无线传感器网络的时间同步技术研究

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无线传感器网络近年来颇受关注,时间同步技术在无线传感器网络的应用中扮演着致关重要的角色,而现有的一些常用的时间同步方法如NTP,GPS并不能满足无线传感器网络的应用要求,这使得时间同步技术的研究更具现实意义。 本文首先对传感器节点的时间模型进行了阐述,介绍了几种典型的时间同步算法。并在精度,收敛性,能耗等方面对这些方法进行了比较分析。 接着根据特定的传感器网络应用环境,给出了一种基于双程同步的局部同步优化算法。算法依据同步消息传递的跳数越少,全局平均精度越高的思想。在同步区域内找到一个与其他节点通信长度最短的节点,以此节点作为同步的发起节点。达到局部范围内时间同步跳数最少,全网平均误差最小的目的。 随后提出了一种可变周期的同步算法—CCTS算法。算法分为两个阶段,第一阶段主要是建立整个网络的层次结构,第二阶段采用与特定子节点交换消息和参考广播的方法来实现全网范围内的同步。在完成一次同步后,引入反馈的思想,将网络最大时间偏差记录下来,动态的调整下次的同步周期。在NS2网络仿真工具中添加新的同步算法,编写仿真脚本。仿真结果表明新提出的算法能满足无线传感器网络时间同步的精度要求。与固定周期的时间同步算法相比,该算法能减少同步的开销。 最后从理论上分析了造成同步误差的根本原因。假设时间同步算法误差服从正态分布,并将其作为已知量构造出新的周期反馈函数,设计了一种最佳调整时间的方法。仿真结果表明此方法应用在CCTS中可以减少消息的发送量。
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