无线传感器网络的时间同步

在无线传感器网络中,时间同步是十分必要的,但是由于无线传感器网络有限的电池能量,存储以及带宽限制等因素的存在,使传统的时间同步算法不能适应于传感器网络,本文给出了专门用于传感器网络的几种时间同步算法,对比了各种算法的优缺点和应用环境的限制。     

无线传感器网络扩张型时间同步协议

针对无线传感器网络时间同步问题,提出扩张型时间同步协议.协议采用尽可能同步的思想,建立节点对信息交互模型,可同步节点对通信范围并集内所有节点.算法提供多跳同步方案,采用分布式贪婪算法选取最合理的同步节点对.单跳同步实验表明,算法可扩大单跳同步范围并提供准确的时间信息;多跳同步实验表明,算法具有更高的多跳同步精度;MATLAB仿真结果证明,协议可减少同步节点数量并节省网络同步能量消耗.     

基于统计的无线传感器网络时钟同步协议

在Arvind提出的概率时钟同步算法基础上针对传感器网络进行了改进,采用在线测量传感器节点间消息传输时延值的方法,从根本上解决了传感器网络进行时钟同步时即要保证同步精度又要降低能耗和带宽消耗的矛盾.针对不同网络拓扑结构设计了簇内时钟同步协议和全局时钟同步协议,针对节点的事件触发工作模式设计了主动同步协议.实验结果表明,基于统计的时钟同步协议能够适应传感器网络的工作特性和需求.     

基于增强型gossip算法的无线传感器网络时间同步

提出一种增强型无线传感器网络的小道消息(gossip)时间同步算法,利用无线信道的广播特性来提高同步性能. 传统的gossip同步算法是点对点的通信方式,增强型gossip同步算法是点对多点的通信方式. 理论分析和计算机仿真均表明此方法可以提高无线传感器网络时间同步的收敛速度,并且可以降低网络能耗.     

一种简单的分布式无线传感器网络时间同步方案

无线传感器网络缺乏基本架构,具有分布式、能量受限、存储及计算能力受限的特点.这些特点决定了在设计无线传感器网络时间同步方案时,不能有太复杂的计算和路由选择.为了实现快速时间同步和较低的能量消耗,提出一种简单的无线传感器网络时间同步方案.各个节点广播自己当前的时钟信息,相应的邻居节点接收到这些信息后,对接收到的信息进行简单的算术平均,将平均值作为下一个时刻的时钟刻度再进行广播.此过程反复进行,最终会使网络所有节点的时钟达到一个相同的平均值,实现无线传感器网络的分布式同步.由于网络节点只接收来自邻居节点的广播信息,故该方案无复杂的路由选择,并且计算简单,收敛快速,能耗较低.用随机矩阵理论对该同步算法的收敛性进行了理论证明,对收敛速度和能耗以及同步误差进行了分析.最后用计算机仿真对本方案进行了仿真实验,实验结果符合预期分析.     

无线传感器网络中一种自适应时间同步算法

介绍了时钟同步算法在无线传感器网络中的应用及需求,并分析了性能参数和时间同步的误差。介绍了基于层次的传感器网络时间同步算法,进而提出了比较有价值的节省能量消耗自适应的同步算法。     

无线传感器网络多跳时间同步算法

针对多跳网络中同步误差累积和同步开销大的问题,提出了一种最优拓扑结构的时间同步算法.通过构造最优拓扑结构和在网络节点之间传递时间同步报文来减小累积误差和时间同步开销.借鉴无线传感器网络时间同步延迟测量算法的打时间戳技术进行时间偏差估计来提高时间同步的精度.应用结果表明:在具有33个节点的传感器网络中,相比无线传感器网络时间同步协议算法,该算法的时间同步开销减小了2/3,引起累积误差的关键路径长度减小了1/2.     

无线传感器网络中基于层次时间同步算法

介绍了时钟同步算法在无线传感器网络中的应用及需求,并分析了性能参数和时间同步的误差.阐述了基于层次的传感器网络时间同步算法.     

