無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于MATLAB和OMNeT++的IEEE1588時(shí)間同步仿真.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)是一種典型的低成本、自組織的分布式網(wǎng)絡(luò)，其優(yōu)點(diǎn)是部署靈活，缺點(diǎn)是系統(tǒng)能源受限以及穩(wěn)定性較差。作為分布式系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，時(shí)間同步在高精度的現(xiàn)代工業(yè)無(wú)線局域網(wǎng)中扮演著十分重要的角色。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的許多應(yīng)用程序依賴于時(shí)間同步，如數(shù)據(jù)融合、TDMA調(diào)度、TOA定位等?；跁r(shí)間包交換技術(shù)，IEEE1588精密時(shí)鐘同步協(xié)議(IEEE1588Precision Clock Synch

2、ronization Protocol)，簡(jiǎn)稱PTP(Precision Timing Protocol),能在有線以太網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)高精度和低功耗的時(shí)間同步。
　　跟有線以太網(wǎng)相比，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)遭受更多的無(wú)線信道共享，數(shù)據(jù)退避和數(shù)據(jù)包沖突，從而導(dǎo)致難以修復(fù)的傳輸時(shí)延抖動(dòng)，也無(wú)疑會(huì)影響無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)得到時(shí)間標(biāo)記的精確度。從而對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的PTP性能分析造成一定挑戰(zhàn)性和必要性，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)估PTP的性能，對(duì)開(kāi)展真實(shí)環(huán)境下的開(kāi)發(fā)和

3、應(yīng)用具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本研究，分析了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及PTP，并嘗試將針對(duì)有線網(wǎng)的PTP協(xié)議應(yīng)用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中;基于開(kāi)源的網(wǎng)絡(luò)仿真工具OMNeT++，開(kāi)發(fā)了一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的仿真器，并經(jīng)過(guò)卡爾曼濾波器的優(yōu)化處理，對(duì)PTP時(shí)間同步過(guò)程，仿真結(jié)果和影響PTP性能的因素進(jìn)行評(píng)估，與MATLAB仿真平臺(tái)做了協(xié)同分析。
　　本文致力于在以下方面做出一定貢獻(xiàn):
　　(1)通過(guò)對(duì)PTP協(xié)議的研究，嘗試將PTP同步機(jī)制移

4、植入無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中影響PTP的因素進(jìn)行分析。
　　(2)分別建立無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘和PTP的時(shí)間包信息交換過(guò)程的模型，并針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道特征，實(shí)現(xiàn)PTP的系統(tǒng)建模，并采用卡爾曼濾波器對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。
　　(3)基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中時(shí)間標(biāo)記不確定性的特征，在已有研究的基礎(chǔ)上，重構(gòu)了參數(shù)系統(tǒng)和調(diào)節(jié)機(jī)制，在MATLAB和OMNeT++兩個(gè)仿真平臺(tái)中開(kāi)發(fā)了面向無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的PTP的仿真平臺(tái)，并