基于分簇的高能效无线传感器网络时间同步算法

针对经典时间同步算法应用于无线传感器网络时主要是提高同步精度而忽略网络能耗的问题,提出了一种基于分簇的高能效无线传感器网络时间同步算法.该算法基于分簇的网络拓扑结构,基站与簇首采用改进的双向同步机制传播同步消息包,簇首与簇内节点采用双向同步机制与被动监听相结合的方式完成时间同步,减少了消息包传输的数量,同时设计了同步分组延迟的周期更新因子,进一步减少了报文开销.仿真结果证明:该机制能减少同步报文开销,降低网络能量消耗,保证良好的同步精度.     

基于分簇的无线传感器网络时间同步算法

时间同步是无线传感器网络中一个重要支撑技术,为了提高时间同步精度,提出了一种基于分簇的无线传感器网络时间同步算法;在部署无线传感器网络的初期阶段,建立簇状拓扑结构,首先是基站与簇首节点实现同步,然后簇内实现同步,最终建立一个全网统一的时钟,在同步过程中,采用了成对节点间的同步算法,很好利用了多信道广播方式;该算法能很好地满足无线传感器网络低能耗的要求;性能分析和实验结果表明,该算法减少了同步层次,提高了同步精度。     

无线传感器网络中多跳时间同步算法的研究

提出了一种基于簇型的多跳时间同步算法——CBTS。利用Leach算法将网络划分成不同的簇,在此基础上把节点间的时间同步分为水平同步和垂直同步两个阶段来完成。在水平同步阶段,通过构建基站与簇头节点的层次拓扑结构,采用双向消息交换同步机制来完成簇头节点与基站的时间同步。在垂直同步阶段,采用双向消息交换和参考广播相结合的同步机制,来完成簇头节点和簇成员之间的时间同步,并利用最小方差线性拟合的方法估计了节点的时钟偏差,提高了时钟同步的精度,最终实现了整个网络节点的时间同步。经过仿真测试,证明该算法具有较低的消息交换开销和不错的同步精度。     

基于近邻传播的认知Ad-hoc网络分簇算法

针对认知Ad-hoc网络中可用信道动态异构和缺乏全网公共信道的特点,提出了一种基于限制消息交互次数的近部传播模型(Affinity Propagation, AP)的分簇算法。该算法通过网络中相邻节点间的消息交互和更新,在相部节点最多的信道上以可用信道最多的节点为簇首建立簇结构。为适应认知Ad-ho。网络环境的变化,降低分簇开销,算法限制AP消息的交互次数,实现了分簇算法的分布式快速收敛。仿真分析表明,算法降低了网络中的簇数目,提高了簇内平均可用信道和公共信道数目,从而为分布式频谱协作提供了高效的网络拓扑环境。     

基于分簇的低功耗多跳无线传感器网络层次时间同步算法

针对典型时间同步算法在应用于多跳无线传感器网络(WSN)时主要集中于提高网络同步精度而忽略能耗、路径跳数、误差累积等问题,提出一种基于分簇的低功耗多跳WSN层次时间同步算法。该算法基于分簇的层次型网络结构,选取某一簇内节点与簇头进行双向同步,其邻居节点通过被动监听方式间接完成同步,减少了数据包传输数量,且数字签名方式保证了消息传输的安全性;引用了同步分组延迟的周期更新系数,以进一步减少报文开销。仿真结果表明,算法有效地降低了能量消耗,提高了网络寿命,具有一定的实用性。     

一种低开销的无线传感器网络时间同步算法

低开销是无线传感器网络时间同步算法的重要技术要求之一.为了降低同步过程中的通信开销,提出了一种基于部分广播的低开销无线传感器网络时间同步算法.算法基于TPSN算法的分层思想,利用节点的距离信息,选撵当层节点的部分相邻节点进行下一层的等级广播,从而有效地降低同步过程中的通信开销.分析了在不同的网络节点密度下广播信息包数与等级广播距离的关系,得到了不同网络节点密度下的最优等级广播距离.仿真结果表明,与TPSN算法相比,在相同的同步精度下,算法能显著地降低高密度无线传感器网络时间同步的开销.     

