多跳水聲網(wǎng)絡(luò)的時間同步.pdf

1、隨著人類對海洋的勘測、開發(fā)以及軍事領(lǐng)域的日益關(guān)注,水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開始引起了學(xué)術(shù)、工業(yè)、軍事各方面的高度重視。傳感器的水下調(diào)度、定位以及休眠機(jī)制等關(guān)鍵技術(shù)都是建立在實現(xiàn)時間同步的基礎(chǔ)之上,因此時間同步是傳感器網(wǎng)絡(luò)中重要的支撐技術(shù),需要對水下傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行時間同步的研究。
　　在水下傳感器網(wǎng)絡(luò)中,聲波通信具有大時延的特點,絕大多數(shù)基于陸地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)的時間同步算法,無法直接移植于水下?，F(xiàn)有為數(shù)不多的水下時間同步算法都是基于點對點的時間

2、同步,而未來海洋開發(fā)都是基于傳感器網(wǎng)絡(luò)集群的基礎(chǔ)之上,因此,水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的多跳時間同步愈加彰顯其研究價值。
　　本文提出了基于監(jiān)聽的多跳傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步算法,該算法主要由兩部分組成:時間樹建立過程以及父節(jié)點和子節(jié)點之間的時間同步過程。
　　在時間樹的建立過程中,節(jié)點選取特定時間內(nèi)接收到level最低的節(jié)點作為父節(jié)點,將父節(jié)點的level加一置為自身的level,然后繼續(xù)向外層擴(kuò)展生成樹算法。在父節(jié)點和子節(jié)點之間的時間同步

3、過程,將Tri-message算法推廣到多跳網(wǎng)絡(luò),并充分利用網(wǎng)絡(luò)的廣播特點,監(jiān)聽周圍節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包,用于提高時間同步精度,并給出了該算法的詳細(xì)實現(xiàn)方法,以及監(jiān)聽有效性分析。
　　同時,在算法的大量仿真過程中發(fā)現(xiàn),部分監(jiān)聽數(shù)據(jù)包會影響最后時間同步的精確度,通過對監(jiān)聽數(shù)據(jù)包的過濾,本文提出了監(jiān)聽算法的改進(jìn)方案。
　　最后使用仿真工具OPNET對多跳水聲網(wǎng)絡(luò)算法及其改進(jìn)方案的生成樹性能、時間同步誤差、算法穩(wěn)定度和同步之后對時間的

4、預(yù)測能力等性能參數(shù)進(jìn)行仿真。
　　本文主要的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點如下:
　　(l)將現(xiàn)有的水下點對點的時間同步算法推廣到多跳網(wǎng)絡(luò)中,在多跳時間同步過程中,提出了一種新的時間生成樹方案,該生成樹方案可以有效地減少時間同步過程中產(chǎn)生的誤差。
　　(2)多跳同步過程中,提出了一種監(jiān)聽方案,該方案可以有效地利用多跳網(wǎng)絡(luò)中廣播的特點,經(jīng)過數(shù)學(xué)分析以及算法仿真發(fā)現(xiàn),通過廣播監(jiān)聽到的額外數(shù)據(jù)包能夠有效地提高時間同步的精確度。