無線傳感器網(wǎng)絡(luò)層次時間同步算法研究.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)展前景也得到國內(nèi)外工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注。時間同步技術(shù)作為分布式網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和應(yīng)用中起著重要作用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有能量有限、體積受限、通信能力有限、存儲空間較低等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的時間同步協(xié)議已不再適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。因此研究與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相適應(yīng)的時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、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)典時間同步算法的原理，并針對層次型網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)在同步時的精度與能量消耗問題提出解決方法。其具體研究工作包括以下三個方面：
　　①對時間同步技術(shù)的原理及現(xiàn)存的時間同步機(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ΜF(xiàn)存的經(jīng)典時間同步算法，節(jié)點(diǎn)的接收時間受時鐘偏差和傳輸延遲的影響，與實(shí)際接收時間存在偏差，同

3、步精度不高的問題，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)層次參考時間同步算法IHRTS。該算法采用貝葉斯估計對節(jié)點(diǎn)接收時間進(jìn)行估算，降低時鐘偏差的影響，獲得比較精確的同步偏移量，改善時間同步精度；采用無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Φ湫蜁r間同步算法在應(yīng)用于多跳無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時主要集中于提高網(wǎng)絡(luò)同步精度而忽略能耗、路徑跳數(shù)、誤差累積等問題，提出了一種基于分簇的低功耗多跳WSN層

4、次時間同步算法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)通過被動監(jiān)聽方式間接完成同步，減少了數(shù)據(jù)包傳輸數(shù)量，并通過數(shù)字簽名方式保證消息在傳輸?shù)陌踩?；引用了同步分組延遲的周期更新系數(shù)，進(jìn)一步減少了報文開銷。
　　仿真結(jié)果表明，本文所建立的算法模型中，利用貝葉斯估計方法改善時間同步算法接收時間，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層次時間同步算法有效地降低了能量消