CN110418373A - 一种数据传输方法及装置 - Google Patents

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CN110418373A CN201910087217.3A CN201910087217A CN110418373A CN 110418373 A CN110418373 A CN 110418373A CN 201910087217 A CN201910087217 A CN 201910087217A CN 110418373 A CN110418373 A CN 110418373A
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Abstract

本发明提供一种数据传输方法及装置，通过判断相遇节点是否存在数据副本以及相遇节点与待传输数据的节点之间的时间社会关系强度来确定是否将数据传输给该相遇节点，在保证网络连通性的前提下，最大限度减少网络中数据副本冗余，从而降低网络能量消耗，并提高数据传输效率，延长网络生存时间，从而兼顾数据传输过程中网络能量消耗和数据传输效率。

Description

一种数据传输方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种数据传输方法及装置。
背景技术
随着无线技术的发展，移动自组织网络不需要基站的支持，通过多跳的用户通信就能够完成数据传输。因此，需要从源节点到目的节点之间寻找一条完整的可靠路径。但是在实际网络环境中，网络是不连通的状态，即无法在源节点和目的节点之间寻找完整路径来进行数据传输。节点一般是利用自身的移动带来的相遇机会来实现数据传输。由于移动自组织网络的拓扑变化较频繁、网络的非连通性、能量和存储受限等特点，中继节点需要消耗宝贵的能量来实现数据的快速传输。一旦节点能量耗尽，就会退出整个网络，极大地影响了网络的整体性能。
目前常用的数据传输方法主要有：泛洪传输方法和直接转发传输方法。泛洪传输方法是：当源节点与其他节点相遇时，将数据转发给其他节点并且保留自身的数据副本，然后所有具有该数据副本的节点继续转发给没有数据副本的节点，直至目的节点接收到数据为止。该方法虽然传输效率高，但是造成了网络中存在大量的数据副本，严重消耗了大量的能量。
直接转发传输方法是：当源节点与其他节点相遇时，就将数据转发给其他节点，并且删除自身的数据副本，然后以此节点作为新的源节点继续转发，直到目的节点接收到数据为止。该方法虽然不会造成网络中数据副本的冗余，但是传输效率很低。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种数据传输方法及装置，用以解决现有数据传输方案无法兼顾数据传输过程中网络能量消耗和数据传输效率的问题。
本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：
本发明提供一种数据传输方法，所述方法包括：当待传输数据的节点在移动过程中与其他节点相遇时，基站设备判断相遇节点是否存在数据副本，若不存在数据副本，则获取所述相遇节点与目的节点之间的时间社会关系强度；
将所述时间社会关系强度与预设的第一阈值相比较，若所述时间社会关系强度大于预设的第一阈值，则指示所述待传输数据的节点将数据传输给所述相遇节点。
进一步的，在初始化阶段，所述方法还包括：
获取预设时长内各节点之间的联系信息；
根据所述各节点之间的联系信息，分别计算任意两节点之间的时间社会关系强度。
优选的，所述各节点之间的联系信息包括预设周期内两节点通信的时间间隔，所述预设周期小于所述预设时长；
按照公式(1)计算任意两节点之间的时间社会关系强度：
其中，T为所述预设周期，tij为所述预设周期内i节点和j节点通信的时间间隔，x＝(1，2，……，n)，n＝T/t。
进一步的，所述方法还包括：
