所述最低能耗路径的数目， 减 少了采用所述最短路算法生成 从所述中间节点到所述汇聚节点的最低能耗路径 时的计算量。 0073 本发明实施例提供的数据传输方法中， 所述最低能耗路径的数量与所述最 佳路 径数目k的数值相同， 所述最低能耗路径按如下方式。

46、生成： 0074 步骤一、 运行所述最短路算法根据所述中间节点与所述汇聚节点之间的距 离得 到所述中间节点至所述汇聚节点的第一最低能耗路径 1； 0075 步骤二、 删除所述第一最低能耗路径 1中除去所述中间节点与所述汇聚节 点之 外所有的节点以及除去与所述中间节点与所述汇聚节点之外所有的节点关 联的链路后， 再次运行所述最短路算法根据所述中间节点与所述汇聚节点之间 的距离生成所述中间节 点至所述汇聚节点的第二最低能耗路径 2； 0076 步骤三、 所述最低能耗路径中除去所述第一最低能耗路径 1与所述第二最 低能 耗路径 2之外的所有路径均依据步骤二中的所述第二最低能耗路径 2的生 成方法生成。

47、； 0077 在本发明实施例中， 所述最短路算法可以是Dijkstra算法、 Bellman-Ford 算法或 Floyd-Warshall算法中的一种， 所述最低能耗路径的数量是根据所述最 佳路径数目k的数 值进行确定的， 也就是说， 所述最低能耗路径的数量也是随着 信息生成率、 所述源节点目 标位于所述目标监控区域的时间以及所述中间节点 至汇聚节点数据传输最优的跳数的数 值变化进行变化的， 所述第一最低能耗路 径 1是第一次运行所述最短路算法根据所述中 间节点与所述汇聚节点之间的距 离得到的所述中间节点至所述汇聚节点的数据传输耗能 最低的传输路径， 然后 删除所述第一最低能耗路径 1中除去。

48、所述中间节点与所述汇聚节 点之外所有的 节点以及除去与所述中间节点与所述汇聚节点之外所有的节点关联的链路 后， 第二次运行所述最短路算法根据所述中间节点与所述汇聚节点之间的距离生成 所述 中间节点至所述汇聚节点的第二最低能耗路径 2， 即为除去所述第一最低 能耗路径 1外的 所述中间节点至所述汇聚节点的数据传输耗能最低的传输路 径， 然后删除所述第一最低 能耗路径 1中除去所述中间节点与所述汇聚节点之 外所有的节点以及除去与所述中间节 点与所述汇聚节点之外所有的节点关联的 链路后， 第二次运行所述最短路算法根据所述 中间节点与所述汇聚节点之间的 距离生成所述中间节点至所述汇聚节点的第二最低能耗。

49、 路径 2， 即为除去所述 第一最低能耗路径 1外的所述中间节点至所述汇聚节点的数据传输 说明书 8/17 页 11 CN 111194064 A 11 耗能最低的 传输路径， 以此类推， 直到生成k条节点不交的路径， 采用这种方式生成的多条 路径的节点之间是不相交的， 因此是k条节点不交的路径。 0078 作为本发明一种实施例， 所述数据传输方法中涉及的实体， 这些实体之间 的联 系， 以及实现该种联系各实体所需工作共同构成一个系统模型。 当所述系 统模型为由若干 个物理网络节点组成的一个完整的网络时， 所述网络中的若干 个物理网络节点包括源节 点与汇聚节点， 除所述源节点与所述汇聚节点外的。

50、其 他物理网络节点可以作为中间节点， 所述源节点用于收集目标监控区域的目标 信息， 所述汇聚节点用于接收所有的所述源节 点收集的所述目标数据。 0079 作为本发明又一种实施例， 所述数据传输方法中的数据传输采用的能量消耗 模 型为 0080 0081 其中dij表示收发节点之间的距离。 根据修改的最短路算法生成所述中间节点至 所述汇聚节点的k条节点不交的路径 1, 2, k。 具体的， 在网络图上运行最短 路算法根 据所述中间节点与所述汇聚节点之间的距离得到所述中间节点至所述 汇聚节点的第一最 低能耗路径 1； 删除所述第一最低能耗路径 1中除去所述中间 节点与所述汇聚节点之外所 有的节点以。