无线传感器网络时钟同步算法综述

介绍了时钟同步算法在无线传感器网络中的应用及特殊需求,并分析了时钟不同步的原因、物理时钟与逻辑时钟的关系,以及影响同步精度的相关因素。对现有的时钟同步算法进行了分类研究,进而提出了一些比较有价值的研究方向。     

无线传感器网络时钟同步技术研究

详细分析了无线传感器网络（WSN）中时钟同步技术的特点、种类及其在WSN设计中的作用．给出了一种全面的研究体系内容．提出了两种技术方案：一种是以在传统局域网范围内实现的精度达100ns的同步技术为基础进行无线电媒介下的改造；另一种是Internet的NTP协议的精简及向WSN的移植．     

无线传感器网络时钟同步的研究

在无线传感器网络中,时钟同步是十分必要的．有限的电池能量,存储以及带宽限制等传感器固有的特性的存在,导致传统的时钟同步算法不适合无线传感器网络．本文阐述了时钟同步问题和时钟同步的必要性,介绍了一些传感器网络的时钟同步算法,并深入研究了在考虑节点移动的情况下,利用节点的移动来传递时钟信息的思想,模拟证明我们的算法性能良好。     

无线传感器网络时钟同步技术

在无线传感器网络中,时钟同步是一项重要的支撑技术;诸如数据融合、TDMA调度、休眠唤醒节能模式和移动节点定位等应用均需要传感器节点本地时钟保持同步;由于传感器网络一些独特的内在特性,NTP等传统同步技术无法适用于这种新型网络;因此,越来越多的研究者开始关注传感器网络时钟同步协议的研究与设计;通过回顾时钟同步的问题及传感器网络对时钟同步的需求,介绍了时钟的数学模型,并基于该模型讨论了时钟同步的3个重要概念:时钟漂移、时钟偏移和分组的传输延迟;之后简要阐述了3种专门为传感器网络设计和提出的典型传感器网络时钟同步协议.     

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。     

基于最优时钟偏差的无线传感器网络同步算法

针对无线传感器网络固有的时钟偏移和时钟漂移问题,研究了不同的时间同步方法对同步精度的影响。以簇形网络结构时钟同步原理为依据提出最优时钟偏差算法,应用卡尔曼滤波方法,以最优化递归方式对成员节点的时钟偏差进行最小调整。与一般簇形同步算法进行比较发现,该算法不仅可以提高同步精度,还可以减少节点能耗。仿真结果也表明,该算法能准确地描述同步精度问题,是一种有效的时钟同步算法。     

无线传感器网络整合时钟同步方案

针对多数无线传感器网络时钟同步方案存在的仅纠正时钟偏移问题,提出一种新的解决方案,整合时钟偏移同步和时钟速率同步,通过3个连续的消息传输实现单跳同步,采用分层的生成树实现多跳同步。仿真实验结果表明,与现有的同步方案比较,该方案的同步错误更小,能够获得更长的再同步周期。     

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。     

基于控制角度的无线传感器网络时钟同步优化算法

针对无线传感器网络(WSN)时间同步过程中易受干扰,易发生通信延迟所造成的同步精度不高、收敛速度不快的问题,从控制的角度提出一种时钟同步优化算法。该算法首先建立时钟同步状态模型,然后通过现代控制理论的思想,引入中心控制策略,建立基于控制的时间同步状态模型。该控制策略是通过全局的时钟状态信息进行设计,在卡尔曼滤波最优估计前提下,使控制满足使性能指标函数最小的条件下,得到最优控制。仿真结果表明,所提出的时钟同步优化算法和无线传感器时钟同步协议(TPSN)相比,从第6步时钟同步开始,前者的同步误差逐渐比后者的同步误差小;在实现同一较高精度的同步需求时,前者需要的同步次数是后者所用的同步次数的20%左右;由时钟同步误差收敛均值的方差对比值显示,前者比后者的同步误差均方差小了两个数量级,因此所提出的时钟同步优化算法比时钟同步协议同步精度高、收敛速度快、网络通信负荷低。     

一种用于大规模无线传感器网络的时钟同步算法

针对经典的时钟同步算法在大规模无线传感器网络中存在的同步精度低与能量消耗高等问题,提出一种基于簇-树结构的无线传感器网络时钟同步算法。首先,建立一棵以网关为根节点、簇首为子节点的生成树来减少网络中节点同步时的累计跳数;然后,在该生成树的基础上采用簇间双向的SRS和簇内单向的ROS同步机制进行同步,在保证同步精度的前提下减少网络同步所需的消息数量。实验结果表明,相比传统的RBS和TPSN算法,提出的簇-树结构同步算法可使网络的平均同步精度保持在更高的水平,并有效地降低网络同步时节点的能耗。     

