應用于無線傳感網(wǎng)的時鐘同步分布式協(xié)議設(shè)計.pdf

1、隨著近些年具有感知、采集、存儲及處理數(shù)據(jù)，以及無線通信功能的微型、低成本、低功耗、可編程傳感器設(shè)計及制造技術(shù)的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在更多的領(lǐng)域內(nèi)獲得了更為廣泛的應用。而無線傳感網(wǎng)的大量應用都要求網(wǎng)絡(luò)中各傳感器節(jié)點本地時鐘時間要相同，然而低成本的傳感器芯片片上晶振會受其自身及外在因素的干擾而發(fā)生頻率上的漂移，使得網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點本地時鐘之間會產(chǎn)生時間上的偏差，故設(shè)計并實施通信及計算負擔較小的同步協(xié)議有著十分重要的研究意義。本文旨在為各傳感器節(jié)

2、點外部時鐘設(shè)計分布式同步協(xié)議，從而完成整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的時鐘同步。本文在該研究領(lǐng)域內(nèi)的階段性成果如下:
　　1.針對時變的時鐘斜率，建立了物理及虛擬時鐘斜率模型，并基于該模型設(shè)計了時鐘斜率及時鐘時間分布式同步協(xié)議，同時給出了算法中參數(shù)的普適性計算方法。
　　2.通過結(jié)合濾波器及控制器的設(shè)計方法，在建立傳感器節(jié)點外部時鐘模型的基礎(chǔ)上，給出了能實現(xiàn)各節(jié)點外部時鐘時間及時間變化量同時同步的分布式協(xié)議。應用該協(xié)議可使時鐘同步的實現(xiàn)對無線

3、傳感網(wǎng)中節(jié)點晶振頻率的變動、數(shù)據(jù)的量測噪聲、數(shù)據(jù)丟包，以及節(jié)點失效等具有魯棒性。
　　3.本文中的分布式同步協(xié)議主要包括分布式同步算法的設(shè)計及應用算法時通信機制的設(shè)計。算法中的輸入變量從理論上證明是工程上可獲得的，輸出變量也證明是工程上可實現(xiàn)的。所設(shè)計的通信機制使網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點可在不獲取網(wǎng)絡(luò)外部時間的情況下，完成分布式算法的運行;并且，該通信機制能既能應對網(wǎng)路中節(jié)點間同步通信的情況也能處理節(jié)點間為異步通信的情況。從而，保證了該文中分