本发明专利技术公开了一种用于无线通信的高效数据传输系统及方法，属于无线通信技术领域，包括网络监测模块、节点传输模块、路径调整模块、压缩感知模块、感知优化模块、数据记录模块、日志检测模块以及区块存储模块；本发明专利技术能够对传输路径进行更新，降低数据传输能耗，同时有效的减少了各传输节点的数据处理量，提高数据处理效率，减少用户等待时间，提高使用体验，能够防止相关数据遭到恶意篡改，保证数字财产安全，方便网络维护人员对无线通信网络进行性能分析。分析。分析。
【技术实现步骤摘要】
一种用于无线通信的高效数据传输系统及方法
[0001]本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种用于无线通信的高效数据传输系统及方法。
技术介绍
[0002]无线通信网络是一个由大量传感器节点组成，是一个部署在需要监测区域内的多条自组织网络系统。无线通信网络融合了多种新技术，并具有与传统网络不同的应用特点它的网络特性不同于一般网络，它的出现改变了人类与自然界的交互方式，它不需要固定网络的支持，具有快速布点、抗毁性强等特点，被认为是21世纪最重要的新技术之一；近年来，随着无线通信、微机电系统和集成电路等领域的迅速发展和技术的不断创新，人类社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理来进行。从技术手段来看无线通信网络是人们获取自然领域信息的主要方式和途径，它对人类未来的生活产生重要的影响。
[0003]现有的用于无线通信的高效数据传输系统及方法数据传输能耗较高，且各传输节点的数据处理量较大，数据处理效率低；此外，现有的用于无线通信的高效数据传输系统及方法无法阻止数据遭到恶意篡改，数字财产安全性差，不方便维护人员进行性能分析，为此，我们提出一种用于无线通信的高效数据传输系统及方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种用于无线通信的高效数据传输系统及方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种用于无线通信的高效数据传输系统，包括网络监测模块、节点传输模块、路径调整模块、压缩感知模块、感知优化模块、数据记录模块、日志检测模块以及区块存储模块；
[0007]所述网络监测模块用于监测并采集无线通信网络各节点信息；
[0008]所述节点传输模块用于向各节点发送传输信号；
[0009]所述路径调整模块用于对传输路径进行优化；
[0010]所述压缩感知模块用于接收各节点传输信息并对其进行压缩优化；
[0011]所述感知优化模块用于对压缩感知模块参数进行调整更新；
[0012]所述数据记录模块用于记录无线通信网络各节点数据传输效率；
[0013]所述日志检测模块用于对传输日志进行风险检测；
[0014]所述区块存储模块用于对当前无线通信网络传输信息进行区块化存储。
[0015]作为本专利技术的进一步方案，所述路径调整模块优化路径具体步骤如下：
[0016]步骤一：路径调整模块遍历整个无线通信网络各节点，并统计传输设备、传感器节点、中转节点以及汇聚节点个数，同时收集数据传输时的各组传输路径信息；
[0017]步骤二：将收集到各传输设备的传输路径分别整合成一组路径集合，同时将该集合表示为种群，并结合遗传算法生成种群矩阵，之后随机选择种群中的两组路径个体，并分
别从两组路径个体中各选取某一段路径，然后进行交换得到新的两个新的路径个体；
[0018]步骤三：随机选择一组路径个体中的两段路径进行交换，直至该路径个体中所有路径都交换完毕，从数据传输路径终点开始遍历每个节点，若某节点可以与起点无障碍相连，则将该起点与节点中间的节点判断为冗余节点，冗余节点确认完成后，删除这些冗余节点并重新计算路径的适应度函数，并通过不断迭代对路径进行不断优化，同时更新数据传输路径。
[0019]作为本专利技术的进一步方案，所述压缩感知模块对传输信息压缩优化具体步骤如下：
[0020]步骤
①
：压缩感知模块收集各组汇聚节点重建的各传输节点以及中转节点传输的原始数据序列，并将普通数据包和异常数据包进行区分处理，同时设置紧急队列以及常规队列分别放置异常数据包以及普通数据包，且紧急队列中的数据包转发优先权高于常规队列；
[0021]步骤
②
：之后检测中转节点状态信息，若中转节点状态为0，则判断当前没有数据需传送，若中转节点状态为1，则判断该节点当前需传送数据，同时计算相关中转节点平均等待数据包队列长度；
[0022]步骤
③
：将各组节点通过随机抛撒的方式，部署在M*M的欧氏平面区域上，并将非定向连通图作为该无线通信网络的拓扑结构，之后中转节点收集其所有传输节点的数据，并和自身监测到的的数据压缩成新的数据包，同时通过时分多址协议进行时隙调度，并依据NMSE衡量中转节点的数据序列在汇聚节点的重构误差。
[0023]作为本专利技术的进一步方案，步骤
②
所述平均等待数据包队列长度具体计算公式如下：
[0024][0025]其中，λ代表传输节点数据包的平均到达率；μ代表数据包的平均服务率；C代表信道容量；
[0026]步骤
③
中所述NMSE具体定义公式如下：
[0027][0028]其中，x
j
