無線傳感器網(wǎng)絡多信道MAC協(xié)議時鐘同步算法研究與設計.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡研究的熱點以及難點主要集中在MAC協(xié)議研究、路由算法研究、數(shù)據(jù)融合、以及功耗管理等方面。無線傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議研究所面臨的關鍵問題主要包括干擾問題、功耗管理以及時鐘同步等方面。傳統(tǒng)MAC協(xié)議的時鐘同步算法一般采用單信道傳輸機制進行數(shù)據(jù)的收發(fā)，因此在網(wǎng)絡規(guī)模較大通信負載較重時容易產(chǎn)生沖突從而降低網(wǎng)絡性能。此外，在土壤溫濕度監(jiān)測等應用場景中，網(wǎng)絡節(jié)點只需周期性向匯聚節(jié)點傳輸消息，因此該應用場景對時鐘同步精度要求較低。針對這種

2、應用場景，在分析了一些傳統(tǒng)的多信道MAC協(xié)議以及時鐘同步算法之后，本文提出了一種新型的多信道時鐘同步算法并且將其實現(xiàn)。
　　本文首先設計并實現(xiàn)了一種多信道的傳輸機制。網(wǎng)絡節(jié)點在每個數(shù)據(jù)周期使用該多信道傳輸機制進行數(shù)據(jù)收發(fā)時能夠有效降低沖突產(chǎn)生的概率，從而顯著降低了網(wǎng)絡延時，提升了網(wǎng)絡性能。其次本文還設計并實現(xiàn)了一種使用雙時鐘計時方案的時鐘同步算法，使用該算法的節(jié)點在休眠和喚醒時采用不同的模塊進行計時，從而達到了降低網(wǎng)絡中節(jié)點平均功

3、耗的目的。本文的最后在NS2仿真軟件中對該無線傳感器網(wǎng)絡多信道時鐘同步算法的同步誤差、功耗、傳輸延時等性能進行了仿真。
　　最終仿真結(jié)果表明，本文所設計的無線傳感器網(wǎng)絡時鐘同步算法在沒有對時鐘同步效果產(chǎn)生較大影響的基礎上顯著降低了網(wǎng)絡中節(jié)點的傳輸延時以及平均功耗。在現(xiàn)實應用場景中，使用本文所設計算法的無線傳感器網(wǎng)絡能夠進行正常的時鐘同步過程，并且網(wǎng)絡中節(jié)點的功耗將會大幅下降，這對使用電池供電的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點具有較高的應用價值。