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1、第30卷第6期西安工业大学学报Vol.30No.62010年12月JournalofXianTechnologicalUniversityDec.2010文章编号:16739965(2010)0656005*无线传感器网络多跳时间同步算法1222侯宏录,杨朋伟,谢矿生,胡民效(1.西安工业大学光电工程学院,西安710032;2.武警西安指挥学院教研部,西安710038)摘要:针对多跳网络中同步误差累积和同步开销大的问题
2、,提出了一种最优拓扑结构的时间同步算法.通过构造最优拓扑结构和在网络节点之间传递时间同步报文来减小累积误差和时间同步开销.借鉴无线传感器网络时间同步延迟测量算法的打时间戳技术进行时间偏差估计来提高时间同步的精度.应用结果表明:在具有33个节点的传感器网络中,相比无线传感器网络时间同步协议算法,该算法的时间同步开销减小了2/3,引起累积误差的关键路径长度减小了1/2.关键词:最优拓扑结构;时间同步;关键路径;无线传感器网络中图号:TP301.6文献标志码:A传统的传感器网络时间同步算法有参考广播结构的方法来减小时间同步过程
3、中关键路径的长同步(ReferenceBroadcastSynchronization,RBS)度,从而实现减小累积误差和减少时间同步开销.[1]算法、无线传感器网络时间同步协议(Timing受到无线传感器网络时间同步延迟测量(DelaySyncProtocolforSensorNetworks,TPSN)算MeasurementTimeSynchronizationforWireless[2][3]法、FTSP(FloodingTimeSynchronizationSensorNetworks,DMTS)算法打时间戳技术的启Protoc
4、ol)算法、基于累计时延统计的传感器网络发,以及研究时间同步报文在传感器网络中的传播[4]数据同步算法以及基于连通支配集的时间同步规律,通过在MAC层进行标记时间戳及应用累计[5]算法.这些算法都采用提高单跳同步精度、采用时延统计方法来进行时延估计,从而及时调整和更最短路径同步以减少跳数,降低多跳误差累积,却正错误的时间包信息,以减小累积误差,进而实现没有充分利用周围节点的时钟信息以降低误差随时间的精确同步.跳数累积的速度.另外这些算法为了提高时间同步文中通过构造最优拓扑结构及时估计的方的精确度,节点之间信息交换的次数比较多,因此法实现
5、了全网节点的时间同步.设计了一种低同步同步开销和节点功耗较大.开销及低累计误差的时间同步算法.基于连通支配集的时间同步算法通过在支配节点之间传递时间同步报文,非支配节点只接收时1传感器网络多跳时间同步算法间同步报文,从而实现时间同步,由于只有支配节算法的基本思想是通过构造拓扑结构和借鉴点发送时间同步报文,该算法大大减少了时间同步DMTS算法的打时间戳技术,在拓扑结构中传递开销,但是,该算法仍然存在着较大的累积误差,在时间同步报文以实现整个网络中节点的时间同步.网络规模较大时这种情况更加明显.1.1相关概念定义为更好的减小累积误差,受到
6、基于连通支配集的时间同步算法的启发,考虑到通过构造最优拓扑定义1(相邻节点)给定图中的两个节点,若*收稿日期:20090505基金资助:国防基础预研项目(B2220061084)作者简介:侯宏录(1960),男,西安工业大学教授,主要研究方向为光电检测技术、智能控制、复杂系统建模仿真及效能评估.Email:hlhou@sina.com.第6期侯宏录等:无线传感器网络多跳时间同步算法561存在一条边连接这两个节点,称它们为相邻节点.在指定的数组中.定义2(节点的度数)一个节点在整个图中∀从区域簇首
7、节点集的第一个元素开始,寻的邻居节点的个数定义为该节点的度数.找后面与它构成一跳联系的所有区域簇首节点,并定义3(相邻节点集)给定图中的一个节点,将这些节点和这个区域簇首节点建立联系.它的所有邻居节点的集合定义为它的相邻节点集.#寻找这个区域簇首节点与它构成二跳联系定义4(区域)给定图中的任意一个节点,它的所有区域簇首节点,求这个节点和它的二跳关系的相邻节点集和它本身的并集定义为区域.节点的共同邻居节点中度最大的一个,用这个度最定义5(一跳联系)对于任意两个节点来说,大节点把这个区域簇首节点和其二跳关系节点建如果其中一个是另一个的邻
8、居节点成立,则称它们立联系.构成一跳联系.∃执行完上面的步骤后,形成了一个网络拓定义6(二跳联系)对于任意两个节点来说,扑结构,将这个拓扑结构中原来构成一跳联系的节如果它们不构成一跳联系,并
