高精度低功耗无线传感器网络时间同步算法

通过对无线传感器网络参考广播同步（RBS）算法的研究,针对RBS多跳算法网络开销大和不能实现全网同步的问题,在基于环形网络拓扑的参考广播环形同步（RBRS）算法基础上,提出一种改进的RBRS （IRBRS）算法.该算法引入可变周期同步法：根据贝叶斯最大后验估计原理,估算出最大相位偏差来决定同步周期,从而减少节点同步次数,并且采用最小二乘线性回归法,周期性拟合时钟偏移.运用Matlab环境进行仿真,仿真结果表明：IRBRS算法同步精度显著提高,并且能量消耗显著减少,更有利于延长无线传感器网络的寿命.     

无线传感器网络RBS的优化算法

通过对无线传感器网络时间同步以及RBS(参考广播同步)算法的研究,提出了一种RBS的优化算法.在RBS算法时间同步的过程中,针对节点时钟的不稳定性,以及节点间消息交换延迟所引起的同步误差,基于已存在的RBS时间同步算法,利用贝叶斯估计的先验知识和后验分布来减少同步误差.通过使用opnet仿真软件进行仿真,实验显示优化后的算法比原算法的同步精度有了显著的提高.     

设备监测无线传感器网络时间同步算法

在运用无线传感器网络进行设备状态监测时,常常需要用到时间同步算法.针对现有时间同步算法计算量大、对硬件要求高的不足,提出了基于线性拟和误差修正的时间同步算法.该算法简单且易于硬件实现,能量开销小.实验数据和现场应用结果表明,该算法可以有效降低时间累计误差,避免无线传感器节点间的信息碰撞.     

一种节约无线传感网能耗的时间同步方法

无线传感器网络的迅速发展,对时间同步提出了更高的要求。针对无线传感网广覆盖、低功耗的特点,如何在保证时间同步精度的情况下尽可能地降低能耗成为一个亟待解决的问题。文中详细分析了无线传感器网络（WSN）中时钟同步技术的种类、特点及其在WSN设计中起的作用,给出了时间同步的技术方案。本方法先对节点建立拓扑结构,采用LEACH分簇算法,结合TPSN算法和RBS算法,在全局范围内做了时间同步。结果显示,该方法比单纯使用TPSN算法和RBS算法有更少的能源消耗,同时具有着接近于TPSN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。     

无线传感器网络层次参考时间同步算法的研究

无线传感器在网络应用中要求节点间保持时间同步,但现存的经典时间同步算法,因节点的接收时间受时钟偏差和传输延迟的影响,其同步精度不高。为提高网络时间同步精度,均衡节点能耗,提出了一种改进的层次参考时间同步算法（Improved Hierarchy Referencing Time Synchronization,IHRTS）。该算法基于节点在层次结构中唯一物理位置的时间特性,采用贝叶斯估计对节点接收时间进行估算,缩小时间偏差的误差范围,获得比较精确的同步偏移量,从而改善时间同步精度;同时采用无线信道的广播特性与双向同步机制的同步思想,最小化了通信负载,均衡了节点能耗。通过仿真结果表明将贝叶斯估计方法应用到时间同步算法中,在均衡节点能量消耗同时有效地提高了网络同步精度。     

基于变长帧的无线传感器网络时间同步算法

为降低无线传感器网络同步过程中的能量消耗,加快实现全网络时间同步的收敛速度,提出基于变长帧的时间同步算法。利用精短同步帧结构对时间信息进行压缩,采用短帧、完整帧交替转发保证同步精度,使被同步节点自主判断接收信息的完整性,并通过请求重传机制应对同步过程中的完整帧丢失问题。分析结果表明,实现全网同步的收敛时间与同步开销成正比,变长帧时间同步算法通过去除同步时间数据中的冗余信息,可有效缩短该收敛时间。传感器节点同步实验结果表明,该算法适用于多种时间同步模型,在保证传感网同步精准度的前提下,可减少同步数据通信量,提升能量效率。     

