基于安全性的无线传感器网络时钟同步算法研究

无线传感器网络存储能力不高,导致以往提出的无线传感器网络时钟同步算法的安全性能不高、同步误差较大,现提出基于安全性的无线传感器网络时钟同步算法。基于安全性的无线传感器网络时钟同步系统中的父节点构建无线传感器网络和子节点,子节点通过与父节点进行数据交互,平衡无线传感器网络时钟同步,CC2530芯片将父节点和子节点进行连接。无线传感器网络时钟同步的运算工作在仿真器中完成,传输接口将父节点和子节点的交互信息输出到仿真器,为运算工作提供数据仿真源。安全性调试接口对父节点构建网络结果和时钟同步运算结果进行实时展示。系统对同步安全算法和同步算法语言的设计,较为有效地实现了无线传感器网络时钟同步。经实验验证可知,所提算法同步误差小,安全性能高。     

无线传感器网络延时测量数据的信息熵与不确定性

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算法.在DMTS算法的基础上引入指数时延得到了发送者的同步模型.针对无线传感器网络延迟测量数据处理中掺杂的主观因素不能准确反映客观现实的问题,采用最大熵方法,根据测量数据求取被测量的概率...     

PTN时钟同步技术及应用

时钟同步是分组传送网（PTN）需要考虑的重要问题之一。可以采用同步以太网、IEEE1588v2、网络时间协议（NTP）等多种技术实现时钟同步。同步以太网标准的同步状态信息（SSM）算法存在时钟成环,以及难以对节点跟踪统计的问题。中兴通讯提出了一种扩展SSM算法可以改进时钟同步问题。在时间同步方面,由于NTP的精度还无法满足电信网的需求,仅采用1588v2又会带来收敛时间较慢、在网络负载较重时时间延迟精度容易受到影响等问题。中兴通讯提出了同步以太网基础的1588v2时间传递方案,对提高PTN网络中时间同步的精度起到了较好的作用。     

基于IEEE1588协议的精确时钟同步算法改进

本文详细分析了IEEE1588时钟同步的基本原理,并在此基础上给出一种改进的时间同步方法.该改进的时钟同步算法针对网络传输路径的不对称性引入加权因子,用一定时间窗内的主从时钟偏差样本的算术平均值而不是直接利用主从时钟偏差来调整从时钟,并根据算法的状态改变时间窗N的大小,同时利用方差阈值滤波的方法过滤跳变过大时钟偏差测量值,保证同步算法的稳定性.最后给出Alcatel-Lucent TSS5R系统在实验室的时间性能实验结果.实验结果表明TSS5R时钟同步具有稳定的性能,同步精度达到亚微秒级,可满足PTN产品高精度时钟同步的要求.     

一种基于IEEE1588协议的从时钟自补偿算法

随着网络技术的发展,分布式系统对时间同步的要求越来越高,IEEE1588协议正是为实现精密时钟同步而设计的。本文在系统介绍IEEE1588时钟同步原理的基础上,提出了一种提高同步精度的从时钟频率自补偿算法。该算法在继承IEEE1588协议本身特点的前提下,采用从时钟硬件时钟计时频率自调节的方法解决了每两次PTP同步之间时钟漂移偏差逐步扩大的问题。算法在自行设计的协议栈中进行了验证,测试结果表明,算法的引入有效的提高了同步的精度。     

一种改进PBS的无线传感器网络时钟同步方法SCRT

针对无线传感器网络使用PBS方法进行时钟同步时传感器节点同步范围受限的问题,提出一种改进PBS的无线传感网络时钟同步方法 SCRT。该方法结合发送者-接收者(SR)和仅接收者(RO)两种同步,使得分组成簇网络中簇头节点通过与参考节点交换时钟消息、成员节点根据簇头发送和接收时钟消息内携带的参考时间戳调节本地时钟,从而达到时钟同步。时钟偏移估计、频率偏移估计与计算出的克拉美罗界通过Matlab钟同步方法与PBS方案相比,增大了节点的同步范围、显著降低了整个网络的同步误差且提高了同步效率。     

基于TDMA机制的工业无线网时间同步算法的改进与实现

基于TDMA机制的MAC层接入协议在工业控制网络的实时性保证方面具有极大的优势。然而要保证该机制微秒级的时隙调度,网络中所有的节点必须保持时间同步的高精度。针对现有的一些同步算法并不能完全满足这种高精度时间同步要求的问题,在传统的时间同步算法基础上,添加时钟漂移预测与补偿机制,改进得到一种具有同步精度高、能量消耗低等优点的同步算法--ITR(Improved Wireless Sensor Networks Time Synchronization Algorithm Based On TPSN and RBS),并在RouterBOARD493G路由节点上进行实验测试。实验结果表明ITR同步算法的平均同步误差比传统同步算法降低了约52%。     

