无线传感器网络时间同步综述

无线传感器在网络应用时要求传感器节点保持时间同步,但传统的时间同步方法并不适用于无线传感器网络。为此,指出设计时间同步协议所面临的问题,对现有无线传感器网络时间同步算法进行总结,分析典型算法对时钟偏差和时钟漂移的处理,并给出进一步的研究方向。     

一种新的动态无线传感器网络中的安全时钟同步算法

提出一种新的动态无线传感器网络安全时钟同步算法DSCS(Dynamic Secure Clock Synchronization).DSCS采用本地广播认证的方案阻止网络外部的恶意节点的攻击 ,同时采用接收冗余的同步报文的方案阻止网络内部妥协节点的攻击,解决了无线传感器网络时钟同步算法中的安全问题,并且适用于动态网络.仿真结果验证了DSCS算法的高效性.     

基于时间戳的无线传感器网络节点时钟同步研究

研究了节点分布具有不连续性的无线传感器网络的时钟同步问题,分析提出了一种基于时间戳的时钟同步算法,对算法的实现及性能进行了实验验证和评估.实验结果表明基于时间戳的无线传感器网络时钟同步算法可以获得毫秒级的同步精度,可以满足无线传感器网络的大多数实际应用.     

WSN中入侵节点检测的节点测距方法

提出基于节点测距的无线传感器网络（WSN）入侵节点检测算法,用于检测无线传感器网络中是否存在外来的伪造节点。该算法运用节点自身的各种传感器进行节点间测距,通过综合分析测距结果保证该算法能成功检测到网络中存在的伪造节点,检测中不需要网络同步时钟和节点位置信息。该算法可适用于不同规模、不同应用的无线传感器网络。通过理论分析和仿真实验验证了该算法在无线传感器网络节点攻击检测中的有效性和可行性。     

基于指数时延的无线传感器网络时钟同步估计

无线传感器网络的时间同步是无线传感器网络的一个重要的研究方向.本文利用时钟偏移量误差的规律性,提出基于指数时延的无线传感器网络时钟同步估计算法.本算法是一种基于发送者同步模型,在DMTS算法的基础上引入指数时延得到的.理论与仿真实验都证明本算法对时钟偏移量的估计是相合的,同时实验还证明本算法比DMTS算法具有更高的精度和稳定性.     

无线传感器网络时钟同步的研究

在无线传感器网络中,时钟同步是十分必要的．有限的电池能量,存储以及带宽限制等传感器固有的特性的存在,导致传统的时钟同步算法不适合无线传感器网络．本文阐述了时钟同步问题和时钟同步的必要性,介绍了一些传感器网络的时钟同步算法,并深入研究了在考虑节点移动的情况下,利用节点的移动来传递时钟信息的思想,模拟证明我们的算法性能良好。     

无线传感器网络时钟同步技术

在无线传感器网络中,时钟同步是一项重要的支撑技术;诸如数据融合、TDMA调度、休眠唤醒节能模式和移动节点定位等应用均需要传感器节点本地时钟保持同步;由于传感器网络一些独特的内在特性,NTP等传统同步技术无法适用于这种新型网络;因此,越来越多的研究者开始关注传感器网络时钟同步协议的研究与设计;通过回顾时钟同步的问题及传感器网络对时钟同步的需求,介绍了时钟的数学模型,并基于该模型讨论了时钟同步的3个重要概念:时钟漂移、时钟偏移和分组的传输延迟;之后简要阐述了3种专门为传感器网络设计和提出的典型传感器网络时钟同步协议.     

基于无线HART网络的时钟同步算法研究

无线HART是一种适用于过程自动化领域的TDMA无线通信网络,全网节点的时钟同步是通信安全、可靠、无冲突的前提。本文首先分析了无线HART通信协议以及IEEE STD 802.15.4标准,并在其基础上设计并实现适用于无线HART通信网络的时钟同步算法。     

