基于分簇型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步機(jī)制的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種傳感器節(jié)點(diǎn)廣泛部署在監(jiān)測(cè)環(huán)境中，能夠自動(dòng)感知采集信息，并將信息按照網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理而后傳遞給網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控者的新型網(wǎng)絡(luò)。近年來，隨著微傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)成為一個(gè)廣受國內(nèi)外研究者關(guān)注的新興研究領(lǐng)域。
　　 時(shí)間同步技術(shù)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)重要的基礎(chǔ)組成部分。時(shí)間同步機(jī)制性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)技術(shù)能否正常運(yùn)行。同時(shí)，對(duì)于面向應(yīng)用對(duì)象的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來說

2、，缺乏精確時(shí)間的信息是毫無用處的。已經(jīng)在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的NTP時(shí)間同步協(xié)議和GPS時(shí)間同步技術(shù)由于受到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身?xiàng)l件的約束，不能直接適用在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中。因此，時(shí)間同步機(jī)制成為廣大無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究者重點(diǎn)關(guān)注的熱點(diǎn)。
　　 本文在重點(diǎn)分析了幾種現(xiàn)行經(jīng)典的時(shí)間同步算法。較多的時(shí)間同步算法適用在單跳網(wǎng)絡(luò)中，時(shí)間同步精度也達(dá)到了微秒級(jí)。但是隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模化必然成為該技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。但是，現(xiàn)有的多跳

3、網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間同步機(jī)制是在犧牲部分傳感節(jié)點(diǎn)的能耗基礎(chǔ)上提高網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步精度。因此，如何在較低的能量消耗基礎(chǔ)上，提高多跳網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步精度成為本文的研究課題。
　　 本文提出了一種基于分簇型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多跳無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步算法，在該算法中，主要做了以下工作:
　　 1.提出一種基于LEACH算法的優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制算法，在該算法中，重新設(shè)計(jì)了簇首節(jié)點(diǎn)的選取閾值，并提出了助理簇首節(jié)點(diǎn)的概念及選取閾值，同時(shí)根據(jù)簇首節(jié)點(diǎn)的剩余

4、能量設(shè)定簇首節(jié)點(diǎn)工作時(shí)間門限值。通過優(yōu)化拓?fù)淇刂扑惴?，均衡了簇首?jié)點(diǎn)的能量消耗，提高網(wǎng)絡(luò)的能量利用率，避免了簇首節(jié)點(diǎn)在同步過程中因能量消耗過多而失效;同時(shí)也降低了無線傳感器網(wǎng)路的跳數(shù)，避免了時(shí)間同步誤差隨著網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)的增加而積累。
　　 2.在算法的時(shí)間同步階段，同時(shí)采用雙向時(shí)間同步機(jī)制和單向廣播時(shí)間同步機(jī)制，降低了時(shí)間同步消息的時(shí)間延遲，提高了時(shí)間同步精度。
　　 3.最后，本文對(duì)優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制算法和時(shí)間同步算法進(jìn)行了