基于數(shù)據(jù)中臺的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)

宋宇翔，楊 麗

(1.廣東培正學院 數(shù)據(jù)科學與計算機學院，廣東 廣州 510830；2.鄭州信息科技職業(yè)學院 信息工程學院，河南 鄭州 450008)

0 引 言

無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)信息的主要支撐，通過存儲、分析、處理、挖掘蘊藏在數(shù)據(jù)中的價值，不斷提升企業(yè)生產(chǎn)、管理及經(jīng)營等水平[1-3]。隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，企業(yè)不再局限自身的數(shù)據(jù)價值的挖掘，利用跨行業(yè)數(shù)據(jù)信息為企業(yè)單位帶來更高的經(jīng)濟效益，數(shù)據(jù)共享將成為最快最有效的方式[4]。

文獻[5]設計了基于物聯(lián)網(wǎng)標識技術的分布式光伏數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，利用標識解析服務，完成異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，該系統(tǒng)需采集單位注冊系統(tǒng)標識，適用于小范圍或同行業(yè)企業(yè)單位數(shù)據(jù)共享，但該系統(tǒng)的處理速率較低。文獻[6]研究了基于多源數(shù)據(jù)融合的教育數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)模型，提取出五維數(shù)據(jù)共享特征分析異構(gòu)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合共享，該共享系統(tǒng)能夠有效滿足數(shù)據(jù)采集和需求單位數(shù)據(jù)共享的時效性，但該系統(tǒng)模型的數(shù)據(jù)共享安全性較低。

針對上述問題，考慮數(shù)據(jù)采集和需求單位的異地、異系統(tǒng)及跨行業(yè)等大規(guī)模數(shù)據(jù)共享需求，本文設計基于數(shù)據(jù)中臺的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中臺是基于數(shù)據(jù)管理發(fā)展產(chǎn)生，是一套可持續(xù)地盤活數(shù)據(jù)的機制[7]，用來完成不同行業(yè)結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化單位的海量數(shù)據(jù)采集、存儲、分析、處理、統(tǒng)一以及共享等。該系統(tǒng)通過基礎數(shù)據(jù)層采集無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信息，利用數(shù)據(jù)存儲層的分布式和關系型存儲模式數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)信息，有效確保數(shù)據(jù)需求和采集單位間數(shù)據(jù)共享服務需求。經(jīng)過數(shù)據(jù)支持層的共享模塊匯集、審核、檢索及共享數(shù)據(jù)后，通過構(gòu)建中臺數(shù)據(jù)交換模型，實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)模式統(tǒng)一化轉(zhuǎn)換共享，解決傳感器存儲類型異構(gòu)性與共享關系差異較大的問題，并使用數(shù)據(jù)應用層發(fā)布數(shù)據(jù)共享結(jié)果，實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享，其數(shù)據(jù)共享性能穩(wěn)定，申請?zhí)幚硭俾屎桶踩愿摺?/p>

1 數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)的模塊設計

本文設計的無線傳感器網(wǎng)絡共享系統(tǒng)，是采用無線通信技術將非常多的傳感器節(jié)點進行整合，再將整合后的數(shù)據(jù)分享到用戶群體。本文基于數(shù)據(jù)中臺的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)由基礎數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)存儲層、數(shù)據(jù)支撐層和數(shù)據(jù)應用層4個模塊構(gòu)成。計算數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)和觀測設備數(shù)據(jù)構(gòu)成基礎設施數(shù)據(jù)層；基礎支撐數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫和運行維護數(shù)據(jù)庫構(gòu)成數(shù)據(jù)存儲層。利用分布式和關系型兩種數(shù)據(jù)庫存儲模式保存數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)支持層由數(shù)據(jù)共享模塊[8]、模型云中心和二維和三維GIS引擎構(gòu)成，數(shù)據(jù)通過該層處理后傳輸至數(shù)據(jù)應用層完成數(shù)據(jù)共享[9]。數(shù)據(jù)應用層由展示平臺、管理平臺及移動APP構(gòu)成[10]。該系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)中臺技術的中臺數(shù)據(jù)交換模型集成數(shù)據(jù)采集、存儲、管理、共享于一體，為合理運用無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)提供良好的數(shù)據(jù)服務，可以有效確保數(shù)據(jù)需求和采集單位間數(shù)據(jù)共享服務需求。綜上所述，本文基于數(shù)據(jù)中臺的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于數(shù)據(jù)中臺的數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)模塊

