无线传感器网络时间同步算法研究

无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)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。作为一个新的研究领域,无线传感器网络已经引起学术界和工业界的高度重视,被称为是21世纪最有发展前景的技术之一。 时间同步作为无线传感器网络应用的一项支撑技术,对无线传感器网络的设计和应用都很关键,而传统的同步方法NTP和GPS因复杂度和能量问题、代价及尺寸因素都不适合传感器网络使用。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。 本文在阐述了无线传感器网络基本组成、网络结构和主要特点后,深入分析和总结了现有的一些无线传感器网络同步算法,并对它们的特点进行了评价和对比。在前面的研究基础上,结合TPSN(Timing-sync Protocol for Sensor Networks)算法,为了降低网络同步的开销,提出了一种改进的ITPSN(Improved TPSN)同步算法。利用NS-2网络仿真工具进行仿真模拟,通过与TPSN算法的对比实验,验证了所提出的算法满足精度应用要求,同时节省了通信开销,实现了经济的同步模式。