基于簇的能量均衡无线传感器网络时间同步算法

针对现有时间同步算法应用于多跳无线传感器网络时存在的误差累计和能耗不均衡问题,提出一种基于簇的能量均衡时间同步算法。该算法基于簇状分层的网络拓扑,簇首之间采用双向监听机制代替双向交换机制,以减小通信开销和发送时延带来的同步误差;簇成员节点利用双向交换和单向广播相结合的机制与簇首同步,并通过最优剩余能量选取回应节点,均衡簇内节点能耗。对提出的新方法和传统的同步算法在精度和能耗方面进行理论分析和仿真验证,结果表明,该算法在保证较高同步精度的前提下可以减小通信开销,均衡网内节点能量消耗,延长网络生命周期。     

基于生成树的无线传感器网络时钟同步算法

考虑到无线传感器网络时钟同步多跳误差累积问题,提出一种基于动态生成树的全网时钟同步算法,只需由根节点开始沿树边广播一次同步消息,全网待同步节点即可采用时钟偏差补偿,并结合贝叶斯后验估计算法对时钟进行准确估计。一个同步轮次内每个节点至多广播两次消息即可完成全网同步。使用OMNeT++软件进行仿真实验表明算法有效降低了多跳累积误差,提高了同步精度,且具有较快的收敛速度和较低的开销。     

煤矿井下时间敏感网络分布式精确时间同步算法

为满足煤矿井下网络海量节点间时间同步高精度、低能耗需求,基于多Sink节点非均匀分簇结构的煤矿井下时间敏感网络(TSN),提出了一种分布式精确时间同步算法。煤矿井下TSN分为3层:包含所有Sink节点的TSN汇聚层;Sink节点与各自通信半径内所有簇首节点组成的主网络;簇首节点与簇中普通节点组成的次网络。TSN汇聚层应用gPTP算法实现Sink节点间纳秒级时间同步;主网络中采用基于卡尔曼滤波的优化算法预测并补偿频偏、相偏和噪声误差,提高网络时间同步精度;次网络利用基于广播的单双向混合同步算法减少同步消息包数。仿真结果表明,该算法能有效提高网络时间同步精度与稳定性,减少网络时间同步能耗。     

基于NTP的Ad Hoc网络时隙同步算法

基于无线Ad Hoc网络时分多址接入机制,设计一种多信道时隙结构。根据网络时间协议(NTP)的基本原理,提出基于该时隙结构的全网时隙同步算法。该算法继承了点对多点无线通信系统的时隙同步方式,在完成时隙主从同步调整后,实现全网时隙的初始对齐,然后进入时隙互同步调整阶段,根据网络节点时钟偏差、节点移动速度和保护时隙的长度,设置合理的互同步调整周期,既不增加网络流量负荷,又可保证各节点发射时隙不碰撞。仿真结果表明,该算法具有较小的时间同步偏差,能快速实现全网的时隙同步,可应用于基于TDMA方式的Ad Hoc网络。     

能量有效的无线传感器网络时间同步算法

针对无线传感器网络时间同步能耗问题,提出一种能量有效的时间同步算法。该算法结合了TPSN协议和RBS协议的特点,利用无线信道的广播特性,在两个参考节点广播域里的所有节点通过监听参考节点之间的数据包交换而达到同步。并提出一种同步节点选择方法,将该同步算法扩展到多跳网络。实验结果表明,该算法在保持同步精度的同时降低了能量消耗。     

一种节能的基于TPSN算法改进的时间同步算法

时间同步是无线传感器网络中的一项重要支撑技术,而节点能量有限则是无线传感器网络的一个显著特征.节点进行时间同步的时候,如果同步过程消息传输过多,则会大大消耗节点的能量.对经典TPSN时间同步算法进行改进,提出一种低能耗的时间同步算法.     

无线传感器网络低功耗多跳广播时钟同步算法

为满足无线传感器网络低功耗的要求,提出一种双广播域同步的低功耗多跳广播时钟同步算法。该算法基于接收端-接收端同步机制,通过一对已同步节点间对等广播消息,只需多发送一次消息,即可将该对节点的同步范围扩大为两广播域的并集,并采用双根节点的层级结构将算法扩展到全网络范围。OMNeT++仿真结果表明,与MBS算法相比,该算法能有效降低全网络同步需要传输的报文个数。     