1.1 網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)存儲層中的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫通過多元數(shù)據(jù)接收總線接收數(shù)據(jù)層的包含大量結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的存儲方式采用分布式數(shù)據(jù)庫和關系數(shù)據(jù)庫存儲相結(jié)合的方式來實現(xiàn)。分布式數(shù)據(jù)庫包含時序、文本和內(nèi)存數(shù)據(jù)庫及分布式和數(shù)據(jù)搜索引擎，大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)通過分布式存儲。基于時序數(shù)據(jù)庫存儲空間占關系型數(shù)據(jù)庫存儲容量的二分之一，同時查找和處理速度快，物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)、時序序列數(shù)據(jù)和海量流量數(shù)據(jù)利用時序數(shù)據(jù)庫存儲。通過數(shù)據(jù)服務單元將不同存儲方式存儲的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)支持層。網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

1.2 數(shù)據(jù)共享模塊設計

工業(yè)方面利用無線傳感器收集數(shù)據(jù)，可以保障工作人員的生命安全，醫(yī)療方面使用無線傳感器收集數(shù)據(jù)，可以實時監(jiān)控病人的生命體征，利用無線傳感器收集數(shù)據(jù)具有隱蔽性強和高容錯性的特點，結(jié)合數(shù)據(jù)支撐層中數(shù)據(jù)共享模塊，將收集到的數(shù)據(jù)進行匯集、審計、檢索和共享。數(shù)據(jù)支撐層中數(shù)據(jù)共享模塊具備數(shù)據(jù)匯集、審計、檢索和共享4項功能，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)匯集功能合理切片并存入IPFS(星際文件系統(tǒng))，經(jīng)數(shù)據(jù)審計完成數(shù)據(jù)匯集的完整性審核后，利用數(shù)據(jù)檢索功能解析數(shù)據(jù)是否符合業(yè)務需求，該功能可通過在數(shù)據(jù)匯集前檢索數(shù)據(jù)范圍、數(shù)據(jù)粒度、數(shù)據(jù)屬性完成。同時接收使用者的數(shù)據(jù)查詢、申請等，通過智能合約設置數(shù)據(jù)采集單位和使用者多重簽名授權，將接收到的使用者提交指定范圍和屬性的數(shù)據(jù)信息共享申請，通過數(shù)據(jù)采集單位和使用者兩方授權后，將使用者所需共享數(shù)據(jù)信息傳輸至應用層完成數(shù)據(jù)共享。設置數(shù)據(jù)采集單位和使用者多重簽名授權是為保證數(shù)據(jù)共享的安全性。數(shù)據(jù)共享模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)共享模塊結(jié)構(gòu)

1.2.1 數(shù)據(jù)匯集

數(shù)據(jù)匯集功能將數(shù)據(jù)存儲層存儲的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)合理切片，基于數(shù)據(jù)特征和共享方式對數(shù)據(jù)進行切片，依據(jù)數(shù)據(jù)的屬性或時間橫向或縱向切片。由IPFS(星際文件系統(tǒng))單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)管理單元、智能合約單元、區(qū)塊鏈單元構(gòu)成。點對點分布式版的文件系統(tǒng)即為IPFS(星際文件系統(tǒng))、其數(shù)據(jù)匯集、傳送和存儲通過分布式哈希表完成。通過IPFS(星際文件系統(tǒng))存儲切片后的數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)和IPFS得出的哈希值傳送至數(shù)據(jù)采集單位，利用數(shù)據(jù)采集單位對切片后的數(shù)據(jù)和哈希值進行密鑰加密并傳送至數(shù)據(jù)管理方進行多重加密后，哈希值通過智能合約單元存儲在區(qū)塊節(jié)點完成數(shù)據(jù)上鏈存儲并傳輸至下一層。數(shù)據(jù)匯集層結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)匯集層結(jié)構(gòu)

1.2.2 數(shù)據(jù)共享算法

采用智能合約腳本文件實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，數(shù)據(jù)需求單位共享申請行為，資料收集單位使用計算機語言，對共享條件設定共享范圍和時限等進行規(guī)范。通過把約束條件存入塊節(jié)點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的合法性和公平性。鎖定和解鎖腳本組成智能合約腳本，由鎖腳本設定共享輸出障礙條件，由解鎖腳本定義數(shù)據(jù)執(zhí)行條件[11]。

