无线传感器网络时间同步新技术

时间同步是无线传感器网络的基本中间件之一.最近,许多基于时间信息交换的时间同步协议已被提出.然而,在大规模无线传感器网络中,同步误差随跳距的累积问题和可扩展性需求是传统的时间同步技术面临的主要挑战.为了应对这两个挑战,无线传感器网络的研究者们开始关注古老的萤火虫同步技术和最近才被提出的协作同步技术.直到最近,尤其是在Strogatz和Mirollo模型被提出以后,古老的萤火虫同步技术才在单跳网络内取得了突破性进展.而在多跳网络中,虽然已有大量的实验和仿真,但其收敛性仍有待从理论上进行研究.基于新颖的空间平均而非传统的时间平均的思想,协作同步技术为无线传感器网络时间同步提供了另外一个新的解决方案,尽管目前对其的研究仍停留于仿真阶段.介绍了萤火虫同步技术和协作同步技术的基本思想和目前在无线传感器网络中的研究及应用现状,并探讨了未来可能的研究方向.     

WSN/WSAN中的时间同步算法研究

无线传感器网络实现了人类对现实世界的观测,由于网络中节点可以单独监测,因此在这样的网络中节点间需要时间同步,以确定事件发生的顺序。阐述了WSN时间同步的相关问题,并从同步报文传递方式的角度详细介绍了几种时间同步算法;从定性和定量两个方面对算法进行了比较。在此基础上,针对WSAN的新特点提出算法融合的设计思想。     

基于最优线性拟合的WSN时间同步算法研究

针对传感器网络应用对节点同步精度要求高、通信开销小等需求,研究一种基于最优线性拟合的时间同步算法。在分析FTSP算法的基础上,通过节点分级策略,减少同步分组数据传输量,并引入概率统计学中参数估计理论改进线性回归算法,减小异常数据点对同步精度的影响,延长节点同步时间。实验结果表明:该算法能有效减少同步通信开销,实现高精度的时间同步,同步误差在μs级。     

WSN数据采集时间同步算法研究

针对现有的WSN时间同步算法不适用于数据采集时间同步的问题,以基于WSN的某洗煤厂设备点检系统电动机振动信号采集为例,提出了一种新的延时时间广播同步算法,详细分析了该算法的原理、在单跳WSN中的实现过程及其时间同步延时补偿和误差计算,并与其它WSN时间同步算法进行了比较,得出该算法开销小、能量消耗低、同步精度较高的结论。该算法的有效性在基于WSN的洗煤厂设备点检系统数据同步采集中已得到验证。     

无线传感器网络时间同步技术研究

时间同步技术是无线传感器网络的一项重要技术,它对无线传感器网络中许多技术的实现具有重大意义.有限的电池能量,存储以及带宽限制等传感器固有特性的存在,导致传统的时间同步算法不适合无线传感器网络.具体介绍了现有的无线传感器中的一些时间同步问题和时间同步算法,并对其具体特性进行了深入的分析比较.     

WSN中动态分簇时间同步算法的研究

提出了一种动态分簇时间同步算法(DCTS),首先针对无线测距网络的特点,传输数据量较少,簇首节点无需进行大量数据融合情况下,对LEACH分簇路由算法进行改进,提出了GLEACH分簇路由算法,并使用GLEACH分簇路由算法将整个网络分成不同的簇,以基站与簇首节点为参考节点,采用类似于TPSN双向同步机制,逐级同步,实现全网的时间同步,结合了动态分簇算法,均衡了整个网络的功耗,克服了TPSN算法中参考节点负担过重,而导致某些节点过早的死亡,实验结果表明,新的同步算法有效的提高了整个网络的生存时间与同步精度。     

萤火虫时间同步算法的拥堵避免机制研究

针对多机器人中分布式萤火虫时间同步方法在网络接近同步时,导致同步报文冲突,加剧导致信道拥堵等问题,提出了一种萤火虫时间同步算法的拥堵避免机制,采用简化相位模型进行同步,并将耦合信号随机分布在整个相位增长过程中,有效解决了通信报文冲突的问题。最后通过仿真实验验证了同步策略的有效性,证明了其在高节点密度网络环境中能够加速同步进程,极大地缓解报文冲突,取得良好的同步效果。     

WSN中簇组结构上的时间同步算法研究

时间同步作为无线传感器网络的关键技术之一,对整个无线传感器网络的发展起着不可替代的作用。提出了类似于分簇结构的基站—簇首—组首—组内的层次结构。在基站簇首之间采用了单向广播同步机制和双向成对同步机制,有效利用网络中节点的广播信息;在簇首组首之间采用了主动和被动结合的双向同步算法;在组内采用了TPSN算法;用实验仿真的方式,清晰的显示出这种层次结构的特点;将这些算法结合在一起,在保证精度的前提下,大幅度的降低了能量消耗。     

基于分簇的低功耗多跳WSN时间同步机制

针对典型同步算法中同步开销大的问题,提出一种基于分簇的低功耗时间同步机制(LCTS),将单向广播同步和双向成对同步机制相结合,在分级网络的基础上给出一种分簇算法,将LCTS扩展到多跳网络中,并对时钟漂移进行估计和补偿。仿真结果证明,该机制在不引起同步滞后的前提下,能减少同步报文开销,保证良好的同步精度。     