一种节约无线传感网能耗的时间同步方法

无线传感器网络的迅速发展,对时间同步提出了更高的要求。针对无线传感网广覆盖、低功耗的特点,如何在保证时间同步精度的情况下尽可能地降低能耗成为一个亟待解决的问题。文中详细分析了无线传感器网络（WSN）中时钟同步技术的种类、特点及其在WSN设计中起的作用,给出了时间同步的技术方案。本方法先对节点建立拓扑结构,采用LEACH分簇算法,结合TPSN算法和RBS算法,在全局范围内做了时间同步。结果显示,该方法比单纯使用TPSN算法和RBS算法有更少的能源消耗,同时具有着接近于TPSN的同步精度。     

基于 ROS 改进算法的无线传感器网络耗能研究

成对广播同步（PBS）是无线传感器网络同步研究的重要协议。无线传感器节点具有体积受限、通信能力有限、存储空间较低、能量有限等特点,对传统的时钟同步协议改进是非常有必要的。因此,研究无线传感器网络的时钟同步算法将具有重要的意义。文章建立在仅接收端（ROS）同步基础上实现范围广阔的网络同步,并且能够在无线传感器网络节点的能耗方向有着不可忽视的作用。通过对单簇网络同步的研究,提出多簇网络同步并对多簇网络同步在无线传感器网络同步中全网成对选择算法（NPA）和基于组的成对选择算法（GPA）做出研究,并且做出了仿真对比。结果显示：在传感器节点数目较少的情况下,NPA 算法与 GPA算法处理消息包数目的性能几乎相同;在网络中传感器节点数目比较多的情况下,GPA 算法明显优于 NPA 算法,信息处理过程中大大减少了消息包数目。最后,对广播同步技术在应用中所出现的问题,提出了基于此算法的新的研究方向。     

大规模无线传感器网络的时间同步方法研究

针对网络构建和应用,给出大规模无线传感器网络的定义及特点.给出时钟模型,并根据时钟模型分析时间同步的误差来源.在分析比较现有偏移补偿同步方法的基础上,提出偏移补偿与漂移补偿相结合的时间同步方案.     

高精度低功耗无线传感器网络时间同步算法

通过对无线传感器网络参考广播同步（RBS）算法的研究,针对RBS多跳算法网络开销大和不能实现全网同步的问题,在基于环形网络拓扑的参考广播环形同步（RBRS）算法基础上,提出一种改进的RBRS （IRBRS）算法.该算法引入可变周期同步法：根据贝叶斯最大后验估计原理,估算出最大相位偏差来决定同步周期,从而减少节点同步次数,并且采用最小二乘线性回归法,周期性拟合时钟偏移.运用Matlab环境进行仿真,仿真结果表明：IRBRS算法同步精度显著提高,并且能量消耗显著减少,更有利于延长无线传感器网络的寿命.     

可变周期的无线传感器时间同步算法

时间同步技术是无线传感器网络应用中的一项关键技术.介绍了几种无线传感器网络的主流同步算法.通过对比,总结了各种算法的优点和限制条件.最后提出了可变周期的无线传感器时间同步算法,该算法利用改进的参考广播同步协议估计时间偏差和速率偏差,并通过估计出来的偏差值动态调整下次同步的周期,达到减少同步次数,节约能量的目的.     

A Filter‐based Clock Synchronization Protocol for Wireless Sensor Networks

Clock parameters in wireless sensors experience slow changes due to low‐cost construction and environmental conditions. In this paper, a filter‐based distributed protocol, called FBP, is proposed to dynamically achieve clock synchronization for wireless sensor networks. The idea of FBP is derived from a first‐order filter which is robust to environmental noises. The proposed protocol is fully distributed, meaning that each node relies only on its local clock readings and reading announcements from its neighbouring sensor nodes. This will allow the proposed protocol applicable to large sensor networks. By applying FBP, the compensated clock skews can be bounded into a small steady‐state error. Numerical simulations show that the proposed protocol yields better performances in both convergence property and synchronization accuracy.     