通過智能合約處理數(shù)據(jù)共享的運行流程如下：數(shù)據(jù)需求單位Nm發(fā)起數(shù)據(jù)共享申請，由數(shù)據(jù)采集單位Ni查驗其身份后，定制數(shù)據(jù)共享范圍、時效和次數(shù)等共享條件，數(shù)據(jù)通過智能合約腳本使用Ni提交的私鑰解密后，通過共享條件輸出共享，同時在Nm接收共享數(shù)據(jù)前，數(shù)據(jù)通過智能合約利用Nm提供的公鑰加密，需Nm使用私鑰解密共享數(shù)據(jù)。共享流程如下：

(1)

(2)實行智能合約。各項共享數(shù)據(jù)申請信息通過智能合約利用數(shù)據(jù)聚合器驗證后實行，基于數(shù)據(jù)采集單位設置共享申請約束條件，鎖定腳本，依據(jù)提交的密鑰解密被共享數(shù)據(jù)，同時利用數(shù)據(jù)需求單位提交的公鑰PKNm非對稱加密共享數(shù)據(jù)后輸出共享數(shù)據(jù)信息。

(3)傳輸共享數(shù)據(jù)。共享數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)聚合器直接傳輸至Nm， 是一個數(shù)據(jù)聚合器同時覆蓋數(shù)據(jù)采集單位和數(shù)據(jù)需求單位。數(shù)據(jù)需求單位相鄰數(shù)據(jù)聚合器接收到實行智能合約的數(shù)據(jù)采集單位加密后的共享數(shù)據(jù)[12]，是因為數(shù)據(jù)采集單位數(shù)據(jù)接合器未覆蓋數(shù)據(jù)需求單位。式(2)為共享數(shù)據(jù)傳輸公式

(2)

其中

data_2=EPKNm(Data‖CertNi‖CertBSj‖timestamp)

(4)共享指定數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)需求單位利用私鑰解密并讀取接收到的共享數(shù)據(jù)信息。

1.3 中臺數(shù)據(jù)交換模型設計

數(shù)據(jù)中臺內(nèi)各數(shù)據(jù)采集和需求單位業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的中間件是數(shù)據(jù)交換模塊，利用Web Service接口對接數(shù)據(jù)中臺各數(shù)據(jù)采集和需求單位相關部門業(yè)務系統(tǒng)。各數(shù)據(jù)采集和需求單位存在異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換問題[13]，是中臺內(nèi)各操作、存儲數(shù)據(jù)庫及應用系統(tǒng)異構(gòu)導致，通過構(gòu)建基于Web Service和XML(標準通用標記數(shù)據(jù)存儲語言)中臺數(shù)據(jù)交換模型解決。各數(shù)據(jù)采集和需求單位應用系統(tǒng)以XML文件模式提交數(shù)據(jù)信息，通過Web Service接口驗證后傳輸至系統(tǒng)數(shù)據(jù)支持層的數(shù)據(jù)共享模塊，通過數(shù)據(jù)共享模塊處理后，將數(shù)據(jù)信息傳輸至數(shù)據(jù)操作單元進行數(shù)據(jù)抽取和訪問，并以XML文件模式傳輸至數(shù)據(jù)交換單元進行分析、校驗、轉(zhuǎn)換和加載后，統(tǒng)一以egXML文件模式存入數(shù)據(jù)存儲層數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)操作單元提取數(shù)據(jù)需求單位發(fā)起共享申請的egXML文件模式的數(shù)據(jù)信息通過數(shù)據(jù)共享模塊反饋回數(shù)據(jù)需求單位。通過構(gòu)建中臺數(shù)據(jù)交換模型，實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)模式統(tǒng)一化轉(zhuǎn)換共享，解決傳感器存儲類型異構(gòu)性與共享關系差異較大的問題。中臺數(shù)據(jù)交換模型如圖5所示。

圖5 中臺數(shù)據(jù)交換模型

1.4 中臺共享數(shù)據(jù)發(fā)布流程

數(shù)據(jù)采集和需求單位通過應用層管理平臺頁面選擇所需數(shù)據(jù)信息目錄，輸入數(shù)據(jù)標題，數(shù)據(jù)共享模塊審核是否符合規(guī)范，如錯誤，提升錯誤信息后返回上層，如規(guī)范，提交共享數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)共享模塊審核未通過，提示未通過信息后返回至數(shù)據(jù)目錄選擇頁面。如審核通過將共享數(shù)據(jù)發(fā)布傳輸至數(shù)據(jù)應用層展示平臺頁面[14]，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。共享數(shù)據(jù)發(fā)布流程如圖6所示。