若所述时间社会关系强度小于或等于所述第一阈值，则将所述相遇节点的电池能量和预设的第二阈值相比较；
若所述相遇节点的电池能量大于或等于所述第二阈值，则指示所述待传输数据的节点将数据传输给所述相遇节点。
进一步的，所述方法还包括：
若所述相遇节点的电池能量小于所述第二阈值，则确定所述相遇节点的能量传输范围内其他节点，选择相遇节点的能量传输范围内其他节点的电池能量大于预设的第二阈值的节点，作为候选能量传输节点；
从所述候选能量传输节点中确定能量传输节点；
指示所述能量传输节点向所述相遇节点传输能量，并在传输能量完成之后，指示所述待传输数据的节点将数据传输给所述相遇节点。
优选的，所述各节点之间的联系信息包括节点与能量传输范围内其他节点之间的距离；
所述从所述候选能量传输节点中确定能量传输节点，具体包括：
根据各节点的电池电量和各节点与能量传输范围内其他节点之间的距离，分别计算所述相遇节点与所述候选能量传输节点之间的社会关系强度；
选择社会关系强度最大的节点作为能量传输节点。
优选的，按照公式(2)计算所述相遇节点与所述候选能量传输节点之间的社会关系强度：
其中，Ej表示候选能量传输节点j的电池能量，j＝(1，2，…， M)，M为候选能量传输节点的数量，ri,j表示相遇节点i与其能量传输范围内节点j之间的距离。
进一步的，所述方法还包括：若所述相遇节点的能量传输范围内其他节点的电池能量小于或等于所述第二阈值，则指示所述待传输数据的节点继续移动。
本发明还提供一种基站设备，所述基站设备包括：包括：判断模块、获取模块和第一处理模块；
所述判断模块用于，当待传输数据的节点在移动过程中与其他节点相遇时，判断相遇节点是否存在数据副本，当不存在数据副本时，指示所述获取模块获取所述相遇节点与目的节点之间的时间社会关系强度；
所述第一处理模块用于，将所述时间社会关系强度与预设的第一阈值相比较，当所述时间社会关系强度大于预设的第一阈值时，指示所述待传输数据的节点将数据传输给所述相遇节点。
进一步的，所述基站设备还包括预处理模块，所述预处理模块用于，在初始化阶段，获取预设时长内各节点之间的联系信息，并根据所述各节点之间的联系信息，分别计算任意两节点之间的时间社会关系强度。
优选的，所述各节点之间的联系信息包括预设周期内两节点通信的时间间隔，所述预设周期小于所述预设时长；
所述预处理模块具体用于，按照公式(1)计算任意两节点之间的时间社会关系强度：其中， T为所述预设周期，tij为所述预设周期内i节点和j节点通信的时间间隔，x＝1，2，……，n，n＝T/t。
进一步的，所述基站设备还包括第二处理模块；
所述第一处理模块还用于，当所述时间社会关系强度小于或等于所述第一阈值时，则指示所述第二处理模块将所述相遇节点的电池能量和预设的第二阈值相比较；
所述第二处理模块用于，当判断出所述相遇节点的电池能量大于或等于所述第二阈值时，指示所述待传输数据的节点将数据传输给所述相遇节点。
进一步的，所述第二处理模块还用于，当所述相遇节点的电池能量小于所述第二阈值时，确定所述相遇节点的能量传输范围内其他节点，选择相遇节点的能量传输范围内其他节点的电池能量大于预设的第二阈值的节点，作为候选能量传输节点；从所述候选能量传输节点中确定能量传输节点；指示所述能量传输节点向所述相遇节点传输能量，并在传输能量完成之后，指示所述待传输数据的节点将数据传输给所述相遇节点。
优选的，所述各节点之间的联系信息包括节点与能量传输范围内其他节点之间的距离；
所述第二处理模块具体用于，根据各节点的电池电量和各节点与能量传输范围内其他节点之间的距离，分别计算所述相遇节点与所述候选能量传输节点之间的社会关系强度；选择社会关系强度最大的节点作为能量传输节点。
优选的，所述第二处理模块具体用于，按照公式(2)计算所述相遇节点与所述候选能量传输节点之间的社会关系强度：其中，Ej表示候选能量传输节点j的电池能量，j＝1，2，…，M，M为候选能量传输节点的数量，ri,j表示相遇节点i与能量传输范围内节点j之间的距离。