一种温度自适应无线传感网络时间同步方法

无线传感器网络节点中的廉价晶振极易受到温度、电压、湿度等工作环境因素的影响.节点晶振的这一特性,为室外大规模无线传感器网络时间同步技术带来了两方面的挑战:(1) 过高的通信开销;(2) 精度与能耗之间的不平衡.针对以上问题,提出了一种基于温度感知的、自适应的无线传感器网络时间同步算法.该算法能够依赖本地温度信息对节点时间频偏进行估计及补偿,在保证算法同步精度的同时,降低了网络通信开销.除此之外,提出一种动态同步周期调节机制,使得算法能够根据当前环境温度变化情况对节点同步周期进行动态调节,从而达到了能耗与精度之间的平衡.大量仿真实验结果表明:所提出的时间同步算法可将通信能耗降低至传统同步算法的10%;且在环境温度不断变化的情况下,80%的频偏估计值其误差小于0.5ppm.故,所提出的时间同步方法能够有效地适用于室外环境下部署的大规模无线传感器网络.     

免时间戳交互的无线传感网隐含节点同步参数估计算法

能效是无线传感网(Wireless sensor networks, WSNs)时间同步机制设计时需考虑的一个关键因素. 近年来, 隐含同步和免时间戳同步两种低功耗同步机制备受关注. 前者利用监听方式节省了发送同步信息所带来的能耗; 后者则通过接收端的定时响应, 无需在交互过程中传递时间戳, 减少了能量开销. 将免时间戳同步与隐含同步相结合, 能够进一步降低无线传感网同步功能实施所导致的额外能耗. 但目前免时间戳交互下的隐含节点只能估计时钟漂移, 无法估计时钟偏移. 针对该问题, 提出了一种基于最大似然估计(Maximum likelihood estimation, MLE)的免时间戳同步参数估计算法, 实现对隐含节点时钟漂移和偏移参数的联合估计, 并推导获得了对应估计器的性能界限. 仿真结果验证了所提估计器的有效性.     

Low-complexity time synchronization for energy-constrained wireless sensor networks: Dual-Clock delayed-message approach

Due to the ability of sensor nodes to collaborate, time synchronization is essential for many sensor network operations. With the aid of hardware capabilities, this work presents a novel time synchronization method, which employs a dual-clock delayed-message approach, for energy-constrained wireless sensor networks (WSNs). To conserve WSN energy, this study adopts the flooding time synchronization scheme based on one-way timing messages. Via the proposed approach, the maximum-likelihood (ML) estimation of time parameters, such as clock skew and clock offset, can be obtained for time synchronization. Additionally, with the proposed scheme, the clock skew and offset estimation problem will be transformed into a problem independent of random delay and propagation delay. The ML estimation of link propagation delay, which can be used for localization systems in the proposed scenario, is also obtained. In addition to good performance, the proposed method has low complexity.     

基于无线传感器网络的防盗监测系统设计

无线传感器网络由于自身资源受限,不可能存在一种解决方案适合所有的应用.对无线传感器网络在防盗监测这一类的应用特点进行了总结,提出了在具有该类特征的应用中无线传感器网络宜采取的部署实施方案和物理层与MAC层协议、路由协议、数据采集、节点定位、数据融合、时间同步算法,并在实验环境中进行了验证.为应用特征与此类似的应用提供了解决思路.     

一种低功耗无线传感器网络时间同步算法

间同步对无线传感器网络的应用至关重要,为提高同步精度,多数算法都以较多的消息交换或复杂的计算为代价来达到这一目的,因而能耗较大.为减少时间同步的消息交换开销,节约节点能量,提出了一种简单低功耗时间同步算法,该算法结合了单向广播同步机制和双向成对同步机制,有效利用网络中节点的广播信息,使网络中节点单跳广播域内只有一个下层节点与之进行双向成对同步,从而达到了减少消息开销和节约能量的目的.最后通过仿真验证了该算法的性能.     

一个无线传感网络时间同步模拟器

Time synchronization is a critical middleware service of wireless sensor networks. Researchers have already proposed some time synchronization algorithms. However, due to the demands for various synchronization precision, existing time synchronization algorithms often need to be adapted. So it is necessary to evaluate these adapted algorithms before use. Software simulation is a valid and quick way to do it. In this paper, we present a time synchronization simulator, Simsync, for wireless sensor networks. We decompose the packet delay into 6 delay components and model them separately. The frequency of crystal oscillator is modeled as Gaussian. To testify its effectiveness, we simulate the reference broadcast synchronization algorithm (RBS) and the timing-sync synchronization algorithm (TPSN) on Simsync. Simulated results are also presented and analyzed.