无线传感器网络中基于层次结构的时间同步算法

时间同步作为无线传感器网络的关键技术之一,对整个网络的工作和发展有着至关重要的作用。提出了基于层次结构的传感器网络时钟同步协议(TPSN)改进算法：在层次建立阶段采取等级广播,在同步阶段采取直接双向和间接双向相结合的时间同步方式,获得相对较少的报文开销和系统维护开销;进行了时间频率偏移校正,以保证节点的时间同步精度。仿真实验结果表明,该算法不仅提高了网络的同步精度,也节约了网络的能量消耗,更加满足实际应用的需求。     

基于WBSNs时间同步算法的研究

基于ZigBee通信协议而日渐成熟的WSN技术已经越来越广泛的得到应用,时间同步技术是实现WSN网络正常应用的重要基础保障,但目前存在的时间同步算法在投入WSN系统中部署时,现有的时间同步算法不能够有效的降低系统功耗,数据精度也无法满足要求,针对这些问题本文提出了TPSN的改进算法,综合验证得改进的TPSN算法能够更好的支撑无线传感器技术平台。     

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。     

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。     

一种低开销的无线传感器网络时间同步算法

低开销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通信开销,提出了一种基于部分广播的低开销无线传感器网络时间同步算法.算法基于TPSN算法的分层思想,利用节点的距离信息,选撵当层节点的部分相邻节点进行下一层的等级广播,从而有效地降低同步过程中的通信开销.分析了在不同的网络节点密度下广播信息包数与等级广播距离的关系,得到了不同网络节点密度下的最优等级广播距离.仿真结果表明,与TPSN算法相比,在相同的同步精度下,算法能显著地降低高密度无线传感器网络时间同步的开销.     

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。     

基于分量解耦融合的无线传感网时钟同步算法

无线传感器网络(WSN)时间同步精度的提高通常以增加额外同步能耗为代价,针对时间同步的高精度与低能耗的权衡问题,提出一种基于分量解耦融合的时钟同步算法。该算法结合双向广播同步机制和节点间时钟的相关性,利用分量解耦融合思想计算被同步节点与基准节点间的时钟偏差,同时根据线性无偏最小方差准则估计各个分量加权参数的取值。仿真结果表明,该算法能够在不增加额外同步能耗的条件下,相比PBS、TPSN和RBS算法,20轮同步后同步精度分别提高4.52μs、13.8μs以及25.48μs。     

基于分量解耦融合的无线传感网时钟同步算法

无线传感器网络(WSN)时间同步精度的提高通常以增加额外同步能耗为代价,针对时间同步的高精度与低能耗的权衡问题,提出一种基于分量解耦融合的时钟同步算法。该算法结合双向广播同步机制和节点间时钟的相关性,利用分量解耦融合思想计算被同步节点与基准节点间的时钟偏差,同时根据线性无偏最小方差准则估计各个分量加权参数的取值。仿真结果表明,该算法能够在不增加额外同步能耗的条件下,相比PBS、TPSN和RBS算法,20轮同步后同步精度分别提高4.52μs、13.8μs以及25.48μs。     

一种适用于矿山设备振动监测的WSNs改进时间同步算法

结合矿山设备振动监测的实际情况,给出了矿山设备振动监测的无线传感器网络模型;针对TPSN时间同步算法能耗大、DMTS时间同步算法精度低的问题,提出一种改进的无线传感器网络时间同步算法——TPDM算法。该算法采用动态簇首选择算法选出簇首节点,簇首节点之间的同步采用TPSN算法以保证同步精度,簇内节点之间的同步采用DMTS算法以降低能耗,并采用基于最小平方线性回归方法的时钟漂移补偿技术对同步时钟进行时间补偿。仿真结果表明,与TPSN算法和DMTS算法相比,TPDM算法在能耗和精度方面得到了折中,能更好地满足矿山设备振动监测的要求。     

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。     

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。     

WSN中基于事件驱动的簇型时间同步协议

针对事件驱动的无线传感器网络,提出一种K覆盖的簇型时间同步算法(K-CTSA).当节点检测到事件发生时,广播事件信息,邻居节点收到广播信息后,从休眠转为激活状态.为了保证监测事件的准确性,必须保证在监测区域的K覆盖.结合模糊逻辑在事件发生区域选举K个节点协同完成任务,并选举一个簇首节点.为了保证监测任务的可靠性,处于激活的节点必须保证时间的同步,簇首与成员节点之间采用最小线性二乘法估算时钟偏移与漂移.实验仿真表明,K-CTSA在保证同步精度的前提下,网络节点生存时间与稳定期都明显优于TPSN协议.     

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。     

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.     

低开销的星型结构无线传感器网络同步技术

通过分析TPSN同步协议和星型网络结构的特征,针对无线传感器网络低功耗的特点及其对时钟同步算法精度的要求,提出了一种广播式TPSN同步协议和节点本地时钟自校正相结合的方法.实验结果表明,本方法在保证同步精度的同时可以延长同步周期,大幅减少网络同步分组数量,显著降低了同步开销,节约了能耗.     

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。