圖6 共享數(shù)據(jù)發(fā)布流程

2 實驗分析

以某企業(yè)的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)為實驗樣本數(shù)據(jù)，驗證本文設計的基于數(shù)據(jù)中臺的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)的應用效果。該企業(yè)的數(shù)據(jù)需求單位和采集單位數(shù)量均為100個，數(shù)據(jù)聚合器數(shù)量為10個。

針對本文設計的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)搭建平臺，在硬件上，射頻收發(fā)芯片采用深圳市華普微電子有限公司生產(chǎn)的RFM69C型號芯片，這種芯片擁有低功耗、高性能的優(yōu)點，控制器采用MSP430單片機，MSP430單片機又被稱為混合信號處理器，擁有處理能力強、運算速度快以及超低功耗的優(yōu)點。軟件上，共享服務器操作系統(tǒng)選用Windows Server2003，開發(fā)語言選用Swift，搭建的測試系統(tǒng)如圖7所示。

圖7 測試系統(tǒng)組成

通過分析圖7可知，將某企業(yè)的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的實驗樣本數(shù)據(jù)通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)絾纹瑱CMSP430中，信號經(jīng)過處理后通過互聯(lián)網(wǎng)接口傳送到共享服務器，對信號進一步處理，通過交換機分享到客戶端。

因為無線傳感器網(wǎng)絡的特性，通過本文設計的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)可以及時了解被監(jiān)控的數(shù)據(jù)變化情況，根據(jù)自己情況調(diào)整工作計劃。

經(jīng)過分析實驗數(shù)據(jù)來源、實驗硬件環(huán)境、實驗軟件環(huán)境后，將選取的樣本數(shù)據(jù)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器中，經(jīng)過共享服務器，將獲取的信息輸出到客戶端中，輸出過程所花費的時間使用計數(shù)器獲取，進行實驗驗證。為了驗證傳輸穩(wěn)定性能，分別選取固定節(jié)點、節(jié)點移動、隨機分散50個節(jié)點、隨機分散100個節(jié)點為研究對象，分析隨共享數(shù)據(jù)文件大小的增多，數(shù)據(jù)共享時間的變化情況，若本文數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享傳輸時間增長依然穩(wěn)定，無明顯波動，則本文系統(tǒng)在不同無線傳感器網(wǎng)絡傳輸條件下均具備較好共享效率，且數(shù)據(jù)共享穩(wěn)定性高。4種無線傳感器網(wǎng)絡傳輸條件下共享數(shù)據(jù)時間獲取流程如圖8所示。

圖8 共享數(shù)據(jù)時間獲取流程

保障傳輸具有穩(wěn)定性的情況下，通過實驗對本文系統(tǒng)對CPU的占用率進行實驗，來觀察數(shù)據(jù)共享傳輸效率，本次使用的CPU的核心數(shù)為六核，線程數(shù)量為12線程，這種CPU可以處理多數(shù)情況，實驗可以穩(wěn)定進行，不會出現(xiàn)因為CPU質(zhì)量問題出現(xiàn)實驗誤差。

網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全性能十分重要，其測試的方法是錄入一些某企業(yè)的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的樣本數(shù)據(jù)，通過其總隱私權重，判斷網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全性能。總隱私權重表示不同數(shù)據(jù)包的隱私級別，總隱私權重越大代表數(shù)據(jù)包越重要，總隱私權重計算公式為

(3)

其中，D為總隱私權重，R為隱私閾值，Hi為數(shù)據(jù)包數(shù)量，Ti為數(shù)據(jù)包不加密時消耗時間。

完成安全性的實驗后，為了滿足用戶需求，需要對比3種系統(tǒng)的處理速率，驗證本文系統(tǒng)實用性。

由用戶群體發(fā)起數(shù)據(jù)共享申請，通過防火墻，由交換機傳輸?shù)焦蚕矸掌鳎蚕矸掌鹘Y(jié)合共享數(shù)據(jù)庫收集到的信息反饋到交換機中，分享到用戶群體中。設整個數(shù)據(jù)路長為L， 從用戶到共享服務器，再回到用戶群體所花費的時間為t， 則系統(tǒng)處理速率為

(4)

