一种温度自适应无线传感网络时间同步方法

无线传感器网络节点中的廉价晶振极易受到温度、电压、湿度等工作环境因素的影响.节点晶振的这一特性,为室外大规模无线传感器网络时间同步技术带来了两方面的挑战:(1) 过高的通信开销;(2) 精度与能耗之间的不平衡.针对以上问题,提出了一种基于温度感知的、自适应的无线传感器网络时间同步算法.该算法能够依赖本地温度信息对节点时间频偏进行估计及补偿,在保证算法同步精度的同时,降低了网络通信开销.除此之外,提出一种动态同步周期调节机制,使得算法能够根据当前环境温度变化情况对节点同步周期进行动态调节,从而达到了能耗与精度之间的平衡.大量仿真实验结果表明:所提出的时间同步算法可将通信能耗降低至传统同步算法的10%;且在环境温度不断变化的情况下,80%的频偏估计值其误差小于0.5ppm.故,所提出的时间同步方法能够有效地适用于室外环境下部署的大规模无线传感器网络.     

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。     

多层动态分簇的WSN时间同步算法

无线传感器网络受多跳传输延迟和节点中的晶振准确度的影响,造成时间同步误差较大.为了减小同步误差,传统解决方法提高了同步算法的频率,这使得算法面临两个问题:①通信能耗较高;②精度与能耗之间的不平衡.针对以上问题,结合单向广播机制和双向成对机制,提出一种多层动态分簇的无线传感器网络时间同步算法.采用节点分层策略减少了同步通信开销;采用同步误差补偿机制降低了算法同步误差的影响,使用时钟补偿机制减少了传感器节点运行的累积误差.实验测试表明:在保证精度的前提下,本算法降低了同步次数,减少了同步通信开销,从而延长了网络的生命周期.     

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。     

适用于周期休眠MAC协议的分簇时间同步算法

无线传感器网络中节点能量有限,常采用周期休眠的方式工作,而周期性休眠机制的实现依赖于节点间的时间同步方法.基于竞争的周期性休眠MAC协议的典型代表是S-MAC,在S-MAC协议的时间同步算法基础上,通过引入簇控制和边界节点控制方法提出一种分簇时间同步算法,该算法适用于周期性休眠的MAC协议.仿真和物理实验表明,分簇时间同步相比S-MAC时间同步方法能够有效控制网络中的簇数和边界节点数,减少时间同步开销和端到端传输时延,从而节省能耗,延长网络生存周期.     

室内定位系统中基于最短路径算法的同步链自动生成

基于到达时间差的高精度无线定位系统要求基站之间实现精确的时间同步,目前主要采用人工方式指定基站之间的同步路径,效率和可靠性低.本文提出一种基于通信可靠性自动生成基站同步关系并获得最佳同步链的方法.该方法首先通过基站间的距离测量得到通信质量参数,采用全信息图和关键信息图两种方法来构建同步网络图,然后,以基站为节点、基站间通信质量为边的权重,将最佳同步链问题抽象为有向图的单源最短路径问题,最后,采用优化的Dijkstra算法和Viterbi算法实现最佳同步链的解算.实践证明,本文提出的方法是一种高效可行的基站同步链自动生成方案,对于大规模基站的无线定位系统具有实用价值.     

一种基于帧间信息差的改进TPSN算法

在无线传感器网络中,TPSN时间同步算法作为一种基于成对的双向同步算法,取得了良好的时间同步精度,但是同步能耗大。根据TPSN算法中传感器节点收到的数据在时间上和空间上的相关性,通过压缩数据来减少数据流量,提出了一种基于帧间信息差的改进TPSN算法。在改进TPSN算法中传感器节点首次时间同步时存储同步帧,之后的同步帧均采用与前一帧的信息差,压缩了同步帧的数据量,减少了报文开销,从而降低了同步能耗。仿真结果表明,改进TPSN算法有效地降低了时间同步的能耗,同时保持了TPSN算法的精度。     

一种节能的无线传感器网络分簇时间同步算法

提出一种节能的无线传感器网络分簇时间同步算法（CBTS）。利用高性能的晶体振荡器稳定性原理,通过高性能簇头组成簇状拓扑结构实现时间同步,取得延长簇的同步更新周期和减少簇内节点双向同步交换数据包次数成效。实验结果表明,CBTS算法与TPSN算法相比,在精度一定条件下,能有效降低整个网络的能耗。     

可变周期的无线传感器时间同步算法

时间同步技术是无线传感器网络应用中的一项关键技术.介绍了几种无线传感器网络的主流同步算法.通过对比,总结了各种算法的优点和限制条件.最后提出了可变周期的无线传感器时间同步算法,该算法利用改进的参考广播同步协议估计时间偏差和速率偏差,并通过估计出来的偏差值动态调整下次同步的周期,达到减少同步次数,节约能量的目的.     

Markov链群一致性的水下传感器网络时钟同步算法

现有UWSNs时钟同步算法大多数同步信息交换都是采用节点对节点之间的方式进行频繁的数据交换,却忽略了节点本身通信范围内的邻居节点收到的同步信息,所以存在同步通信能耗大、同步效率低等问题,进而影响网络时钟同步的精度.因此,在分析UWSNs多目标优化网络拓扑演化过程对时钟同步的影响的基础上,在不过多地增加网络平均发射半径和通信能耗的情况下,利用群一致性、Markov链等理论,建立同步周期调节机制与时钟同步模型;然后,利用线性回归拟合方法,建立簇间同步和簇内同步机制,设计出精度好、效率高的UWSNs时钟同步算法;最后,采用仿真形式验证了该算法的相关性能.