基于层次结构的无线传感器网络时间同步研究.pdf

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1、j十算机技术及其应用皇苎竺兰兰竺ComputerTechnolofly＆Applications基于层次结构的无线传感器网络时间同步研究诸军。，马娜，吴波，黄薛凌。，徐强，苑广欣(1．国家电网无锡供电公司。江苏无锡214000；2．中国科学院上海高等研究院。上海201210)摘要：结合变电站运维管理的工业现场特点，和无线传感器网络时间同步协议的研究，提出了汇聚节点的双向时间同步定时偏差补偿与传感节点虚拟双向同步相结合的时间同步算法。在网络部署的初期，按照模型布置网关节点和汇聚节点，汇聚节点和传感节点采用不同的时

2、间同步方法。仿真实验表明网络收敛时间和同步精度具有良好性能。关键词：时间同步；TPSN；无线传感器网络；同步精度；网络收敛性；时间戳DOI：10．3969／j·issn．1000-3886．2014．05．012[中图分类号]TN929．5；TP212．9[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2014)05—0033—02AStudyofTimeSynchronizationoftheWirelessSensorNetworkBased0nHierarchyStructureZHUJun，MANa，W

3、UBo，HUANGXue—ling，XUQiang，YUANGuang—xin(1．PowerSupplyCompany，StateGridCorporationofChina，WuxiJiangsu21400，China；2．ShanghaiAdvancedResearchInstitute，ChineseAcademyofSciences，Shanghai201210，China)Abstract：Withrespecttothecharacteristicsofindustrialoperation／ma

4、intenancemanagementofsubstationsandresearchonwirelesssensornetworktimesynchronizationprotocol，thispaperpresentsatimesynchronizationalgorithmcombiningthetimingdeviationcompensationofthebidirectionaltimesynchronizationataggregationnodesandthevirtualbidirection

5、alsynchronizationatsensornodes．Intheearlystageofthenetworkdeployment-gatewaynodesandaggregationnodesarearrangedaccordingtothemodel-andaggregationnodesandsensornodesusedifferenttimesynchronizationmethods．Simulationexperimentsshowthatthismethodhas吕oodnetworkco

6、nvergencetimeandsynchronizationprecision．Keywords：timesynchronization；TPSN；wirelesssensornetwork；synchronizationprecision；networkconvergence；timestampO引言间同步和定时偏差补偿可以提高时间同步精度，同时传感节点的虚拟时间同步，可以减少数据包的发送，加快网络收敛。当有新在电力系统运行中，变电站的日常运维管理承担着变电站的传感节点加入时，只需通过侦听方式获得全局时间和

7、层级信息，运维管理、道闸操作和事故处理等重要工作，为了加强安全管理，简化算法复杂度。可借助无线传感技术实现作业人员的精确定位监控。工业现场应用存在特殊性：设备可能安装在多个相邻的房间，要求协议支2．1系统模型持足够多的传感节点和多跳传输；设备上线时间有一定的同步要在无线传感器网络覆盖范围内，有1个网关节点，个汇聚求；传感节点的功耗尽可能低。针对以上要求，提出了基于层次节点，Ⅳ个传感器节点。网关节点和汇聚节点的位置是根据空间排布通过模型计算出来的，采用有源供电；传感节点按需随意布结构的无线传感器网络时间同步算法。

8、设，采用电池供电，如图1所示。1TPSN算法2003年加州大学网络和嵌入式系统实验室的SaurabhGaner-iwal等人提出双向成对同步方法TPSN⋯(Timing—syncProtocolfor、、SensorNetworks，传感器网络时间同步协议)，其同步思想借鉴传统网络时间同步协议的分层思想，在传感器网络中以自配置方式：F构建分层架构。首先确定每个节点在网络中的级别，然后每