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无线传感器网络时间同步技术研究

 第24卷 第5期

文章编号:1003-5850(2011)05-0015-03

电脑开发与应用(总355)

15

无线传感器网络时间同步技术研究

ResearchonTimeSynchronizationofWirelessSensorNetwork

冯秀芳 高海燕

(太原理工大学计算机科学与技术学院 太原 030024)

【摘 要】时间同步技术是无线传感器网络的一项重要技术,它对无线传感器网络中许多技术的实现具有重大意义。有限的电池能量,存储以及带宽限制等传感器固有特性的存在,导致传统的时间同步算法不适合无线传感器网络。具体介绍了现有的无线传感器中的一些时间同步问题和时间同步算法,并对其具体特性进行了深入的分析比较。

【关键词】无线传感器网络,时间同步,同步算法

中图分类号:TP39

文献标识码:A

ABSTRACT Timesynchronizationisoneoftheimportanttechnologyofwirelesssensornetwork,Itplaysagreatroleformanykindsofwirelesssensortechnology.Becauseoflimitedbatteryenergy,storageandbandwidthandson,thetraditionaltimesynchronizationalgorithmisnotsuitableforwirelesssensornetworks.Thispapermainlyintroducesthetimesynchronizationproblemandtimesynchronizationalgorithmsinthewirelesssensor,andmakesmuchanalysisandcomparisonbetweenmanycharacteristics.

KEYWORDS wirelesssensornetwork,timesynchronization,synchronizationalgorithms  小型化、低成本、低功耗设计的发展推动了大规

现有时间同步结构的前提下,快速使新加入节点达到同步。

鲁棒性:由于节点失效或无线通信质量,无线传感器网络拓扑结构是动态变化的,时间同步算法要保证在这种动态变化中,全网的时间同步不会被破坏,时间同步的精度不会出现大的波动。

精确性:传感器网络是根据应用配置的,不同的应用对时间同步的精度要求也是不同的。对于某些应用,只需要知道事件发生的先后顺序就可以了,而对于另外的一些应用(如:测距、测速等),则需要比较精确的时间同步。

收敛性:为了适应传感器网络拓扑结构动态变化和能量受限这两个特点,要求建立时间同步的速度越快越好。

寿命:时间同步算法提供的同步时间可以是瞬时的,也可以和网络的寿命一样长。

有效范围:时间同步方案可以给网络内所有的节点提供时间,也可以给局部区域内的部分节点提供时间。

模、分布式的无线传感器网络的研究。随着无线传感器网络的迅速发展,无限传感器网络的实用性大大提高,这使得影响无线传感器网络的关键技术之一时间同步技术日益引起人们的高度重视。由于在无线传感器网络中,对于时钟的准确性和精度要求比传统网络中的高,再加上能量的限制,传统网络中时间同步算法已经不能满足无线传感器网络的要求。近年来,国内外许多大学和研究机构都对此进行了深入研究并提出了多种基于无线传感器的时间同步机制,从不同方面满足传感器网络的应用需要。本论文就是对无线传感器网络的现有时间同步技术进行深入研究,并对典型的时间同步算法进行研究和比较。

1 时间同步性能指标

评价一个无线传感器网络时间同步算法的性能,一般包含网络能量效率、可扩展性、鲁棒性、精确度、收敛性、寿命、有效范围等指标。

能量效率:无线传感器节点的能量是有限的,为了尽可能地延长传感器网络的使用时间,传感器网络的时间同步算法必须将节省能量放在首要位置。

可扩展性:在传感器网络布撒并形成后,有可能会加入新的节点,这要求时间同步协议能够在不影响

[1]

2 几种经典的无线传感器网络时间同步算法

2.1 参考广播同步算法RBS

RBS是由J.Elson等人提出的。属于接收方-接收

*  2011-01-13收到,2011-03-15改回

**,

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