代表第j个节点周围环境参数原始数据序列；代表汇聚节点重构出的第j个节点原始数据序列。
[0029]作为本专利技术的进一步方案，所述感知优化模块调整优化具体步骤如下：
[0030]步骤Ⅰ：感知优化模块在该压缩感知模块的规定区间内初始化网络连接权值，之后从训练时的输入以及输出对的集合中提交训练样本，再比较期望的网络输出与实际的网络输出，并且计算所有神经元的局部误差；
[0031]步骤Ⅱ：当局部误差超出工作人员预设阈值后，依据学习规则方程对该压缩感知模块的权值进行训练以及更新，并依据预设的学习率以及步长列出所有可能的数据结果；
[0032]步骤Ⅲ：对于每一组数据，选取任意一个子集作为测试集，其余子集作为训练集，训练测试模型后对测试集进行检测，并统计检测结果的均方根误差；
[0033]步骤Ⅳ：将测试集更换为另一子集，再取剩余子集作为训练集，再次统计均方根误差，直至对所有数据都进行一次预测，通过选取均方根误差最小时对应的组合参数作为数据区间内最优的参数并替换压缩感知模块原有参数。
[0034]一种用于无线通信的高效数据传输方法，该传输方法具体如下：
[0035](1)采集当前无线通信网络节点信息并优化传输路径；
[0036](2)构建压缩感知模型并对该模型进行参数优化；
[0037](3)对各节点进行压缩优化同时记录节点传输效率；
[0038](4)分析传输日志并中断风险传输同时区块存储传输信息。
[0039]作为本专利技术的进一步方案，步骤(3)中所述传输日志具体分析步骤如下：
[0040]第一步：在不同的传输设备的传输系统部署相关的日志采集插件或者通过syslog服务器获取传输系统中所记录的日志数据，并筛选出满足预设条件的日志数据；
[0041]第二步：将剩余日志数据处理为统一格式的日志数据，再将处理后的日志数据中记录的用户操作行为与异常行为特征进行匹配，并依据匹配结果生成相对应的告警信息，同时对各告警信息风险分数进行计算并输出计算结果，之后将该告警信息反馈给相关维护人员，并中断相关操作进程。
[0042]作为本专利技术的进一步方案，步骤(3)中所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于无线通信的高效数据传输系统，其特征在于，包括网络监测模块、节点传输模块、路径调整模块、压缩感知模块、感知优化模块、数据记录模块、日志检测模块以及区块存储模块；所述网络监测模块用于监测并采集无线通信网络各节点信息；所述节点传输模块用于向各节点发送传输信号；所述路径调整模块用于对传输路径进行优化；所述压缩感知模块用于接收各节点传输信息并对其进行压缩优化；所述感知优化模块用于对压缩感知模块参数进行调整更新；所述数据记录模块用于记录无线通信网络各节点数据传输效率；所述日志检测模块用于对传输日志进行风险检测；所述区块存储模块用于对当前无线通信网络传输信息进行区块化存储。2.根据权利要求1所述的一种用于无线通信的高效数据传输系统，其特征在于，所述路径调整模块优化路径具体步骤如下：步骤一：路径调整模块遍历整个无线通信网络各节点，并统计传输设备、传感器节点、中转节点以及汇聚节点个数，同时收集数据传输时的各组传输路径信息；步骤二：将收集到各传输设备的传输路径分别整合成一组路径集合，同时将该集合表示为种群，并结合遗传算法生成种群矩阵，之后随机选择种群中的两组路径个体，并分别从两组路径个体中各选取某一段路径，然后进行交换得到新的两个新的路径个体；步骤三：随机选择一组路径个体中的两段路径进行交换，直至该路径个体中所有路径都交换完毕，从数据传输路径终点开始遍历每个节点，若某节点可以与起点无障碍相连，则将该起点与节点中间的节点判断为冗余节点，冗余节点确认完成后，删除这些冗余节点并重新计算路径的适应度函数，并通过不断迭代对路径进行不断优化，同时更新数据传输路径。3.根据权利要求2所述的一种用于无线通信的高效数据传输系统，其特征在于，所述压缩感知模块对传输信息压缩优化具体步骤如下：步骤
①
：压缩感知模块收集各组汇聚节点重建的各传输节点以及中转节点传输的原始数据序列，并将普通数据包和异常数据包进行区分处理，同时设置紧急队列以及常规队列分别放置异常数据包以及普通数据包，且紧急队列中的数据包转发优先权高于常规队列；步骤
②
：之后检测中转节点状态信息，若中转节点状态为0，则判断当前没有数据需传送，若中转节点状态为1，则判断该节点当前需传送数据，同时计算相关中转节点平均等待数据包队列长度；步骤
③
：将各组节点通过随机抛撒的方式，部署在M*M的欧氏平面区域上，并将非定向连通图作为该无线通信网络的拓扑结构，之后中转节点收集其所有传输节点的数据，并和自身监测到的的数据压缩成新的数据包，同时通过时分多址协议进行时隙调度，并依据NMSE衡量中转节点的数据序列在汇聚节点的重构误差。4.根据权利要求3所述的一种用于无线通信的高效数据传输系统，其特征在于，步骤
②
所述平均等待数据包队列长度具体计算公式如下：
其中，λ代表传输节点数据包的平均到达率；μ代表数据包的平均服务率；C代表信道容...
【专利技术属性】
技术研发人员：司山，叶宁，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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