基于误差修正的无线传感器时间同步协议的研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:qiuyu19860916
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无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)是一种由大量低成本、低功耗、有无线通信功能的传感器节点组成的网络系统。无线传感器网络技术的发展,离不开大量基础技术的支撑,其中包括定位技术、安全技术、数据融合技术以及时间同步技术等。在无线传感器网络的实际应用中,传感器节点采集的数据通常只有附带时间信息,才具有实际的意义。在环境监测、移动定位、数据融合、协同睡眠等无线传感器网络的应用方面,都是以各传感器节点的时间同步为基础。因此无线传感器网络时间同步技术对推动无线传感器网络的广泛应用具有重要的现实意义。应用于Internet的时间同步协议NTP (Network Time Protocol)和常用的GPS(Global Positioning System)授时方式,不适合无线传感器网络的低能量、低功耗、复杂应用场景的特点,因此针对无线传感器网络,本文提出了一种基于误差修正的时间同步协议—TBEC (Time synchronization protocol Based on Error Correction for wireless sensor networks)。在该协议中基站节点周期性地广播信标消息,而各节点接收到信标消息时立即记下本地的时间戳,并发送到基站进行处理。基站计算并保存节点与参考节点时钟的误差值,发送到对应节点进行时钟误差的修正。通过基站对同步消息集中处理的方式,可以有效地减少普通节点的能量消耗,从而延长全网的生命周期。本文首先在Sun SPOT无线传感器网络实验平台上对TBEC进行了实验验证,通过两个Sun SPOT节点和一个基站节点,完成了单跳结构的实验。实验结果显示,本文所提出的时间同步协议通过发送较少的同步消息,能保证WSN节点达到时间同步。接着在OMNET++仿真平台上完成了TBEC、RBS、DMTS多跳结构的仿真实验,并对实验结果进行了分析和总结。仿真实验的结果进一步证明了TBEC在精度、能耗以及复杂度方面达到了较好的平衡。
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