[发明专利]一种多侦听者多保密用户场景下的隐蔽数能路由方法

说明书

本发明公开了一种多侦听者多保密用户场景下的隐蔽数能路由方法，包括建立多窃听者联合侦听场景下的数能一体化网络图；获取控制阶段的网络传输需求和保密用户节点的能量状态；根据网络传输需求生成所有数据流的传输矩阵；构建用户总隐蔽上行吞吐数据量最大化优化模型，求解得到路由路径选择结果和路由路径被分配的时隙资源；在传输阶段将数据流按照所选择的路由路径和分配的时隙资源进行传输，并使保密用户节点在对应数据流的辅助下进行隐蔽传输。本发明在满足了路由层原有数据流传输需求的基础上为用户节点提供了能量补给服务，提升了隐蔽数能联合路由方法的实用性和适用范围，并且有效提高了网络的隐蔽通信性能。

技术领域

本发明涉及隐蔽数能路由技术领域，具体涉及一种多侦听者多保密用户场景下的隐蔽数能路由方法。

背景技术

随着物联网(Internet ofThings，IoT)技术的发展，海量IoT设备接入网络，保障设备的可持续能量供应成为挑战。数能一体化网络(Data and energy integratednetworks，DEIN)能够实现数据和能量的无线一体化传输，可以在与IoT设备通信的同时为其提供能量补给服务。因为无线信道的广播特性，处于传输节点周围的设备也能通过能量收割获取一定的能量。因此在数能一体化网络中的路由算法不仅影响网络的通信性能，还直接关系到路径周围IoT设备的能量补给效果。

无线信道广播特性还造成了无线通信易被窃听者截获或者破坏，隐蔽通信相关技术可以在避免侦听者发现存在通信的情况下传输数据，可以从根本上避免信息的泄露。但隐蔽通信的性能受制于平方根定律，需要增加侦听者一方对通信系统了解的不确定性来提升隐蔽数据吞吐量；并且实际场景中，窃听方往往会部署多个侦听者合作窃听，且需要保密通信的节点数量也常常不止一个，这限制了常规隐蔽数能联合路由算法的泛用性。使用数能一体化网络中传输的数据流干扰侦听者是一种可行的方案，研究数能一体化网络中的隐蔽通信机制，并进一步通过路由算法增加数据流选路的不确定性，可以提升网络中用户的隐蔽通信性能。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种多侦听者多保密用户场景下的隐蔽数能路由方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种多侦听者多保密用户场景下的隐蔽数能路由方法，包括以下步骤：

S1、建立多窃听者联合侦听场景下的数能一体化网络图，并设置对应的路由超帧；所述路由超帧包括控制阶段和传输阶段；

S2、获取控制阶段的网络传输需求和保密用户节点的能量状态；

S3、根据网络传输需求生成所有数据流的传输矩阵；

S4、根据数据流的传输矩阵和保密用户节点的能量状态构建用户总隐蔽上行吞吐数据量最大化优化模型，求解得到路由路径选择结果和路由路径被分配的时隙资源；

S5、在传输阶段将数据流按照所选择的路由路径和分配的时隙资源进行传输，并使保密用户节点在对应数据流的辅助下进行隐蔽传输。

可选地，步骤S1中建立的多窃听者联合侦听场景下的数能一体化网络具体包括：

建立包括多个无线数能一体化传输路由节点、多个带能量收割功能的保密用户节点和多个侦听者节点的数能一体化网络图；

其中无线数能一体化传输路由节点组成数能一体化网络的路由层，用于为数能一体化网络中的所有用户提供数据能量路由服务，为所有用户节点提供能量补给服务，以及干扰所有侦听者节点以实现用户节点的隐蔽通信；

保密用户节点配备可储存能量的超级电容，组成数能一体化网络的用户层，用于收集环境信息，并在避免侦听者发现的情况下上行传输给路由层，通过能量收割收集数能信号中的能量；

侦听者节点用于通过联合侦听判断每个保密用户节点是否在通信。