进一步的，所述第二处理模块还用于，当所述相遇节点的能量传输范围内其他节点的电池能量小于或等于所述第二阈值时，指示所述待传输数据的节点继续移动。
本发明通过判断相遇节点是否存在数据副本以及相遇节点与待传输数据的节点之间的时间社会关系强度来确定是否将数据传输给该相遇节点，在保证网络连通性的前提下，最大限度减少网络中数据副本冗余，从而降低网络能量消耗，并提高数据传输效率，延长网络生存时间，从而兼顾数据传输过程中网络能量消耗和数据传输效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的数据传输方法流程图之一；
图2为本发明实施例提供的数据传输方法流程图之二；
图3为本发明实施例提供的数据传输方法流程图之三；
图4为本发明实施例提供的确定能量传输节点的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的基站设备的结构示意图之一；
图6为本发明实施例提供的基站设备的结构示意图之二；
图7为本发明实施例提供的基站设备的结构示意图之三。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例1提供一种数据传输方法，应用于移动自组织网络，在初始化阶段，基站设备计算任意两节点之间的时间社会关系强度，用以作为后续节点间数据传输的判断依据。具体的，基站设备获取预设时长内各节点之间的联系信息，并根据各节点之间的联系信息，分别计算任意两节点之间的时间社会关系强度。各节点之间的联系信息包括预设周期内两节点通信的时间间隔t，其中，预设周期小于预设时长，在一个预设周期T内，任意两节点可以进行n次通信，也就是说，n＝T/t。
具体的，可以按照公式(1)计算任意两节点(例如节点i和节点j)之间的时间社会关系强度wij：
其中，T为所述预设周期，tij为所述预设周期内i节点和j节点通信的时间间隔，x＝(1，2，……，n)，n＝T/t。
以下结合图1，对本发明一种实施例的数据传输流程进行详细说明，如图1所示，该流程包括以下步骤：
步骤101，当待传输数据的节点在移动过程中与其他节点相遇时，基站设备判断相遇节点是否存在数据副本，若不存在数据副本，则执行步骤102，否则，指示待传输数据的节点继续移动。
优选的，一旦基站设备发现待传输数据的节点在移动过程中与其他节点相遇，就判断相遇节点是否存储有数据副本，若相遇节点没有存储数据副本，说明该相遇节点满足网络能量消耗的要求，可以进一步判断其是否满足传输效率的要求，即执行步骤102 (获取相遇节点与目的节点之间的时间社会关系强度)。若相遇节点存储有数据副本，为了降低网络内数据副本的冗余，就不将该相遇节点作为下一跳节点，因此指示待传输数据的节点继续移动，以寻找下一个相遇节点。
步骤102，获取相遇节点与目的节点之间的时间社会关系强度。
具体的，在初始化阶段，基站就已经计算了任意两节点之间的时间社会关系强度，在本步骤中，可以直接获取相遇节点和目的节点之间的时间社会关系强度。
步骤103，将时间社会关系强度与预设的第一阈值相比较，若时间社会关系强度大于第一阈值，则执行步骤104。
具体的，基站设备利用第一阈值判断相遇节点与目的节点之间的时间社会关系强度是否满足传输效率的要求，若相遇节点与目的节点之间的时间社会关系强度大于第一阈值，则将相遇节点作为下一跳节点，即执行步骤104。
步骤104，指示待传输数据的节点将数据传输给所述相遇节点。
通过上述步骤101-104可以看出，本发明通过判断相遇节点是否存在数据副本以及相遇节点与待传输数据的节点之间的时间社会关系强度来确定是否将数据传输给该相遇节点，在保证网络连通性的前提下，最大限度减少网络中数据副本冗余，从而降低网络能量消耗，并提高数据传输效率，延长网络生存时间，从而兼顾数据传输过程中网络能量消耗和数据传输效率。
在本发明的另一实施例方案中，进一步的，如图2所示，在步骤103中，若基站设备判断出相遇节点与目的节点之间的时间社会关系强度小于或等于第一阈值，则执行以下步骤：
