无线传感器网络中时间同步技术研究

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无线传感器网络(WSNS)是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统。随着微电子技术、嵌入式技术和无线通信技术的飞速发展,无线传感器网络的实用性大大提高,已经渗透入了生活的方方面面,如在国防军事、结构健康监测、环境检测、医疗卫生、家庭护理等领域都显示了广阔的应用前景。无线传感器网络作为一种较新的信息获取和处理技术,它具有组网快速、灵活等特点,成为一个全新的研究领域,已经引起了众多国家的科研机构的高度重视,成为当前备受关注的研究热点。
   时间同步技术作为无线传感器网络中的一项关键技术,对于无线传感器网络的设计和应用都是非常重要的。由于受能量、体积、成本和精确性等的要求,传统的一些同步方法如GPS、NTP等已不再适合于传感器网络,所以需要研究新的适合传感器网络的时间同步算法。
   本文是围绕无线传感器网络时间同步技术展开研究的。首先分析了在无线传感器网络中研究时间同步技术的必要性,然后分析时间同步技术的基本原理及关键技术,包括延迟过程及同步方式等。接着在现有的具体算法的基础上对无线传感器网络的时间同步技术进行了具体的分析,这些算法包括RBS算法、TPSN算法、Tiny-sync/Miny—sync算法、DMTS算法等,并对这些算法的忧缺点进行了比较分析。然后在TPSN算法的基础上,对TPSN算法在同步方式上进行了一些改进,提出了AL-TPSN时间同步协议(Adaptive Loop TPSN),此算法主要是针对TPSN算法在同步过程中层次的建立会消耗较大能量,并且由根节点依次往下同步时会造成误差的积累,从节省能量和提高精度方面考虑,提出了一种环同步的思想来改善TPSN算法出现的问题。
   AL-TPSN算法可以达到网络所需同步精度要求,而且节约全网能量,但是在网络拓扑变动稍欠灵活,适应于小型的无线传感器网络。
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