面向大规模自组网的轻量级时间同步方法研究

发布时间：2017-05-23 07:27

  本文关键词：面向大规模自组网的轻量级时间同步方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线传感网的不断发展、应用,无线传感网技术也受到越来越多的关注。作为无线传感网技术的关键技术之一,时间同步技术是数据融合、节点定期唤醒等众多技术的基础。时间同步技术被广泛地用于提高网络中节点的时间同步精度。现在面向大规模自组网的时间同步算法存在不能较好的平衡同步精度和同步开销,对节点的内存占用量较大、计算复杂度较高等问题,所以本文在总结无线传感网特点、时钟模型、时间戳技术和当前时间同步算法的基础上,设计了一种面向大规模无线自组网的高精度轻量级时间同步算法(LTSP)。本文首先对当前无线传感网中的时间同步算法进行了总结和对比,发现利用调度机制可以提高网络资源利用率并且降低碰撞概率；利用单向时间同步机制能够降低网络同步开销。本文设计的轻量级时间同步算法通过采用调度机制实现了节点在特定超帧时隙的信息交互；通过引入子节点相对于父节点的单位时间偏移,实现了节点间较高精度的时间同步；通过周期性地同步操作,实现了对节点时钟参数的迭代更新,提高了算法的同步精度。本文在实现节点间时间同步的基础上,在LTSP算法中进一步添加周期自适应机制。LTSP算法根据子节点反馈的同步精度,进行时间同步周期的调整。在满足网络正常信息交互的前提下,实现网络中同步周期的最大化,进一步减少网络同步开销。仿真实验表明,改进LTSP算法能够较为灵活地调整节点的同步周期,有效地降低同步能耗。
【关键词】：无线传感网 时间同步 时间戳 周期自适应
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-10
• 第1章 引言10-17
• 1.1 无线传感网概述10-13
• 1.1.1 无线传感网研究背景10-11
• 1.1.2 无线传感网特点和体系结构11-12
• 1.1.3 无线传感网关键技术12-13
• 1.2 无线传感网中的时间同步13-14
• 1.2.1 时间同步技术概述13
• 1.2.2 时间同步技术研究现状13-14
• 1.2.3 大规模自组网时间同步技术研究现状14
• 1.3 论文研究目的14-15
• 1.4 主要研究内容及创新点15
• 1.5 论文的组织结构15-17
• 第2章 无线传感网中的时间同步技术17-29
• 2.1 节点时钟模型17-20
• 2.2 同步报文延时20
• 2.3 时间戳技术20-21
• 2.4 经典的时间同步协议21-25
• 2.4.1 基于接收—接收的同步机制21-22
• 2.4.2 基于发送—接收的双向同步机制22-24
• 2.4.3 基于发送—接收的同步机制24
• 2.4.4 经典时间同步协议总结对比24-25
• 2.5 新兴时间同步协议25-28
• 2.5.1 基于物理脉冲耦合的同步协议25-26
• 2.5.2 基于调度的同步协议26
• 2.5.3 分布式同步协议26-27
• 2.5.4 混合时间同步协议27
• 2.5.5 特殊用途时间同步协议27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 轻量级时间同步算法29-43
• 3.1 问题提出及技术方案29-30
• 3.2 LTSP时间同步算法30-35
• 3.3 LTSP性能分析35-42
• 3.3.1 物理实验载体和测试分析35-40
• 3.3.1.1 物理测试节点35-38
• 3.3.1.2 物理测试分析38-40
• 3.3.2 基于NS2的网络仿真40-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 改进LTSP协议及应用43-53
• 4.1 问题提出43
• 4.2 周期自适应调整机制43-45
• 4.3 改进LTSP的同步性能分析45-49
• 4.4 大规模无线自组网的应用测试49-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 总结与展望53-55
• 5.1 总结53
• 5.2 下一步研究方向53-55
• 参考文献55-60
• 致谢60-61
• 攻读学位期间发表的学术论文61-62
• 学位论文评阅及答辩情况表62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 彭宇;王丹;;无线传感器网络定位技术综述[J];电子测量与仪器学报;2011年05期

2 徐朝农;安竹林;;M&S模型及其在无线多跳网络时间同步中的应用[J];计算机应用与软件;2010年11期

3 李辉;陈文艺;;一种无线传感网中微秒级时钟同步设计[J];测控技术;2013年03期

4 任丰原,黄海宁,林闯;无线传感器网络[J];软件学报;2003年07期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 李立;无线传感器网络时间同步算法研究[D];清华大学;2010年

2 张彦波;无线传感器网络若干关键技术研究[D];华东师范大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 孙庆甜;WSN中睡眠/唤醒节能策略的系统建模与性能分析[D];燕山大学;2011年

2 陈泽云;无线传感器网络的定位算法和超帧调度机制的研究[D];浙江大学;2008年

3 宋杰;大规模无线传感器网络时间同步协议研究[D];山东大学;2014年

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本文编号：387214