2.1 傳輸穩(wěn)定性能驗證

選取傳輸時間為指標，通過監(jiān)測120 s內(nèi)共享0 MB～200 MB的數(shù)據(jù)文件時，本文系統(tǒng)在4種無線傳感器網(wǎng)絡傳輸條件下共享數(shù)據(jù)時間明細，驗證系統(tǒng)傳輸穩(wěn)定性能，傳輸時間無明顯波動，其傳輸穩(wěn)定性能越高。結(jié)果如圖9所示。

圖9 4種傳輸條件數(shù)據(jù)共享時間

分析圖9可知，本文系統(tǒng)無論在哪種傳輸條件下，傳輸時間均隨共享數(shù)據(jù)文件增大而增加，無顯著波動，數(shù)據(jù)共享性能穩(wěn)定性高。在200 MB大小共享數(shù)據(jù)文件下，當共享數(shù)據(jù)為固定節(jié)點傳輸條件時，所需數(shù)據(jù)傳輸時間為68 s，相對傳輸時間較短；當共享數(shù)據(jù)為移動節(jié)點傳輸條件時，所需數(shù)據(jù)傳輸時間為73 s，較固定傳輸時間增長5 s左右，時間曲線增長穩(wěn)定，無明顯波動，穩(wěn)定性高；當在隨機分散50個節(jié)點傳輸條件時，所需數(shù)據(jù)傳輸時間為80 s，數(shù)據(jù)共享傳輸時間與固定傳輸時間差始終未超過12 s，與移動節(jié)點傳輸時間差始終未超過7 s，不同情況對比的時間曲線增長穩(wěn)定；當在隨機分散的100個節(jié)點傳輸條件時，所需數(shù)據(jù)傳輸時間為83 s，與50個數(shù)據(jù)需求單位發(fā)起數(shù)據(jù)共享的傳輸時間差始終約在3 s內(nèi)。驗證本文數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享傳輸時間增長依然穩(wěn)定，無明顯波動。實驗結(jié)果表明，本文系統(tǒng)在不同無線傳感器網(wǎng)絡傳輸條件下均具備較好共享效率，且數(shù)據(jù)共享穩(wěn)定性高。

2.2 數(shù)據(jù)共享傳輸效率分析

選取數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)的CPU占用率為指標，選取文獻[5]物聯(lián)網(wǎng)標識技術的分布式光伏數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)和文獻[6]多源數(shù)據(jù)融合的數(shù)據(jù)共享為本文系統(tǒng)對比系統(tǒng)，驗證數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享傳輸效率。不同系統(tǒng)的CPU占用率對比結(jié)果如圖10所示。

圖10 不同系統(tǒng)的CPU占用率對比結(jié)果

分析圖10可知，3種共享系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸時CPU占用率均隨傳輸時間增加而增加。2種文獻共享系統(tǒng)CPU占用率均超過50%，且波動浮動較大，相對傳輸共享數(shù)據(jù)效率低，對比2種文獻共享系統(tǒng)，本文共享系統(tǒng)CPU占用率增長浮動較低，未超過40%，驗證本文系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享時的傳輸效率高。

2.3 傳輸通信代價分析

3種系統(tǒng)共享時的數(shù)據(jù)傳輸通信代價結(jié)果如圖11所示。

圖11 系統(tǒng)離線節(jié)點通信代價對比

通過圖11可知，在共享相同數(shù)量的數(shù)據(jù)文件時，3種系統(tǒng)通信代價消耗均隨離線節(jié)點數(shù)量增加而增加，且增加曲線波動幅度小。其中兩種文獻系統(tǒng)在離線節(jié)點個數(shù)大于5個后，通信代價增加幅度較大。本文系統(tǒng)系統(tǒng)隨離線節(jié)點數(shù)量增加，通信代價增長呈平穩(wěn)狀態(tài)增長，且相對通信代價控制基本控制在300 B內(nèi)，原因在于本文系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享模塊的數(shù)據(jù)聚合器作為傳輸節(jié)點，當數(shù)據(jù)需求和采集單位未在同一數(shù)據(jù)聚合器覆蓋范圍內(nèi)，智能合約腳本將共享數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)需求和采集單位相鄰的數(shù)據(jù)聚合器節(jié)點，當相鄰數(shù)據(jù)聚合器節(jié)點離線時，智能合約腳本將傳輸至下一個臨近數(shù)據(jù)接合器節(jié)點。因此，本文系統(tǒng)可以在高時效傳輸?shù)耐瑫r，保證低能耗地完成數(shù)據(jù)傳輸。

