無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步算法的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種常見的無線自組網(wǎng),是采集外界信息的一個(gè)有效工具。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由體積小、功耗低的無線傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。各節(jié)點(diǎn)間相互協(xié)作,自行組織、管理網(wǎng)絡(luò),并以多跳方式完成數(shù)據(jù)通信。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)技術(shù)中,時(shí)間同步技術(shù)是一項(xiàng)重要的支撐性技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,大量的應(yīng)用都要求各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)間具有一致性。但是,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量有限,其他硬件資源也有限,一般不會(huì)在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上安裝GPS模塊。所以,大多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用節(jié)點(diǎn)間數(shù)

2、據(jù)包交換方式來進(jìn)行時(shí)間同步。如何高效地利用節(jié)點(diǎn)能量,通過低功耗的算法和協(xié)議設(shè)計(jì),保障算法同步精度,并盡量降低能耗,是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中時(shí)間同步算法研究的核心內(nèi)容。
　　本文在保障時(shí)間同步算法精度前提下,嘗試降低算法的能量消耗,以減少時(shí)間同步算法數(shù)據(jù)交換次數(shù)為主要途徑,根據(jù)應(yīng)用環(huán)境提出了N-TPSN算法。該算法在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的跳與跳通信層次之間,針對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行了優(yōu)化,選取最佳鄰居節(jié)點(diǎn)來降低其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸數(shù)量;在每一跳的通信

3、層次之內(nèi),利用信道監(jiān)聽來大幅減少節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步請(qǐng)求次數(shù),同樣對(duì)同步數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸數(shù)量進(jìn)行了顯著優(yōu)化。通過兩方面的優(yōu)化設(shè)計(jì),N-TPSN算法顯著降低了算法開銷。
　　優(yōu)化設(shè)計(jì)完成后,將N-TPSN算法在OPNET Modeler仿真平臺(tái)上進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn),仿真數(shù)據(jù)表明,新算法有著低收斂時(shí)間、低同步誤差、低數(shù)據(jù)包交換的顯著優(yōu)勢(shì),降低了無線傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間同步的算法能耗,滿足初始設(shè)計(jì)需求。最后,利用搭載CC2430芯片的開發(fā)板,將N-TPS