无线传感器网络时间同步的优化方案

摘要

在对实时性要求较高的无线传感器网络中，往往需要节点之间具有相同的时间同步机制。在实际应用中，需要根据应用背景选择甚至设计符合应用需求的时间同步方案。
　　本文主要研究应用于星型网络的时间同步方案。星型网络中的通信协议比较简单，现有的典型时间同步算法在实际应用中过于复杂，因此需要针对星型网络的特点和实际需求设计出合适的时间同步方案。
　　本文首先对无线传感器网络中的几种典型的时间同步机制和时间同步性能的主要评估指标进行分析。由于TPSN算法主要应用于层次型的网络拓扑结构，而本文所研究的算法的应用网络可由基础的星型网路扩展为层次型网络结构，因此本文重点研究分析了TPSN算法。本文采用软件仿真的方法对TPSN算法进行研究，结合仿真结果介绍了项目中已有的时间同步方案—H-TS方案。
　　由于H-TS算法在执行过程中存在一些问题，如同步周期过长、同步精度低以及能耗大等，因此本文在H-TS算法的基础上提出一种改进的时间同步方案C-TS算法。C-TS算法通过减少配置报文的长度来减少报文传输延迟，从而减少了同步误差和同步周期。此外，C-TS算法还通过减少传感器节点的计算量来减少能耗。本文最后将C-TS算法在实际的星型网络中实现，并与H-TS算法进行分析对比。
　　本文设计了一种无线传感器网络中的时间同步的优化方案C-TS算法。研究结果证明C-TS算法在同步精度、同步周期、同步误差累积速度和能耗等方面，对H-TS算法进行了优化和改进。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

专用术语注释表

第一章 绪论

1.1 无线传感网时间同步技术

1.2 课题背景

1.3 本文主要工作

第二章 无线传感器网络时间同步分析

2.1 影响WSN时间同步的主要因素

2.2 经典的WSN时间同步算法

2.3 典型时间同步算法主要性能评估

2.4 本章小结

第三章 TPSN时间同步算法的仿真

3.1 仿真软件介绍

3.2 TPSN算法仿真

3.3 本章小结

第四章 H-TS时间同步方案

4.1 H-TS方案应用背景

4.2 H-TS时间同步方案介绍

4.3 H-TS同步性能分析

4.4 本章小结

第五章 改进型的时间同步方案—C-TS方案

5.1 C-TS同步方案的描述

5.2 C-TS算法性能分析

5.3 C-TS方案测试

5.4 测试结果分析

5.5 本章小节

第六章 总结与展望

6.1 研究工作总结

6.2 未来工作展望

6.3 本章小节

参考文献

附录1 程序清单

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