步骤105，将相遇节点的电池能量和预设的第二阈值相比较，若相遇节点的电池能量大于或等于第二阈值，则执行步骤104。
具体的，在相遇节点不满足传输效率要求的情况下，则判断相遇节点的电池能量，若电池能量大于或等于第二阈值，说明相遇节点的电量充足，也可以将相遇节点作为下一跳节点，即执行步骤104，指示待传输数据的节点将数据传输给所述相遇节点。
在本发明的另一实施例方案中，进一步的，如图3所示，在步骤105中，若相遇节点的电池能量小于第二阈值，说明相遇节点当前的电池能量较低，则执行以下步骤：
步骤106，确定相遇节点的能量传输范围内其他节点。
步骤107，选择相遇节点的能量传输范围内其他节点的电池能量大于预设的第二阈值的节点，作为候选能量传输节点。
具体的，基站设备将相遇节点能量传输范围内所有其他节点的电池能量分别与第二阈值相比较，选择出电池能量大于第二阈值的节点作为候选能量传输节点。
需要说明的是，若相遇节点的能量传输范围内其他节点的电池能量均小于或等于第二阈值，说明相遇节点附近没有其他能够为其传输能量的节点，相遇节点无法作为下一跳节点，因此指示待传输数据节点继续移动。
步骤108，从候选能量传输节点中确定能量传输节点。
具体的，各节点之间的联系信息也可以为节点与能量传输范围内其他节点之间的距离。相应的，在本步骤中，基站设备根据相遇节点与其能量传输范围内其他节点之间的距离，从候选能量传输节点中确定能量传输节点，具体实现方式后续结合附图4再详细说明。
步骤109，指示能量传输节点向相遇节点传输能量。
具体的，在相遇节点的电池能量不足的情况下，如果相遇节点的能量传输范围内有电池能量充足的节点(即候选能量传输节点)，可以选择其中的一个节点(及能量传输节点)为相遇节点传输一次能量。
需要说明的是，在完成本步骤(即传输能量完成)之后，执行步骤104，即基站设备指示待传输数据的节点将数据传输给相遇节点，以使相遇节点在网络内移动，寻找下一跳节点。
以下结合图4，对确定能量传输节点的具体实现方案进行详细说明。如图4所示，从候选能量传输节点中确定能量传输节点，具体包括以下步骤：
步骤401，根据各节点的电池电量和各节点与能量传输范围内其他节点之间的距离，分别计算相遇节点与候选能量传输节点之间的社会关系强度。
具体的，基站设备按照公式(2)计算相遇节点与候选能量传输节点之间的社会关系强度：
其中，Ej表示候选能量传输节点j的电池能量，j＝(1，2，…， M)，M为候选能量传输节点的数量，ri,j表示相遇节点i与其能量传输范围内节点j之间的距离。
步骤402，选择社会关系强度最大的节点作为能量传输节点。
通过步骤101-109可以看出，本发明实施例方案综合考虑节点的移动行为、时间社会关系强度以及能量社会关系强度，制定了高效的路由转发策略，能够最大限度的减少网络中的副本数量，均衡网络能量消耗。
基于相同的技术构思，本发明实施例还提供一种基站设备，如图5所示，该基站设备可以包括：判断模块51、获取模块52 和第一处理模块53。
判断模块51用于，当待传输数据的节点在移动过程中与其他节点相遇时，判断相遇节点是否存在数据副本，当不存在数据副本时，指示获取模块52获取所述相遇节点与目的节点之间的时间社会关系强度。
第一处理模块53用于，将所述时间社会关系强度与预设的第一阈值相比较，当所述时间社会关系强度大于预设的第一阈值时，指示所述待传输数据的节点将数据传输给所述相遇节点。
进一步的，在本发明另一实施例中，如图6所示，所述基站设备还包括预处理模块54，预处理模块54用于，在待传输数据的节点移动之前，获取预设时长内各节点之间的联系信息，并根据所述各节点之间的联系信息，分别计算任意两节点之间的时间社会关系强度。
优选的，所述各节点之间的联系信息包括预设周期内两节点通信的时间间隔，所述预设周期小于所述预设时长。
预处理模块54具体用于，按照公式(1)计算任意两节点之间的时间社会关系强度：其中， T为所述预设周期，tij为所述预设周期内i节点和j节点通信的时间间隔，x＝1，2，……，n，n＝T/t。
