无线传感器网络时间同步算法的研究

发布时间：2017-04-27 04:10

  本文关键词：无线传感器网络时间同步算法的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 无线传感器网络是一种特殊的Ad-hoc网络,通常包含大量的低功耗的微型传感器节点,依靠传感器节点之间的相互协作,以无线多跳方式完成通信,网络不依赖任何的固定设施,具有自组织和自管理的特性。这种特殊的组网方式使得无线传感器网络广泛的应用于目标跟踪、关键区域检测、危险环境中的科研开发等领域。然而,无线传感器网络的一些特性,比如能量受限、体积受限等,给网络的时间同步算法设计提出了严峻的考验。本文分别围绕与时间同步相关的安全问题、能量有效问题展开深入研究,提出了适用于动态无线传感器网络的安全时间同步算法和能量有效的无线传感器时间同步算法。 本文的主要工作和创新点归纳如下: 适用于动态无线传感器网络的安全时间同步算法 时间同步技术是无线传感器网络中非常重要的一项基础服务,是实现定位、数据融合、移动目标跟踪等技术的基础。然而由于无线传感器网络自身的特性,使得它的时间同步过程容易遭受恶意节点的攻击。为此,本文提出一种适用于动态无线传感器网络的安全时间同步算法,此算法可以阻止来自网络内外的恶意节点的攻击,并且在一些时间同步的性能参数上都有着比其他时间同步算法更优越的表现。 能量有效的无线传感器网络时间同步算法 与一般的计算网络不同,在无线传感器网络中,能量的有限性是一个尤为突出的问题。同时无线传感器网络是一个面向应用的,需要通过节点之间的协作完成某一特定任务的网络,因此保持全网能耗的均衡来维持网络的连通性是十分重要的。如何节省节点的能量消耗以及如何均衡网络中节点的能量消耗,从而延长整个网络的生命周期,是无线传感器网络研究中面临的首要挑战,也是该领域一个持久的研究热点。本文提出一种能量有效的无线传感器网络时间同步算法,该算法可以节省无线传感器网络时间同步的能量消耗,同时又不影响其他的性能参数。 无线传感器网络硬件试验平台 本文设计和实现了无线传感器网络试验的硬件平台,包括传感器节点、网络适配器以及编程器。并且在此平台基础上,进行了时间同步算法的试验,验证了上述无线传感器网络安全时间同步算法的可行性;另外进行了有关IPv6的一系列试验,验证了该试验平台可以稳定运行于CNGI网络中,成为CNGI网络的一个组成部分。 论文阐述的这些方法和思想都经过了理论分析和仿真实验的验证,证明了其可行性。这些结论可以应用到未来相关产品的开发中,以提高网络的灵活性、有效性和扩展性。
【关键词】：无线传感器网络 时间同步 安全 攻击 本地广播认证 冗余 自适应 能量有效
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-12
• 图表索引12-14
• 第1章 绪论14-28
• 1.1 无线传感器网络概述14-21
• 1.1.1 WSN的简介与发展14-17
• 1.1.2 WSN的特点17-18
• 1.1.3 WSN的应用18-20
• 1.1.4 WSN关键技术20-21
• 1.2 WSN时间同步与相关问题21-25
• 1.2.1 WSN时间同步概述22-23
• 1.2.2 与时间同步相关的问题23-25
• 1.3 论文的背景和意义25-26
• 1.4 论文结构与主要创新点26-28
• 第2章 无线传感器网络时间同步算法的研究与分析28-44
• 2.1 无线传感器网络时间同步的分类28-29
• 2.2 无线传感器网络节点时间校正的几项基本技术29-33
• 2.3 几种经典的无线传感器网络时间同步算法的研究分析33-42
• 2.3.1 参考广播同步算法33-35
• 2.3.2 传感器网络时间同步协议35-37
• 2.3.3 轻量级生成树同步算法37-38
• 2.3.5 延迟测量时间算法38-39
• 2.3.6 泛洪时间同步协议39-41
• 2.3.7 各种算法的比较41-42
• 2.4 本章小结42-44
• 第3章 一种动态无线传感器网络中的安全时钟同步算法44-64
• 3.1 引言44-45
• 3.2 问题提出与相关工作45-46
• 3.3 基于扩散的时钟同步算法(DCS)46-47
• 3.4 适用于动态无线传感器网络的安全时钟同步算法(DSCS)47-56
• 3.4.1 DSCS算法的安全策略47-50
• 3.4.2 DSCS算法描述50-56
• 3.5 DSCS算法的安全性能理论分析56-57
• 3.6 仿真结果分析57-62
• 3.6.1 同步周期58-59
• 3.6.2 同步精度59-60
• 3.6.3 同步比率60-61
• 3.6.4 同步开销61-62
• 3.7 本章小结62-64
• 第4章 能量有效的无线传感器网络时间同步算法(EETS)64-82
• 4.1 引言64-65
• 4.2 分布式系统的时间同步65-66
• 4.3 问题的提出与相关工作66-67
• 4.4 EETS算法67-75
• 4.4.1 两点改进68-73
• 4.4.2 算法同步过程73-75
• 4.5 仿真结果分析75-80
• 4.5.1 平均同步周期随节点数目的变化76-77
• 4.5.2 平均同步误差随节点数目的变化77
• 4.5.3 能量有效性比较77-79
• 4.5.4 安全性79-80
• 4.6 本章小结80-82
• 第5章 无线传感器网络时间同步试验硬件平台82-100
• 5.1 项目背景82-83
• 5.2 项目的总体需求83
• 5.3 无线传感器网络试验的硬件平台83-94
• 5.3.1 传感器节点84-90
• 5.3.2 网络适配器90-92
• 5.3.3 编程器92-94
• 5.4 时间同步算法试验94-95
• 5.4.1 试验条件94-95
• 5.4.2 试验过程95
• 5.5 其他试验95-98
• 5.6 本章小结98-100
• 第6章 结束语100-104
• 6.1 论文的工作总结100-102
• 6.1.1 时间同步算法的分析比较101
• 6.1.2 安全时间同步算法DSCS101-102
• 6.1.3 能量高效的时间同步算法EETS102
• 6.1.4 无线传感器网络时间同步算法试验102
• 6.2 进一步工作102-104
• 参考文献104-114
• 攻读博士学位期间的研究成果与科研项目114-116
• 致谢116-117

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 龙宏波;叶晓慧;谭思炜;;基于精度分簇的无线传感器网络时间同步算法[J];计算机测量与控制;2010年11期

2 徐焕良;刘佼佼;王浩云;何明;;WSN/WSAN中的时间同步算法研究[J];计算机工程与应用;2012年31期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 胡一帆;基于生物协同进化的无线传感器网络路由智能容错机制研究[D];东华大学;2012年

2 包旭;延长无线传感器网络生命周期的相关算法研究[D];长安大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 李桂青;基于分簇的无线传感器网络时间同步算法研究[D];曲阜师范大学;2011年

2 何志业;面向水环境监测的无线传感器网络网关设计[D];杭州电子科技大学;2010年

3 张虎;基于误差修正的无线传感器时间同步协议的研究[D];东华大学;2012年

4 温怀湘;一种新的建立在簇结构上的同步点时间同步算法[D];河北大学;2010年

5 王仁钰;基于簇的无线传感器网络时间同步算法研究[D];中南大学;2012年

  本文关键词：无线传感器网络时间同步算法的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：329886