無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)層次時(shí)間同步算法研究.pdf

1、作為廣泛應(yīng)用和備受關(guān)注的網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在人們的生活和工作中充當(dāng)著重要角色，其發(fā)展前景也得到國(guó)內(nèi)外工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注。時(shí)間同步技術(shù)作為分布式網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中起著重要作用。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有能量有限、體積受限、通信能力有限、存儲(chǔ)空間較低等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的時(shí)間同步協(xié)議已不再適用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。因此研究與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相適應(yīng)的時(shí)間同步算法將具有重要的意義。
　　本文仔細(xì)分析了現(xiàn)有各種

2、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)典時(shí)間同步算法的原理，并針對(duì)層次型網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)在同步時(shí)的精度與能量消耗問(wèn)題提出解決方法。其具體研究工作包括以下三個(gè)方面：
　?、賹?duì)時(shí)間同步技術(shù)的原理及現(xiàn)存的時(shí)間同步機(jī)制進(jìn)行深入分析和研究。將經(jīng)典同步算法根據(jù)節(jié)點(diǎn)間消息不同的交互方式分為三類同步機(jī)制，并分析各類型算法的優(yōu)點(diǎn)和不足，為進(jìn)一步的研究工作奠定理論基礎(chǔ)。
　?、卺槍?duì)現(xiàn)存的經(jīng)典時(shí)間同步算法，節(jié)點(diǎn)的接收時(shí)間受時(shí)鐘偏差和傳輸延遲的影響，與實(shí)際接收時(shí)間存在偏差，同

3、步精度不高的問(wèn)題，提出了一種基于層次型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改進(jìn)層次參考時(shí)間同步算法IHRTS。該算法采用貝葉斯估計(jì)對(duì)節(jié)點(diǎn)接收時(shí)間進(jìn)行估算，降低時(shí)鐘偏差的影響，獲得比較精確的同步偏移量，改善時(shí)間同步精度；采用無(wú)線信道的廣播特性與雙向同步機(jī)制的同步思想，使通信負(fù)載最小化，節(jié)點(diǎn)能耗均衡。
　?、坩槍?duì)典型時(shí)間同步算法在應(yīng)用于多跳無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)主要集中于提高網(wǎng)絡(luò)同步精度而忽略能耗、路徑跳數(shù)、誤差累積等問(wèn)題，提出了一種基于分簇的低功耗多跳WSN層

4、次時(shí)間同步算法CEHTS。該算法基于分簇的層次型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，選取某一簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與簇頭進(jìn)行雙向同步，其鄰居節(jié)點(diǎn)通過(guò)被動(dòng)監(jiān)聽(tīng)方式間接完成同步，減少了數(shù)據(jù)包傳輸數(shù)量，并通過(guò)數(shù)字簽名方式保證消息在傳輸?shù)陌踩裕灰昧送椒纸M延遲的周期更新系數(shù)，進(jìn)一步減少了報(bào)文開(kāi)銷。
　　仿真結(jié)果表明，本文所建立的算法模型中，利用貝葉斯估計(jì)方法改善時(shí)間同步算法接收時(shí)間，有效地提高了層次型網(wǎng)絡(luò)同步精度；基于分簇的低功耗多跳WSN層次時(shí)間同步算法有效地降低了能量消