TSIC_一种适用于间断性连通传感器网络的时间同步算法_蒋文涛

计算机研究与发展

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｍｕｔｅｒＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｍｅｎｔＩＳＳＮ１０００１２３９ＣＮ１１１７７７ＴＰ　－?　－?

（）：，４８Ｓｕｌ．１３５４０２０１１１一种适用于间断性连通传感器网络的时间同步算法ＴＳＩＣ：

蒋文涛１　吕俊伟１　朱红松２　孙利民２

１２

（）海军航空工程学院控制工程系　山东烟台　２６４００１（）中国科学院软件研究所　北京　１００１９０（ｗｔ１００３＠１６３．ｃｏｍ）ｊ

ＴＳＩＣ：ＡＴｉｍｅＳｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎＡｌｏｒｉｔｈｍｆｏｒＩｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔｌＣｏｎｎｅｃｔｅｄＳｅｎｓｏｒ　　　　　　ｙｇｙ　

Ｎｅｔｗｏｒｋｓ

１１２２

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１２

（）ＤｅａｒｔｍｅｎｔｏＣｏｎｔｒｏｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎＮａｖａｌＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌａｎｄ　ＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔＹａｎｔａｉ，Ｓｈａｎｄｏｎ６４００１　　　　　ｐｆ　ｇｇ，ｙ，ｇ２（）ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏＳｏｔｗａｒｅ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｏＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｉｎ００１９０　　ｆ　ｆｙｆ　ｊｇ１　

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节点的移动或休眠会导致网络出现间断性连通的特点，使摘　要　在一些无线传感器网络应用场景中，

全网节点的时间同步面临着更多的挑战和困难．提出了一种新的时间同步算法Ｔ该算法采用机会ＳＩＣ，同步和预测校准相结合的方式对全网节点进行同步，不需要建立和维护特定的网络拓扑结构，有效解决实验结果表明，了间断性连通传感网中的时间同步问题．ＴＳＩＣ算法可以大幅减少冗余同步信息的数量，在通信开销、同步精度以及同步收敛速度方面具有较好性能．晶振频率；机会同步；预测校准关键词　间断性连通；

中图法分类号　ＴＰ３９３

由于硬件　　无线传感器网络是一个分布式系统，

特性和工作环境的不同，传感器节点的时间往往会偏离标准时间．由于无线传感器网络中的许多功能

１］

，和服务是与时间紧密相关的［为保证网络正常有

序的工作，需要设计有效的时间同步算法对全网节点的时间进行同步．

在一些实际的无线传感器网络应用场景中，需要利用节点的移动性来增大网络的监测范围和能

－－２０１１０７０６　收稿日期：

）；；国家自然科学基金项目（国家“九七三”重点基础研究发展计划基金项目（国家科技重大专项基金项６１０７３１８０２０１１ＣＢ３０２９０２）　基金项目：

）目（２０１０ＺＸ０３００６００７，２０１０ＺＸ０３００６００２０３－－－

１３６

（计算机研究与发展　２增刊）０１１，４８

力．另外，为了提高网络的能量利用效率，通常需要采用休眠调度机制来管理节点的工作状态，以减少然而，节点移动或者休眠会破坏不必要的能量开销．

导致部分节点在一些时段内无法与网络的连通性，

周围节点通信，从而使网络呈现间断性连通的特点．现有的时间同步协议和算法主要针对拓扑结构稳定一些有代表性的协议和算的传感器网络进行设计．

［］［］法，例如ＴＰＳＮ协议２、ＡＣＥＳ算法３、ＰｕｌｓｅＳｎｃｙ

［］４］

、算法［ＧＴＳＰ算法５以及国内研究人员提出的［］［］

均没有考虑节点移ＤＴＳＰ协议６和ＦＴＳ算法７等，

（（）），（）Ｒｔ－Ｒ（ｔｔ２＋Ｈ（０）０）

ｆ０

）其中，和Ｒ（分别表示计数寄存器在ｔ和ｔＲ（ｔｔ０）０

时刻的计数值．由式（得到的硬件时间与标准时２）

）＝Ｈ（ｔ

间存在一定的偏差，需要采用一定的方法对硬件时经过修正后的硬件时间通常称为逻辑间进行修正．时间：

）＝Ｌ（）），（）Ｌ（ｔｔＨ（ｔｔ３＋Ｆ（－Ｈ（０）０）

）其中Ｌ（和Ｌ（表示节点在ｔｔｔ０）０和ｔ时刻的逻辑时间，Ｆ为硬件时间与逻辑时间的映射函数．

在间断性连动或休眠引起的网络间断性连通问题．

通的传感器网络中，如果采用现有的时间同步算法进行同步，部分节点可能在同步算法执行期间无法接收网络中的同步信息而失去同步机会．虽然理论上可以通过增大同步算法的执行频率来应对这一问题，但频繁地执行同步算法不仅会大量消耗节点的能量，还会挤占有限的无线信道资源，影响传感器网络的正常工作．

针对上述问题，本文提出了一种新的时间同步算法Ｔ该算法采用机会同步和预测校准相结合ＳＩＣ，的方式来对全网节点进行同步．机会同步是指同步过程不依赖于特定的网络拓扑结构，利用节点移动预测校准是或休眠唤醒带来的通信机会进行同步；

指节点通过预测自己的硬件时间漂移来校准自己的时间，尽可能与标准时间保持一致．

２　ＴＳＩＣ算法的设计

ＴＳＩＣ算法适用的网络场景如下：Ｓｉｎｋ节点的

位置固定，并配有高精度的时钟；传感器节点配置的时钟精度较低，容易受到环境因素的影响；部分或者并且可以通过硬件或全部传感器节点具有移动性，

软件的方式感知自己的位置信息，节点的移动速度相对较慢；为节省网络的能量，可以 …… 此处隐藏：8367字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……