进一步的，在本发明另一实施例中，如图7所示，所述基站设备还包括第二处理模块55。
第一处理模块53还用于，当所述时间社会关系强度小于或等于所述第一阈值时，则指示所述第二处理模块将所述相遇节点的电池能量和预设的第二阈值相比较。
第二处理模块55用于，当判断出所述相遇节点的电池能量大于或等于所述第二阈值时，指示所述待传输数据的节点将数据传输给所述相遇节点。
进一步的，第二处理模块55还用于，当所述相遇节点的电池能量小于所述第二阈值时，确定所述相遇节点的能量传输范围内其他节点，选择相遇节点的能量传输范围内其他节点的电池能量大于预设的第二阈值的节点，作为候选能量传输节点；从所述候选能量传输节点中确定能量传输节点；指示所述能量传输节点向所述相遇节点传输能量，并在传输能量完成之后，指示所述待传输数据的节点将数据传输给所述相遇节点。
优选的，所述各节点之间的联系信息包括节点与能量传输范围内其他节点之间的距离。
第二处理模块55具体用于，根据各节点的电池电量和各节点与能量传输范围内其他节点之间的距离，分别计算所述相遇节点与所述候选能量传输节点之间的社会关系强度；选择社会关系强度最大的节点作为能量传输节点。
优选的，第二处理模块55具体用于，按照公式(2)计算所述相遇节点与所述候选能量传输节点之间的社会关系强度：其中，Ej表示候选能量传输节点j的电池能量，j＝1，2，…，M，M为候选能量传输节点的数量，ri,j表示相遇节点i与能量传输范围内节点j之间的距离。
进一步的，第二处理模块55还用于，当所述相遇节点的能量传输范围内其他节点的电池能量小于或等于所述第二阈值时，指示所述待传输数据的节点继续移动。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：
当待传输数据的节点在移动过程中与其他节点相遇时，基站设备判断相遇节点是否存在数据副本，若不存在数据副本，则获取所述相遇节点与目的节点之间的时间社会关系强度；
将所述时间社会关系强度与预设的第一阈值相比较，若所述时间社会关系强度大于预设的第一阈值，则指示所述待传输数据的节点将数据传输给所述相遇节点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在初始化阶段，所述方法还包括：
获取预设时长内各节点之间的联系信息；
根据所述各节点之间的联系信息，分别计算任意两节点之间的时间社会关系强度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述各节点之间的联系信息包括预设周期内两节点通信的时间间隔，所述预设周期小于所述预设时长；
按照公式(1)计算任意两节点之间的时间社会关系强度：
其中，T为所述预设周期，tij为所述预设周期内i节点和j节点通信的时间间隔，x＝(1，2，……，n)，n＝T/t。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
若所述时间社会关系强度小于或等于所述第一阈值，则将所述相遇节点的电池能量和预设的第二阈值相比较；
若所述相遇节点的电池能量大于或等于所述第二阈值，则指示所述待传输数据的节点将数据传输给所述相遇节点。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
若所述相遇节点的电池能量小于所述第二阈值，则确定所述相遇节点的能量传输范围内其他节点，选择相遇节点的能量传输范围内其他节点的电池能量大于预设的第二阈值的节点，作为候选能量传输节点；
从所述候选能量传输节点中确定能量传输节点；
指示所述能量传输节点向所述相遇节点传输能量，并在传输能量完成之后，指示所述待传输数据的节点将数据传输给所述相遇节点。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述各节点之间的联系信息包括节点与能量传输范围内其他节点之间的距离；