抗延迟攻击的WSN时间同步方法

为抵抗延迟攻击,保证时间同步安全正常运行,提出WSN安全时间同步算法。算法采用梯度时间同步,同时修正时间率和本地时间,提高同步精度;采用最小二乘估计计算发送时间、时间率估计值,根据发送时间估计值和实际值偏差、时间率估计值和实际值偏差分别设置阈值检测并排除异常同步信息。仿真结果表明:算法具有同步误差小、异常检测率高的特点,且通过异常检测排除异常同步信息后同步误差降低率高,提高了同步精度和同步安全性。     

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。     

一种应用于煤矿井下线型WSN的时间同步算法

针对煤矿井下线型网络结构的特殊性及传统TPSN算法存在线型网络末端节点同步误差比较大的问题,提出了基于分簇结构的线型WSN时间同步算法。该算法以传统分簇算法为基础,运用时钟漂移补偿、异常数据过滤技术,降低了网络的时间同步误差,同时平衡了整个网络的能量损耗。仿真结果证明了该算法的正确性。     

无线传感器网时间同步算法的比较

随着无线传感网的应用领域不断扩大,基于无线传感网的时间同步协议已经受到越来越多的研究人员的关注。本文以时钟模型为基础,介绍了几种经典的无线传感器网时间同步协议,根据协议的原理分析了这几种协议的误差来源。并对萤火虫同步算法的原理做了特别介绍,这种算法是通过由脉冲耦合振荡器发出的一系列脉冲信号来改变节点振荡器的相位,从而达到同步。本文的结论为今后时间同步协议精度和效能的研究提供了一定的参考。     

移动式脉冲耦合振荡器实现动态WSN时间同步

针对无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）中移动式传感器的广泛应用,考虑到传统时间同步模型受运动方向、速度和通信距离等因素的限制,提出将移动式脉冲耦合振荡器（MPCOs）模型应用到二维动态的相互交互平面WSN当中,研究一种动态WSN的时间同步方法。为提高时间同步方法的收敛速度,分析传感器节点数、耦合强度、速度、通信半径对所提时间同步方法收敛速度的影响,得出收敛速度与传感器节点数、耦合强度、速度、通信半径成正比的结论。通过得到最优参数实现网络最优化使同步收敛时间最快,达到降低能耗和信息损耗。通过数值仿真验证了所提方法的有效性。     

WSN中虚拟时戳与父亲责任链时钟同步算法

通过对无线传感器网络时钟同步算法的研究,提出了适用于单跳网的虚拟时戳时钟同步算法与适用于多跳网的父亲责任链时钟同步算法。为确保整个时钟同步的健壮性与同步过程低的能量消耗,进而提出了携子寻父算法,当利用邻居表构造的层次链路树发生断链时,其以较小的代价快速恢复父亲责任链。实验结果显示其具有较高的精度,适合于大规模无线传感器网络的数据采集与监测等应用。     

Stable pairwise time synchronization in the application layer for capillary machine-to-machine networks

This paper presents the design and performance evaluation of a stable pairwise time synchronization protocol (abbreviated SPS) for capillary machine-to-machine (M2M) networks that provides underlying platform independence and operational stability, even under harsh conditions. SPS achieves the first criterion using a novel technique whereby the M2M device captures incoming or outgoing moments of timing messages. The second criterion is achieved by adaptively adjusting the resynchronization interval. Extensive simulations are conducted to demonstrate the validity and effectiveness of SPS.     

基于卡尔曼一致滤波器的WSN时间同步算法

提出一种基于分布式卡尔曼一致滤波器的无线传感器网络时间同步算法.该算法不需要将网络分层,每个节点都和它的相邻节点交换时间消息,通过分布式卡尔曼一致滤波器估计本节点的时钟偏移和频率偏移,使得全网所有节点的虚拟全局时钟逐渐收敛一致.仿真实验表明,提出的算法在多跳网络中误差累积较小,具有较高的同步精度,同时对存在节点失效或新节点加入的动态网络具有良好的可扩展性.     

On the minimal firing time of the firing squad synchronization problem for polyautomata networks

For each class Γ of polyautomata networks (networks composed of copies of a same finite automaton and connections from output terminals to input terminals of the copies), the firing squad synchronization problem (fssp) for Γ is naturally defined. Supposed that the fssp for Γ has a solution. For each network N in Γ, the minimal firing time of N is also naturally defined (the minimum value of the firing time of N when all the solutions of the fssp for Γ are considered). We proved that the minimal firing time of N does not decrease even if we permit the use of infinite state automata as component automata of networks. We also give one characterization of the minimal firing time of N. For many classes Γ, this characterization gives algorithms to calculate the minimal firing time of N for each given N.     

RTP传输的时间同步技术研究

随着网络的高速发展,应用日益丰富,许多网络应用和网络安全对时间同步问题提出了迫切需求.基于NTP的时间同步解决方集成为解决这些问题的合理选择.本文介绍了时间同步技术中的NTP协议的实现原理、工作模式和网络体系结构,并结合RTP协议以及RTCP协议原理讨论了NTP时间同步在RTP传输中的实际应用.