基于动态路径和变周期的时间同步协议设计

发布时间：2021-08-16 09:36

　　为了解决大规模无线传感器网络时间同步中多跳误差累积严重、时钟频率多变、节点能耗过高的问题,本文提出了基于动态路径和变周期的时间同步协议（Time Synchronization Protocol Based on Dynamic Path and Variable Period,TSP-DPVP）。本文采用区域分簇的网络拓扑结构,不仅能够减少网络最大同步跳数,而且能够提高网络同步精度。簇间同步阶段,采用基于动态路径的多跳同步机制,每轮同步根据与同步跳数以及时钟频偏相关的性能参数筛选性能好的邻居簇头节点作为参考节点,通过动态选择同步路径,可以有效减少多跳累积误差。簇内同步阶段,采用变周期的同步机制,通过对簇内同步误差进行建模分析,确定了频偏变化率与同步周期之间的关系;根据频偏变化以及设定的最大同步误差更新下一次同步间隔,既能够满足同步精度的要求,又可以延长再同步周期,减少同步消息的发送,节省能量。最后,在NS-2平台上对TSP-DPVP同步方案进行了仿真实验,验证了 TSP-DPVP协议在提升同步精度的同时又能有效的减少能量消耗的可行性。 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１节点间两种同步方法??

（ａ）时偏修正?（ｂ）时偏和频偏修正??图２－１节点间两种同步方法??２．３时间同步误差分析??时间同步误差的来源主要有两个：消息传输延迟和时钟频率漂移。消息传送??延迟主要造成瞬时同步误差，时钟频率漂移会导致累积同步误差。??（１）消息传送延迟??在无线传感器网络中节点之间通过同步包的交换进行时间同步。同步包在传??送接收处理过程中会引入各种延迟。消息传送延迟又可以分为确定延迟和不确定??延迟两个部分。尤其在多跳消息传送过程中，随着跳数的增加，延迟的不确定性??会大大增加。对传送延迟进行正确的估计和补偿，可以减小节点同步误差，提高??同步准确性。文献［３６］对消息传送延迟进行详细的划分，如图２－２。??发送者｜发送｜—＾—｜传输??．、．、．Ｎ＊??！?＇、’、?Ｖ?＞■??．、〇、二、、???接收者Ｉ?接收Ｉ接受??＾?传送延迟?＾??图２－２消息传送延迟??①

绍这几个经典同步协议及其改进协议。???等人发表的参考广播同步?ＲＢＳ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?Ｂｒｏａｄｃａｓｔ?Ｓｙｎｃｈｒ的基于接收－接收同步模型的同步协议。ＲＢＳ利用了无线点发送广播信标，接收到广播信标的域内节点通过交换自时间，进行时钟对齐，实现它们之间时间同步。消息交换标节点广播一个信标分组，其广播域内的两个节点依据接收时间，然后交换它们记录的接收时间。它们记录的时之间的时钟偏差。由２．３节可以得出，传送消息的延迟主道接入时间延迟。ＲＢＳ同步机制通过交换接收节点的时造成的延时，相比于发送－接收同步模型能够减少同步消而可以明显提高节点间的同步精度。??发送者???

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于频偏估计的无线传感器网络时间同步算法[J]. 孙毅,曾璐琨,武昕,陆俊,孙跃.  通信学报. 2015(09)
[2]基于动态路径列表的无线传感器网络时间同步协议[J]. 董恩清,邹宗骏,张德敬,宋杰,李立.  光学精密工程. 2013(11)

硕士论文
[1]大规模无线传感器网络时间同步协议研究[D]. 宋杰.山东大学 2014



本文编号：3345430