基于概率的能量均衡无线传感器网络路由协议

该文讨论了路由协议在实际中的应用及存在的问题,并进一步提出了基于概率的能量均衡路由协议.分析对比证明基于概率的能量均衡路由算法与一般最短路由算法相比,具有能量均衡且低能耗的特点,实验表明,该算法能使网络均衡,从而有效的延长网络寿命,获得更好的性能.     

无线传感器网络分布式同步协议

针对无线传感器网络同步问题,提出分布式时间同步和分布式数据同步的解决方法.前者要求簇头网络进行局部信息交互,并采用低通滤波技术去除噪声干扰;后者为节点提供网络数据均值,要求簇头网络执行比例一致性算法,簇头在迭代过程中引入簇内节点数量.实验结果表明,分布式时间同步具备抗噪声能力,该算法在前期收敛速度最快.网格状网络和随机网络实验表明,分布式时间同步和分布式数据同步的通信开销非常低,它们的收敛速度均高于普通数据同步.     

二层拓扑结构的Zigbee时间同步算法

为了解决大规模无线传感器网络中同步误差随跳距的累积问题,提出一种基于二层拓扑结构的时间同步算法.首先,通过根节点发送时间同步报文,沿二层拓扑结构从父节点到子节点传递时间同步报文;其次,支配节点根据同步报文到达时刻调整本地时间,更新并发送同步报文;最后,非支配节点根据同步报文到达时刻调整本地时间.依此类推,最终可实现所有节点的时间同步.应用结果表明,在由31个节点组成的无线传感器网络中,该算法的同步开销相比较于RBS算法减少了93%.而引起累积误差的关键路径长度相比较于连通支配集算法减少了50%.     

基于概率覆盖模型的无线传感器网络密度控制算法

密度控制是一种常用的提高大规模无线传感器网络生命周期的方法,目前的密度控制算法大多基于0～1覆盖模型,而在实际的应用环境中概率覆盖模型能够更准确地定义网络覆盖能力. 所提出的一种基于概率覆盖模型的密度控制算法,能够在保证足够的网络覆盖能力的前提下,关闭掉冗余节点,减少网络的总能量消耗.     

无线传感器网络PEGASIS协议的研究

为建立一个高效节能的路由环境,在分析PEGASIS（power—efficientgatheringinsensorinformationsystem）的基础上,对PEGASIS算法进行了改进。将整个传感器区域划分为等宽的子区间,由每个区间内距离Sink最近的节点建立主链,然后在每个区域内建立链树,再由主链节点轮流担任根节点与Sink通信,以减少通信开销。模拟实验表明,算法在生存时间、能耗均衡等方面的性能较PEGASIS有明显提高。     

一种无线传感器网络低延时信道接入协议

针对无线传感器网络S-MAC协议中的延时问题,提出并设计了一种新型的MAC协议——LD-MAC协议。该协议采用提前预约多跳传输节点的方法,实现数据分组的快速转发,减少数据分组在网络中的延时,在一定程度上解决了节点早睡的发生。同时由于数据分组的快速转发,减少了节点的能耗。仿真实验表明：LD-MAC协议能够较好地降低能量消耗和数据传输延时。     

基于非均匀分簇的无线传感网络路由协议

无线传感器网络是一种自组织网络,其自组织性以及节点能量受限的特点,使得如何设计路由协议以达到既保证数据传输的完整性又最大限度延长网络寿命变得至关重要。该文提出了一种新的路由机制来延长网络寿命,适合于静态的网络。最后通过模拟仿真说明了改进的路由协议比LEACH协议在延长网络寿命上有很大的改进。     

无线传感器网络安全路由协议分析

路由协议安全作为传感器网络系统安全中尤为重要的环节，是制约无线传感器网络其应用的关键。但是无线传感器网络自身存在的一些特性却为安全路由协议的设计和实现带来了很大的挑战。本文列举了网络层面临的各种攻击形式，从需求分析、研究现状等方面对路由安全问题进行了分析，并针对这些问题提出了路由设计建议，指出了未来的研究重点。