无线传感器网络高精度硬件时钟同步方法

为实现无线传感器网络高精度的时间同步功能,提出一种基于Zigbee技术的硬件时钟同步方法。采用跨层思想提取接收信号强度指示值信号作为同步触发信号,设计复杂可编程逻辑器件的硬件电路时钟模块实现计时,并配合软件算法完成整个网络的时间同步,在保证低能耗和复杂度的基础上,提高时间同步精度。对同步精度进行理论研究和测试分析,结果表明,该方法可使系统节点间达到10μs级的时钟同步精度,满足多数无线传感器网络要求。     

无线传感器网络时间同步算法研究

在洪泛时间同步协议的基础上,提出一种层次时间同步协议。该协议采用层次结构机制收集统计网络中每个节点的子节点数,消除叶子节点广播信息数据包的环节。仿真实验结果表明,该协议可以取得与洪泛时间同步协议一样的精确度,且能量消耗仅为洪泛时间同步协议的74%。     

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。     

基于无线HART网络的时钟同步算法研究

无线HART是一种适用于过程自动化领域的TDMA无线通信网络,全网节点的时钟同步是通信安全、可靠、无冲突的前提。本文首先分析了无线HART通信协议以及IEEE STD 802.15.4标准,并在其基础上设计并实现适用于无线HART通信网络的时钟同步算法。     

虚拟时钟指数逼近的无线传感器网络时钟同步协议

提出了一个基于虚拟时钟指数逼近的无线传感器网络时钟同步协议,采用一个虚拟时钟作为全网同步的基础,从而实现全网同步。由于采用虚拟时钟,使得各节点进入网络时有了统一的标准,对时钟扭曲和偏移采用指数逼近的方法,在相差较大时调整快,提高了同步效率。仿真数据证明,本协议能有效地提高同步效率,并适应于不同的网络拓扑。     

一种新的动态无线传感器网络中的安全时钟同步算法

提出一种新的动态无线传感器网络安全时钟同步算法DSCS(Dynamic Secure Clock Synchronization).DSCS采用本地广播认证的方案阻止网络外部的恶意节点的攻击 ,同时采用接收冗余的同步报文的方案阻止网络内部妥协节点的攻击,解决了无线传感器网络时钟同步算法中的安全问题,并且适用于动态网络.仿真结果验证了DSCS算法的高效性.     

移动无线传感器网络基于扩散的时钟同步

研究了移动无线传感器网络中基于扩散的时钟同步方法,针对当前移动无线传感器网络时钟同步速度较慢 的问题,对影响时钟同步性能的要素进行了分析,并做出了两点改进以提高同步速度。通过仿真的方法,说明移动无 线传感器网络的同步运算轮次、网络节点数目、节点通信范围和运动速度都对同步速度有影响,通过改变节点参与同 步运算的概率可以在不增加总计算量的同时提高同步速度。仿真结果证明,与其他同步方法相比,基于扩散的时钟同 步可以充分利用移动无线传感器网络中节点移动的特性,并且改进方法可以进一步提高网络的同步速度。     

无线传感器网络的时间同步算法研究

时间同步是研究多跳ad hoc无线网络的重要问题,例如无线传感器网络,许多具体应用需要传感器节点本地时钟的同步,要求各种程度的同步精度.无线传感器网络设备的一些固有属性,例如能量的限制、存贮、计算和带宽,与节点分布的高密度结合,使传统的时间同步算法不适合于这些网络.因此,越来越多的研究集中在设计适合于无线传感器网络的时间同步算法.首先回顾了时间同步的问题和无线传感器网络时间同步的需要,然后详细介绍了针对无线传感器网络设计的基本的时间同步算法,最后对各种算法进行了比较分析,并指出了下一步的研究方向.     

基于时间戳的无线传感器网络节点时钟同步研究

研究了节点分布具有不连续性的无线传感器网络的时钟同步问题,分析提出了一种基于时间戳的时钟同步算法,对算法的实现及性能进行了实验验证和评估.实验结果表明基于时间戳的无线传感器网络时钟同步算法可以获得毫秒级的同步精度,可以满足无线传感器网络的大多数实际应用.