基于多普勒测速的水下传感器时间同步算法

时间同步是水下传感器网络的关键技术,由于海洋中采用水声通信时传播时延高且存在多普勒频移,导致使用射频通信的陆上时间同步算法无法直接应用于水下环境。基于多普勒测速原理和节点在水下的移动性,提出一种新型的时间同步CD-Sync算法。利用具有聚类特性的分簇模型选择合理的簇首节点,并与水面信标节点进行簇内同步,且在同步过程中,同步节点利用多普勒原理估算节点间的相对移动速度,从而计算节点间的传播延迟。实验结果表明,与基于分簇时间同步MU-Sync算法和分布式时间同步NU-Sync算法相比,该算法可在缩短节点间距离并加快节点间同步收敛速度的同时,有效提高时间同步的精度。     

IEEE802.15.4e 标准的安全多跳时间同步协议设计

IEEE802.15.4e是工业物联网中最新的MAC层标准,其采用时间同步技术实现高可靠、低功耗的无线网络。由于时间同步机制是工业无线网络中的核心支撑技术,因此其往往成为攻击者的首选攻击目标。针对IEEE802.15.4e标准的多跳时间同步协议存在安全性不足的问题,提出了一个多跳时间同步安全策略 SMTSF。SMTSF 安全策略主要采用基于异常的入侵检测算法、基于信任模型的多路径时间同步方法和加密与认证等关键技术,有效保障了节点之间安全地进行多跳时间同步。在基于入侵检测的算法中,边界路由器对节点的 Rank 值进行规则验证,可以有效检测出时间同步树攻击;同时设计了轻量级防火墙来抵御来自互联网的恶意主机攻击。在基于信任模型的多路径时间同步方法中,通过建立节点之间的信任模型来保障网络中节点可以找到一条安全多跳同步路径。仿真结果表明,SMTSF 能有效检测时间同步树攻击并抵御捕获攻击。     

无线传感器网络时间同步算法研究

时间同步技术是无线传感器网络中非常重要的协议之一,是保证传感器网络中各个节点协同工作的核心机制。根据有无参考节点将时间同步算法分为双向消息交换时间同步算法和分布式一致时间同步算法,其中双向消息同步机制广播消息交换算法和基于ACK帧的时间同步算法。这三类双向消息时间同步算法的时间同步消息发送数目逐级递减,能耗相对应降低;而分布式一致时间同步算法摒弃了参考节点的选择,同时同步所有的传感器节点,避免了参考节点失效而无法进行时钟同步的情况。基于现有研究的分析及归纳,最后给出了时间同步算法未来可能的研究方向。     

遥测网络时间同步技术实现及检测方法研究

为了解决飞行试验复杂遥测网络系统中各子系统间的时间同步问题,文章从探讨遥测网络中试验对象节点之间的时间同步概念着手,介绍了使用网络时间同步协议（NTP）或精确时钟同步协议（PTP）实现遥测网络试验对象节点间时间同步的原理和方法,提出了一种基于IEEE 1588协议的遥测网络时间同步技术实现方案和时间同步检测方法,分析了遥测网络传输时延和影响试验对象节点之间时间同步的主要因素,并给出了修正思路。该技术和方法为未来空地一体化综合测试网络时间同步提供了借鉴作用。     

AUV辅助的水下传感器网络时钟同步算法

针对当前水下传感器网络中的时钟同步难题,设计了一种三元阵被动定位自主水下航行器（ AUV）模型,并基于此模型提出了AUV辅助的时钟同步（ AUV-Sync）算法。该算法通过AUV与节点之间相对运动过程中进行的信息交换来对节点相对距离进行估计,进而基于相对距离计算单向传播时延来降低由于节点移动性所导致的误差。最后,通过两轮加权最小二乘法进行线性回归来估计时钟同步的参数。仿真结果表明：在存在节点漂移的动态水下传感器网络环境中,该算法较其他相关算法有更高的精度。     

同步精度稳定的多跳无线传感器网络时间同步算法

对无线传感器网络时间同步精度稳定性进行了研究，给出了OTSP算法中影响多跳同步精度的因素，在此基础上提出了一种新的同步精度稳定的算法。该算法估算出了不同节点间的晶振频率偏差，并使得多跳网络中的每个节点都能精确地同步到时间基准节点。实验结果证明该算法在同步精度的稳定性方面优于OTSP算法。     

基于洪泛的无线传感器网络时间同步算法

介绍了洪泛时间同步协议基于发送者-发送者的基本理论,利用单个同步分组实现节点对之间的同步,算法的鲁棒性好,能够适应传感器网络的特点。该文的贡献在于在实际的传感器节点上设计并实现了时间同步算法的软件并分析了实验结果,以此将时间同步的误差保持在微秒级的范围内,对传感器网络应用到实际环境中有一定的意义。