基于一致性時(shí)鐘同步協(xié)議設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、時(shí)鐘同步作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)基礎(chǔ)問題，在眾多應(yīng)用中發(fā)揮著非常重要的作用。近年來，基于一致性的時(shí)鐘同步協(xié)議由于其完全分布式且可以同時(shí)補(bǔ)償斜率與偏移，受到了越來越多的關(guān)注。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于在硬件制造過程中以及網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中，存在著各種各樣的不確定性，這些一致性時(shí)鐘同步協(xié)議在實(shí)際場(chǎng)景中的性能，仍然是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)并且意義重大的問題。本文主要從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，開展了基于一致性的時(shí)鐘同步協(xié)議設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)研究工作，主要內(nèi)容包括如

2、下幾點(diǎn):
　　1)首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念和應(yīng)用場(chǎng)景，并介紹了時(shí)鐘同步問題的基本現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)，其中主要介紹了兩類一致性時(shí)鐘同步協(xié)議，即基于平均一致性的時(shí)鐘同步協(xié)議（AverageTimeSynchronization，ATS）和基于最大一致性的時(shí)鐘同步協(xié)議(MaximumTimeSynchronization，MTS)。
　　2)然后，從理論上分析了ATS和MTS的同步精度和節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘不確定性之間的關(guān)系。同時(shí)搭建了一個(gè)

3、由Micaz傳感器節(jié)點(diǎn)組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件平臺(tái)，并在該平臺(tái)上對(duì)ATS和MTS進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，分析了這兩種協(xié)議的同步性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)中MTS協(xié)議的時(shí)鐘同步性能要優(yōu)于ATS協(xié)議。
　　3)再者，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)MTS協(xié)議得到的同步時(shí)鐘要快于理想時(shí)鐘。為了克服這個(gè)不足，采用最大一致和最小一致相結(jié)合的方法，提出了一個(gè)新的基于最大/最小一致性的時(shí)鐘同步協(xié)議(Maximum/MinimumTimeSynchronization，MM

4、TS)。MMTS可以得到一個(gè)接近理想時(shí)鐘的同步時(shí)鐘，同時(shí)保持了MTS的收斂速度快和同步精度高的優(yōu)勢(shì)。大量的仿真和實(shí)驗(yàn)都表明了MMTS協(xié)議的有效性。
　　4)最后，研究了基于一致性時(shí)鐘同步協(xié)議在動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的同步性能。通過對(duì)移動(dòng)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拓?fù)浣?，從理論上分析了?jié)點(diǎn)之間的概率接觸對(duì)數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生的影響，并基于此對(duì)MTS的同步性能進(jìn)行分析。大量的仿真和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果驗(yàn)證了有關(guān)概率接觸的理論分析，同時(shí)還顯示在動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，MTS仍然比ATS有著