所述从所述候选能量传输节点中确定能量传输节点，具体包括：
根据各节点的电池电量和各节点与能量传输范围内其他节点之间的距离，分别计算所述相遇节点与所述候选能量传输节点之间的社会关系强度；
选择社会关系强度最大的节点作为能量传输节点。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，按照公式(2)计算所述相遇节点与所述候选能量传输节点之间的社会关系强度：
其中，Ej表示候选能量传输节点j的电池能量，j＝(1，2，…，M)，M为候选能量传输节点的数量，ri,j表示相遇节点i与其能量传输范围内节点j之间的距离。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：若所述相遇节点的能量传输范围内其他节点的电池能量小于或等于所述第二阈值，则指示所述待传输数据的节点继续移动。
9.一种基站设备，其特征在于，包括：判断模块、获取模块和第一处理模块；
所述判断模块用于，当待传输数据的节点在移动过程中与其他节点相遇时，判断相遇节点是否存在数据副本，当不存在数据副本时，指示所述获取模块获取所述相遇节点与目的节点之间的时间社会关系强度；
所述第一处理模块用于，将所述时间社会关系强度与预设的第一阈值相比较，当所述时间社会关系强度大于预设的第一阈值时，指示所述待传输数据的节点将数据传输给所述相遇节点。
10.如权利要求9所述的基站设备，其特征在于，还包括预处理模块，所述预处理模块用于，在待传输数据的节点移动之前，获取预设时长内各节点之间的联系信息，并根据所述各节点之间的联系信息，分别计算任意两节点之间的时间社会关系强度。
11.如权利要求10所述的基站设备，其特征在于，所述各节点之间的联系信息包括预设周期内两节点通信的时间间隔，所述预设周期小于所述预设时长；
所述预处理模块具体用于，按照公式(1)计算任意两节点之间的时间社会关系强度：其中，T为所述预设周期，tij为所述预设周期内i节点和j节点通信的时间间隔，x＝1，2，……，n，n＝T/t。
12.如权利要求10所述的基站设备，其特征在于，还包括第二处理模块；
所述第一处理模块还用于，当所述时间社会关系强度小于或等于所述第一阈值时，则指示所述第二处理模块将所述相遇节点的电池能量和预设的第二阈值相比较；
所述第二处理模块用于，当判断出所述相遇节点的电池能量大于或等于所述第二阈值时，指示所述待传输数据的节点将数据传输给所述相遇节点。
13.如权利要求12所述的基站设备，其特征在于，所述第二处理模块还用于，当所述相遇节点的电池能量小于所述第二阈值时，确定所述相遇节点的能量传输范围内其他节点，选择相遇节点的能量传输范围内其他节点的电池能量大于预设的第二阈值的节点，作为候选能量传输节点；从所述候选能量传输节点中确定能量传输节点；指示所述能量传输节点向所述相遇节点传输能量，并在传输能量完成之后，指示所述待传输数据的节点将数据传输给所述相遇节点。
14.如权利要求13所述的基站设备，其特征在于，所述各节点之间的联系信息包括节点与能量传输范围内其他节点之间的距离；
所述第二处理模块具体用于，根据各节点的电池电量和各节点与能量传输范围内其他节点之间的距离，分别计算所述相遇节点与所述候选能量传输节点之间的社会关系强度；选择社会关系强度最大的节点作为能量传输节点。
15.如权利要求14所述的基站设备，其特征在于，所述第二处理模块具体用于，按照公式(2)计算所述相遇节点与所述候选能量传输节点之间的社会关系强度：其中，Ej表示候选能量传输节点j的电池能量，j＝1，2，…，M，M为候选能量传输节点的数量，ri,j表示相遇节点i与能量传输范围内节点j之间的距离。
16.如权利要求13所述的基站设备，其特征在于，所述第二处理模块还用于，当所述相遇节点的能量传输范围内其他节点的电池能量小于或等于所述第二阈值时，指示所述待传输数据的节点继续移动。
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