无线多媒体传感器网络时间同步算法的研究

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无线传感器网络(WSN)是最近几年迅速发展的一个研究热点,无线传感器网络的应用涉及农业、交通、医疗、军事等诸多领域。随着CMOS摄像、纳米声音传感器技术的发展,诞生了新的无线传感器网络领域——无线多媒体传感器网络(WMSN)。无线多媒体传感器网络是指包含声音、视频、图像等多媒体元素的无线传感器网络。因此,WMSN内的数据传输量大、实时性要求高,对网络性能的要求更加严格。时间同步技术是无线多媒体网络的重要支撑技术,现有的时间同步算法一般是针对普通的无线传感器网络,无法适用于数据量大,对网络性能要求很高的无线多媒体传感器网络。本文首先分析了无线多媒体传感器网络与无线传感器网络的区别,然后对比分析现有的传感器网络时间同步算法。针对无线多媒体传感器网络的独特性和对时间同步的特殊需求,重点分析了洪泛时间同步协议(FTSP),在此基础上,提出了改进型FTSP的时间同步算法——反馈制洪泛时间同步协议(FFTSP),引入重节点的概念。通过消息反馈寻找到网络中的重节点,这些重节点只管接收同步消息而不进行转发,所以有效地减少了网络内的冗余报文;根节点是FTSP的核心组件,本文提出了一种共享密钥和轮换机制的根节点方案,增强了安全性;最后用最小二乘法拟合时间曲线,减小了时间同步的误差。本文将新协议FFTSP在NS-2仿真工具中进行了实现与仿真,通过对比分析消息量、能量消耗、网络延迟等指标,验证了新协议的有效性和先进性。
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