基于动态分簇的低开销WSNs时间同步协议研究

时间同步是无线传感器网络（WSNs）的重要支撑技术。现有的同步协议RBS,TPSN与CHTS等较多考虑的是平面网络或是如何提高时间精度问题,带来了较大的能耗。在充分考虑了WSNs与能耗有限的特点的基础上,提出了一种基于动态分簇的低开销同步协议。该算法利用LEACH协议进行簇首节点的选择,簇成员节点的选择采用广度优先生成树拓扑结构。时间同步分为参考节点与簇首间的同步和簇首与簇内成员间的同步2个阶段,综合了单向同步和双向成对同步技术。性能分析和实验结果表明：该算法减少了同步开销,提高了精度,适用于WSNs。     

无线传感网络低能耗时间同步的研究

低耗能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能量消耗,提出了一种低能耗LECTS（Low Energy Consumption Time Synchronization）算法。该算法基于TPSN算法的基本思想,在两个阶段同时进行改进来降低能量消耗。在层次发现阶段利用节点之间的距离来限制部分节点广播,降低数据包的发送;在同步阶段结合单向广播和双向报文交换同步机制,也同样降低数据包的发送。通过仿真结果表明,与TPSN算法以及其改进算法STSP算法相比,算法能显著地降低无线传感器网络时间同步的能量消耗,且节点密度越大,节能越显著。     

一种新的建立在簇结构上的同步点时间同步算法

鉴于目前时间同步算法多数基于分层结构,并且用包交换或复杂计算换取时间同步精度的提高,所以当传感器节点密集时,消息开销过多,功耗较大,同时由于信道争用严重,导致全网时间同步放慢等问题,本文提出基于簇结构的时间同步点同步算法.簇内同步采用改进的基于同步点的RBS方法,有效地减低了消息开销.当节点密度增加,全网同步时,分簇较分层方式有效地提高了信道利用率,缩短了信道争用时间.最后通过仿真实验验证了该算法的性能.     

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。     

一种采用时隙对准方式的TDMA自组网同步协议

通过对TDMA方式下的同步协议STS和TISS进行研究,提出一种基于时隙对准方式的TDMA自组网同步协议MFSS。该协议以工作周期为自组网节点之间同步的标准,在节点初入网时采用双向交互和时隙对准方法,消除了传输时延误差和初始时间偏差,从而实现了快速初始同步;随后通过监测过程保证了节点之间产生的时钟漂移误差可自适应控制,同时减小了重新同步带来的开销。仿真结果证明,相比于STS协议和TISS协议,MFSS协议在同步收敛速度、同步精度以及同步开销上都取得了更好的性能。     

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WSNs矿山设备振动监测的时间同步算法研究

以无线传感器网络(WSNs)在矿山机械设备健康感知中的特殊应用为背景,研究了煤矿生产环境下需要的特殊感知网络结构,并构建WSNs的树形采集网络模型。在构建的模型下研究参考广播同步(RBS)算法。针对现有算法在建立时间同步时能耗较大和同步收敛时间长的问题,提出了改进的RBS(IRBS)算法。仿真分析发现改进算法能明显减少同步过程中的能量消耗和同步收敛时间。     

选煤厂设备监测中时间同步算法研究

分析了适用于选煤厂设备采集的RBS时间同步算法,针对其建立同步时能耗较大和同步收敛时间较长的问题,提出了改进的RBS时间同步算法IRBS。利用无线通信能耗模型对IRBS算法和RBS算法进行了测试分析,测试结果表明,IRBS算法能明显减少同步过程中的能量消耗和同步收敛时间。     

A clock synchronization algorithm for the performance analysis of multicomputer systems

The paper deals with the implementation of global time in multicomputer systems. After a formalization of the synchronization problem, techniques to estimate the synchronization delay and to compensate the drift error are proposed. Then SYNC_WAVE, a clock synchronization algorithm where the values of a reference clock are diffused in a wave-like manner, is described. SYNC_WAVE has no provision for fault-tolerance and is specially designed to introduce low CPU and communication overhead, in order to support performance analysis applications efficiently. An implementation of the devised algorithm in a transputer-based system is presented, showing the accuracy results obtained. Finally SYNC_WAVE is compared to other synchronization algorithms and several of its possible applications are suggested.     

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。