无线传感器网络近年来颇受关注。时间同步是无线传感器网络的一项重要支撑技术，传感器网络的协议设计、网络管理、节点间协作、目标跟踪、数据融合等方面都需要网络中节点的时间保持同步。在对现有的时间同步机制进行分析和分类比较的基础上，根据消息传输过程中的延迟分解，研究了不同类型时间同步机制的同步误差；在满足一般无线传感器网络时间同步精度要求的前提下，考虑到尽可能节约能源，提出了一种基于层次结构的参考广播时间同步协议(RBTSH协议)；在网络仿真工具NS中设计并添加RBTSH协议模块，设计仿真脚本，从多跳时间同步平均精度和消息传输量两个方面评估RBTSH协议的性能。RBTSH协议中根据各节点首次接收到的层次发现分组(level-discovery packet)来建立网络中节点的级别，减少洪泛广播带来的能量损耗和网络堵塞；同时该协议通过给每一个父节点确定一个特定的子节点，采用两路消息交换和参考广播的方法实现全网范围内的同步。研究和仿真实验结果表明：新提出的RBTSH协议能满足无线传感器网络时间同步的精度要求，而且所需的消息传输量少，能够有效地节约能源。所以RBTSH协议适合使用在精度要求不是很高，但是应用期限长的场合。