无线传感网络的FTSP时间同步算法优化与实现

发布时间:2018-03-16 17:34

  本文选题:无线传感器网络 切入点:NS2 出处:《内蒙古大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:无线传感器网络在环境,军事,医疗等众多行业及领域扮演着愈发重要的角色。而作为其支撑技术之一的时间同步技术,近年来成为科研工作者的探索重点。本文主要是对三种同步机制下的算法进行了原理分析和并对各个性能指标进行了对比,以泛洪时间同步协议(FTSP)为本文的研究重点,在传统的时间同步协议(TPSN)中融入FTSP的核心思想,针对TPSN协议不支持动态网络,能量消耗大且不能有效抵御攻击的缺点进行改进。本文基于TPSN时间同步算法提出一种选取特定区域内节点进行单向广播的方式,接收节点将接收到的若干时间信息的时钟偏移量取加权平均值,然后进行时钟偏移做补偿,并对TPSN时间同步算法动态性能差的缺点进行了改进,加入了时间过滤器保证了时间同步算法的安全性。并在仿真软件上对改进算法的动态性和安全性方面进行了仿真对比,证实了改进算法的可靠性。针对FTSP协议的能耗、安全性的缺点进行改进,在其能耗和线性回归算法上提出了改进方法。通过网络分级策略,定向发送方式,抑制能耗;并添加空闲消耗能量模型,仿真分析了空闲时间在同步过程中的能耗积累;增加时间过滤区间的回归算法,抑制异常节点攻击网络时对时钟偏移的影响,保证算法的安全性。本文分别在仿真软件NS2和硬件平台CC2530上,仿真并测试了改进算法的能耗因素影响和精度。
[Abstract]:Wireless sensor network (WSN) plays an increasingly important role in many industries and fields, such as environment, military, medical treatment and so on. As one of its supporting technologies, time synchronization technology, In recent years, it has become the focus of scientific research workers. This paper mainly analyzes the principle of the algorithms under three kinds of synchronization mechanism and compares each performance index. The focus of this paper is the floodwater time synchronization protocol (FTSP). The core idea of FTSP is integrated into the traditional time synchronization protocol (TPSN). The TPSN protocol does not support dynamic network. Based on the TPSN time synchronization algorithm, this paper proposes a way to select nodes in a specific area for one-way broadcast. The receiving node takes the weighted average of the clock offset of some received time information, then compensates the clock offset, and improves the shortcoming of the TPSN time synchronization algorithm, which has poor dynamic performance. The time filter is added to ensure the security of the time synchronization algorithm, and the dynamic and security aspects of the improved algorithm are compared in the simulation software, which proves the reliability of the improved algorithm. The shortcomings of security are improved, and an improved method is put forward in the aspects of energy consumption and linear regression algorithm. Through network grading strategy, directed transmission mode, energy consumption is suppressed, and idle energy consumption model is added. Simulation analyses the energy consumption accumulation of idle time in the synchronization process, increases the time filtering interval regression algorithm, and suppresses the influence of abnormal nodes on clock offset when attacking the network. This paper simulates and tests the influence and precision of the improved algorithm on the simulation software NS2 and the hardware platform CC2530.
【学位授予单位】:内蒙古大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP212.9;TN929.5

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本文编号:1620945

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