低开销的无线传感器网络时间同步算法研究.pdf

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1、第41卷第3期计算机科学Vo1．41No．32014年3月ComputerScienceMar2014低开销的无线传感器网络时间同步算法研究姜颖郭淑霞高金乔王洪泊。(河北工业大学廊坊065000)(dk京科技大学计算机与通信工程学院北京100083)。摘要传统的TPSN时间同步算法虽然能快速而高效地同步网络上节点的时间，但是在节点频繁加入和失效的情况下，其效率低下。针对以上不足，提出了一种改进的无线传感器网络时间同步算法——ITPsN。该算法不需要构建网络的拓扑结构，能高效地处理网络中节点加入和节点失效情况下的时间同步。

2、实验结果表明，该算法明显提高了网络的健壮性，在节点密集部署的情况下，减少了节点的能量消耗，从而提高了节点的使用寿命。关键词无线传感器网络，时间同步，低开销，算法中图法分类号TP393文献标识码ALowOverheadTimeSynchronizationAlgorithmforWirelessSensorNetworkJIANGYing1GUOShu-xiaaGAOJin-qiaoWANGHong-bo(HebeiUniversityofTechnology，Langfang065000，China)(SchoolofC

3、omputer＆CommunicationEngineering，UniversityofScience&TechnologyBeijing，Beijing100083，China)。AbstractTraditionalTPSNalgorithmcansynchronizetimebetweennodesquicklyandefficiently，buthaspooreffi—ciencywhennodesjoinandfailfrequently．Thispaperproposedanimprovedtimesync

4、hronizationprotocolforwirelessSensorNetworks—ITPSN．Thealgorithmdoesn’tconstructthetopologyofthenetwork，anditisefficientwhennodesjoinandfailfrequently．Experimentsshowthatthealgorithmimprovestherobustnessofthenetwork，andinthecaseofdensenodesdeployment，reducestheene

5、rgyconsumptiontoimprovethelifeofnodes．KeywordsWirelesssensornetwork，Timesynchronization，Lowoverhead，Algorithm器网络中各个节点的局部时钟都有一定的误差，节点的逻辑1引言时钟会在相互通信中产生漂移，因此网络中观测到的时间或随着技术的不断进步，微小的低功耗器件能够执行感知者时间间隔在不同的节点产生不同的具体值。然而，对于很和通信任务，这预示出现了传感器网络。传感器网络是一种多的网络应用或网络协议来说，在任何时刻，都需要

6、为节点提特殊类型的Adhoc网络，一经出现便得到许多研究人员的高供一个统一的时间表。度重视。在传感器网络中，无线设备(作为网络的节点)聚集本文对无线传感器网络的时间同步机制进行了研究。当在一起组成一种临时的网络，它并不需要其它的网络基础设网络中有节点失效和节点加人时，传统的TPSN算法需要重施。传感器网络不需要路由器等基础设施，节点在该网络中新构建网络的拓扑结构，因此开销比较大。针对此种情况，本通过相互转发消息来进行通信。从消息源点到目标点的通信文提出了改进的TPSN算法-ITPSN。该算法不需要构建网过程是一条消息交换

7、的路径，这是一种典型的多跳通信环境。络的拓扑结构，能高效地处理网络中节点加入或节点失效情作为一类特殊的Adhoe网络，传感器网络有其自身的特点，况下的时间同步。如节点的能源有限、节点部署的密度高、节点的价格低而可靠2相关工作性不高等。由于多传感器网络的诸多限制，使得传感器网络常常被用在复杂的任务上，如环境监测、战场信息收集、紧急在无线传感器网络出现之前就已经对时间同步进行了广救援等等，这些应用可以将现实世界的信息转换为虚拟的计泛的研究。典型的时间同步方式是原子时钟，如GPS(Global算机世界。PositioningS

8、ystem)。由于传感器节点的能耗和价格约束，给正如在其它的分布式系统中一样，时间同步[1在传感器每一个传感器节点安装一个GPS接收器显然是不可行的。网络中仍然是一项非常重要的工作。在计算机网络中，时间此外，GPS卫星信号的接收受到视线的影响，它只能在室外同步给网络中的所有节点提供一个共同的时间表。由于传感应用。由于