2.4 共享安全性分析

選取總隱私權重為指標，總隱私權重是指在數(shù)據(jù)共享過程中，隱私共享數(shù)據(jù)在整體評價中的相對重要程度，能夠有效反映數(shù)據(jù)共享過程中的安全性。總隱私權重越高，其隱私保護能力越好，表明系統(tǒng)的共享安全性越好。通過共享2種不同數(shù)量的數(shù)據(jù)文件，分析3種系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸中對共享數(shù)據(jù)的隱私保護水平，驗證系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴榱藚^(qū)分出隱私級別較高的文件，避免隱私泄露，本文設立的隱私閾值，共享5000 MB和10 000 MB數(shù)據(jù)時3種系統(tǒng)的共享總隱私權重對比結(jié)果如圖12所示。

圖12 共享不同大小數(shù)據(jù)的總隱私權重對比結(jié)果

通過分析圖12可知，3種系統(tǒng)在相同時間及不同隱私閾值下完成全部數(shù)據(jù)文件傳輸?shù)目傠[私權重曲線均無大幅度波動。與2種文獻系統(tǒng)對比，共享不同大小數(shù)據(jù)量情況下，本文系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享總隱私權重均高于2種文獻系統(tǒng)，且總隱私權重曲線基本無波動，表明本文系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享安全性好，可有效保護數(shù)據(jù)隱私。

2.5 系統(tǒng)處理速率分析

統(tǒng)計數(shù)據(jù)共享是數(shù)據(jù)需求單位同時發(fā)起600-1800次數(shù)據(jù)共享申請，對比3種系統(tǒng)在最高傳輸時間內(nèi)平穩(wěn)共享數(shù)據(jù)條件下的處理速率。3種系統(tǒng)處理速率對比結(jié)果見表1。

表1 3種系統(tǒng)處理速率對比結(jié)果

由表1可知，3種系統(tǒng)在1200次申請內(nèi)系統(tǒng)處理速率差別不大，但在處理1400次申請開始隨系統(tǒng)CPU占用率增大，2種文獻系統(tǒng)處理速率低于本文系統(tǒng)處理速率，且差距明顯。相比2種文獻系統(tǒng)，本文系統(tǒng)處理速率隨數(shù)據(jù)需求單位發(fā)起數(shù)據(jù)共享申請頻率增加，始終保持線性增長，與申請頻率基本一致。驗證本文系統(tǒng)數(shù)據(jù)申請的處理速率高。

2.6 系統(tǒng)響應時間

將系統(tǒng)響應時間作為評價指標，選取共享數(shù)據(jù)文件大小為200 MB，分別采用文獻[5]系統(tǒng)、文獻[6]系統(tǒng)和本文系統(tǒng)進行對比，得到3種系統(tǒng)響應時間對比結(jié)果如圖13所示。

圖13 3種系統(tǒng)響應時間對比結(jié)果

通過分析圖13可知，隨著共享數(shù)據(jù)文件大小的增加，3種系統(tǒng)的響應時間隨之增大。當共享數(shù)據(jù)文件大小為200 MB時，文獻[5]系統(tǒng)的響應時間為57.5 s，文獻[6]系統(tǒng)的響應時間為73.2 s，而本文系統(tǒng)的響應時間僅為21 s。由此可知，相比文獻[5]系統(tǒng)和文獻[6]系統(tǒng)，本文系統(tǒng)的響應時間較短。

3 結(jié)束語

本文設計基于數(shù)據(jù)中臺的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)中臺協(xié)調(diào)系統(tǒng)各層次的功能模塊，實現(xiàn)異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享。實驗結(jié)果表明，本文系統(tǒng)在固定、移動和隨機分散節(jié)點的傳輸條件下傳輸性能穩(wěn)定，且系統(tǒng)CPU占用率低，系統(tǒng)處理速率高，傳輸通信耗能低，數(shù)據(jù)傳輸安全性高，可以有效地保證目前數(shù)據(jù)需求和采集單位間高效、安全、低能耗的數(shù)據(jù)共享需求。但數(shù)據(jù)信息作為企業(yè)未來發(fā)展的重要基礎支撐，基于現(xiàn)有共享系統(tǒng)，不斷完善，以提高數(shù)據(jù)共享水平，更好地為企業(yè)服務。