基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時鐘同步算法研究與改進.pdf

1、隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種以數(shù)據(jù)為中心的自組織無線網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點密集，數(shù)量巨大且部署在十分廣泛的區(qū)域；網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)動態(tài)變化，網(wǎng)絡(luò)具有自組織和自調(diào)整的特點。 時鐘同步技術(shù)作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一項支撐技術(shù)，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用是至關(guān)重要的應(yīng)用。由于傳感器節(jié)點(本文采用ZigBee節(jié)點)受到能量，成本等因素的限制，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的時鐘同步算法顯然不能滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的要求。因此，在滿足一定的時鐘同步精度的要求

2、下，設(shè)計一種高效節(jié)能的傳感器網(wǎng)絡(luò)時鐘同步算法是本文研究的重點。 在ZigBee這個新技術(shù)中，對于需要通過休眠機制來降低功耗，同時又要保證各設(shè)備協(xié)同工作的ZigBee網(wǎng)絡(luò)來說，時鐘同步顯得更為重要，它為系統(tǒng)中的每個設(shè)備提供正確的時鐘信息，提高系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量和效率。 本文對IEEE802.15.4/ZigBee的協(xié)議棧做了分析，全面深入地對現(xiàn)存的幾種主要的無線傳感器時鐘同步算法做了研究分析，總結(jié)了這些算法的優(yōu)缺點。重點針對Z

3、igBee技術(shù)的特點，利用ZigBee技術(shù)中判定兩個節(jié)點之間的距離的RSSI(Received Signal Strength Indicator，接收信號強度指示)參數(shù)選取出ZigBee節(jié)點單跳通信距離范圍內(nèi)邊緣地帶的節(jié)點作為與下層節(jié)點聯(lián)系的路由節(jié)點。在單跳通信距離范圍內(nèi)其它節(jié)點僅作為普通節(jié)點(即在同步過程中不起路由功能的節(jié)點，僅與其上層的路由節(jié)點達到同步)。在此基礎(chǔ)上，本文提出了一種減少同步過程中的路由節(jié)點數(shù)量算法，路由節(jié)點之間相對

4、于路由節(jié)點與普通節(jié)點之間同步過程所需的消息交換次數(shù)要多，從而節(jié)省了時鐘同步時所需的信息交換次數(shù)，大大降低了同步所需的通信開銷，延長了ZigBee節(jié)點在同步應(yīng)用中的工作壽命。 本文在Linux環(huán)境下，基于開放源代碼的Network Simulation 2軟件，構(gòu)建了一個網(wǎng)絡(luò)仿真平臺，對本文所采用的改進算法、TPSN算法和STSP算法進行了仿真，給出了三種算法的仿真結(jié)果對比，改進算法的性能得到了成功驗證?；贘ennic公司的JN