【摘 要】
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无线传感网被广泛地应用于国防、环境检测、医疗卫生以及交通等领域。具有实用性强、应用范围广、使用灵活等特点。而时间同步是无线传感器网络的关键技术之一,受到越来越广
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无线传感网被广泛地应用于国防、环境检测、医疗卫生以及交通等领域。具有实用性强、应用范围广、使用灵活等特点。而时间同步是无线传感器网络的关键技术之一,受到越来越广泛的关注,它是实现无线传感器网络中的协议、定位、数据融合以及节点数据处理等的基础。传统的时间同步技术,如NTP协议,不能适应传感器网络的通信能力和低能耗的需求,因此,针对无线传感器网络的时间同步技术成为研究热点。本文以冲突对时间同步的影响为切入点,深入分析时间同步原理,使用数学理论分析和仿真试验目结合的方式进行了研究。首先分析了传感器网络的体系结构、传感器节点结构和传感器协议等,并描述了有关时间同步的基本概念,其中包括时延、分簇以及冲突等概念,为更好的分析影响时间同步的因素做铺垫。其次对现有时间同步算法的分类进行了研究,对目前时间同步的研究方向做了探讨,详细阐述了发送-接收双向时间同步协议(Timing-sync Protocol for Sensor Networks,TPSN)算法,通过利用时钟模型数学归纳,分析到冲突对TPSN算法影响较大,本文在分簇网络结构的基础上提出了TPSN-CA算法,即利用图论着色理论建立最大独立集,并把独立集间的节点划分成不同的时隙以完成最终的时间同步,以此解决无线传感网中的冲突问题。再次,对现有的时间同步算法公式进行了分析并适当改进。最后,对TPSN-CA算法进行了仿真,仿真结果表明,TPSN算法受冲突影响大,TPSN-CA算法利用着色原理有效的解决冲突,本文算法不仅能提高无线传感网时间同步的精度,节省传感器节点的能量,而且能够降低时间同步的通信开销。
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