基于生成树的无线传感网时间同步策略研究

摘要

无线传感网中的低功耗时间同步技术已经变得尤为重要。对于提高时间同步精度、降低功耗是本文研究的主要内容。针对网络中的隔离节点，保证时间同步算法的完整性就变得十分必要。同时，针对现有时间同步模型，在保证低功耗的前提下，竭力提升时间同步精度。
　　PBS是一种低功耗高精度的时间同步算法，它巧妙的结合了SRP和RRP模型。本文基于PBS模型，提出一种基于生成树的低功耗时间同步算法R-Sync。我们使用一个定时器使得所有节点能够完成同步，该定时器的初值按生成树的等级来设置，尽量缩短节点的同步时间。另一个定时器用来选择骨干节点，也可以减少节点间在Mac层的冲突。并给出一种根节点选择策略，使网络功耗变得更平衡，延长网络生命周期。此外，同样在PBS模型基础上，我们提出了一种高精度的时间同步算法PBS-2NLS。该算法利用SRP模型估算传输时延，并将Mac层时间戳技术和2点N次线性回归应用于PBS模型，减小了时钟漂移的影响，提高了同步精度。没有改变PBS时序，使得该算法继承了PBS高能源效率的优点。PBS-2NLS同时给出了一种基于生成树的拓扑构建策略，该策略根据子节点的数量来选择骨干节点，保证了网络的低功耗特性。
　　实验结果表明，R-Sync算法能够使所有节点完成同步，并且与分组成对选择算法（GPA），精度同步算法（TPSN）和基于生成树的低功耗时间同步算法（STETS）对比下，在功耗和精度方面表现了较好的性能。PBS-2NLS算法相比于PBS模型，大大提高了同步精度，它的拓扑构建策略也能够保证能耗小于PBS。同时，PBS-2NLS也减小了时钟漂移对同步精度的影响。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究问题描述

1.4 本文主要工作及创新点

1.5 本文组织结构

2 时间同步模型介绍

2.1 无线传感网时间同步基本理论

2.2 时间同步基本模型

3 R-Sync时间同步算法

3.1 假设和定义

3.2 算法设计

4 PBS-2NLS高精度时间同步算法

4.1 时间同步中的精度问题简述

4.2 时钟模型和假设

4.3 PBS-2NLS算法设计

5 实验与对比分析

5.1 R-Sync算法实验分析

5.2 PBS-2NLS算法实验分析

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