无线传感器网络低能耗时间同步算法的研究

发布时间：2017-08-05 14:28

  本文关键词：无线传感器网络低能耗时间同步算法的研究

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【摘要】：无线传感器网络(WSN, wireless sensor network)通常由微处理器、传感器以及无线通信模块组成,可以用于数据采集和信息融合。伴随着日益成熟的通信技术、传感器技术和嵌入式理论与技术发展,无线传感器网络已经广泛应用于各种领域并展现出了很好的应用前景,如环境的监测、家庭日常护理、国防军事、灾难救援、医疗卫生等方面。无线传感器网络已经得到了国际学术界和工业界的高度重视,成为了一个备受瞩目与期待的研究热点。无线传感器网络中涉及到大量技术问题,其中,时间同步技术就是无线传感器网络的一项支撑技术,对无线传感器网络的应用至关重要。传统的网络同步方法如NTP和GPS因为复杂度、能量消耗、代价以及尺寸等因素的限制而都不适合无线传感器网络的使用。无线传感器网络中的传感器节点有成本、能量和体积方面的限制,导致无线传感器网络的时间同步遇到了很多新挑战,研究适合无线传感器网络的时间同步技术在国内外传感器网络研究领域引起了广泛的关注。文章一开始介绍了无线传感器网络的基本理论知识,包括无线传感器网络的组成框架及应用领域等等。接下来阐述了时间同步的概念以及必要性,时间同步算法中性能的评价标准以及存在的挑战。然后对目前现有的无线传感器网络时间同步算法进行分类,介绍了几种经典的时间同步算法并比较各自的优缺点。之后在现有算法的基础上,本文提出一种改进的时间同步算法,将网络分簇并设计同步流程从而节省网络开销,采用在MAC层作时间标记的方法提高网络时间同步精度。利用NS2对改进的算法进行仿真,结果显示该算法相比较于RBS和TPSN算法具有更好的时间同步精度和更低的网络开销。最后搭建硬件平台,将改进的算法应用于实际的传感器网络中,实验结果表明,改进的时间同步算法在能量消耗方面确实具有一定的优势。文章结尾对全文作出了总结并给出了下一步的研究方向。
【关键词】：无线传感器网络 时间同步算法 簇 网络开销 精度
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-14
• 1.1 无线传感器网络的发展11-12
• 1.2 无线传感器网络时间同步12-13
• 1.3 本文主要工作13
• 1.4 本文结构安排13-14
• 第二章 无线传感器网络概述14-19
• 2.1 传感器网络体系结构14-15
• 2.2 传感器网络的特征15
• 2.3 传感器网络的关键技术15-16
• 2.4 传感器网络的应用16-18
• 2.5 本章小结18-19
• 第三章 无线传感器网络的时间同步19-31
• 3.1 影响时间同步的关键因素19-21
• 3.1.1 时间延迟19-20
• 3.1.2 传感器节点的时钟模型20-21
• 3.2 典型时间同步算法介绍21-30
• 3.2.1 RBS时间同步算法21-22
• 3.2.2 TPSN时间同步算法22-24
• 3.2.3 DMTS时间同步算法24-25
• 3.2.4 FTSP时间同步算法25
• 3.2.5 Tiny_Sync和Mini_Sync算法25-26
• 3.2.6 LTS算法26-27
• 3.2.7 其他时间同步算法27
• 3.2.8 各种时间同步算法的比较27-30
• 3.3 本章小结30-31
• 第四章 一种改进的低能耗时间同步算法31-36
• 4.1 算法描述31-33
• 4.2 算法系统模型33-34
• 4.3 算法能量模型34-36
• 第五章 仿真平台介绍及仿真实验36-47
• 5.1 仿真平台介绍36-37
• 5.2 NS2工具介绍37-40
• 5.3 仿真过程40-43
• 5.4 仿真及结果分析43-47
• 第六章 系统在硬件平台上的实现47-60
• 6.1 UCOS Ⅱ移植47-51
• 6.2 STM32F103系列处理器介绍51-52
• 6.3 关键技术52-55
• 6.4 实现流程及框架55-59
• 6.5 小结59-60
• 结论与展望60-62
• 本文总结60-61
• 论文进一步研究方向61-62
• 参考文献62-67
• 攻读学位期间研究成果67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 周贤伟;韦炜;覃伯平;;无线传感器网络的时间同步算法研究[J];传感技术学报;2006年01期

2 刘俊,徐昌彪,隆克平;基于NS的网络仿真探讨[J];计算机应用研究;2002年09期

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本文编号：625369