ZigBee信标同步算法设计与仿真

由于受到时钟准确性和精度要求的影响,传统网络中的时间同步算法已经不能满足无线传感器网络的要求.根据ZigBee郊术的特点,研究了基于CSMA-CA机制的具有针对性的信标同步算法.给出了相应的算法分析、算法流程,以及在NS2平台中的仿真结果与性能分析,同时给出了在信标网络与非信标网络中的效果对比.     

基于TDMA的工业无线网时间同步算法改进与实现

基于TDMA机制的MAC层接入协议在工业控制网络的实时性保证方面具有极大的优势.然而要保证该机制微秒级的时隙调度,网络中所有的节点必须保持时间同步的高精度.针对现有的一些同步算法并不能完全满足这种高精度时间同步要求的问题,在传统的时间同步算法基础上,添加时钟漂移预测与补偿机制,改进得到一种具有同步精度高、能量消耗低等优点的同步算法——ITR(Improved Wireless Sensor Networks Time Synchronization Algorithm Based OnTPSN andRBS),并在RouterBOARD493G路由节点上进行实验测试.实验结果表明ITR同步算法的平均同步误差比传统同步算法降低了约52％.     

浅析Ad Hoc网络的时钟互同步技术及相关算法

本文首先描述了Ad Hoc网络时钟同步的概念,简要分析了Ad Hoc网络的时钟互同步技术及相关算法.最后,重点讨论了Ad Hoc网络的时钟采样-网络互同步技术及相关算法.     

分簇型无线传感器网络时间同步机制的研究

提出了一种基于分簇型网络结构的时间同步算法。算法的主要思想是通过在簇建立阶段利用LEACH优化算法优化网络拓扑结构,降低网络的跳数,从而降低了时间同步精度由于跳数增加而导致的误差积累,为时间同步算法提供一个良好的网络结构。在LEACH优化算法中,簇首选取机制融入簇首节点的剩余能量和密度因子,并且提出了助理簇首节点用以均衡簇首节点的能量消耗。同时在时间同步阶段,采用双向时间同步机制和单向广播时间机制。实验仿真证明,提出的时间同步算法降低了网路的跳数,提高了时间同步精度,降低了节点的能量消耗,提高了网路的运行时间,具有一定的实用价值。     

Research on Time Synchronization Algorithm of High Precision and Low Power Consumption Based on IRBRS WSNs

Based on the study of RBS algorithm in wireless sensor network, an improved algorithm named RBRS is presented, to solve the time synchronization problem of multi hop networks. On the basis of RBS, the broadcast group and least square linear regression methods were used to realize entire network time synchronization in the algorithm. Synchronization error and overhead with the existing improved BRS are compared in the article. The result shows that the algorithm has certain superiority in many algorithms, which is suitable for light and low power consumption network load. Through an emulation with the matlab software, the result indicates that error accumulation is lower in the optimized algorithm, the synchronization overhead is significantly reduced and can realize the time synchronization of the whole network. A time synchronization algorithm based on RBRS algorithm is proposed for multi-hop and the low power consumption. A variable period synchronization method is introduces in the algorithm: in line with Bias maximum a posterior estimation principle, the maximum phase offset is estimated to determine the synchronization period, which can reduce the number of node synchronization, and with the least square linear regression method, the periodic fitting clock offset. The Simulation in matlab indicate that RBRS algorithm can improve the synchronization accuracy and reduce energy consumption significantly, which is conducive to extend the life of the network.

     

一种基于IEEE1588协议的同步误差修正算法

为了减小网络传输抖动误差对IEEE1588时间同步协议的影响,提高网络授时精度,本文对IEEE1588协议的原理进行了研究,并提出了卡尔曼平滑滤波修正算法。首先,详细分析了影响同步精度的几个因素,依据IEEE1588延迟请求响应机制,分析推导了偏移测量值的噪声模型,并在此基础上对卡尔曼平滑滤波算法进行仿真,仿真中对比滤波前后的同步精度,验证了该设计的可行性和算法的有效性。     

一种基于传播时延修正的网络时间互同步算法

介绍了一种时间互同步算法的基本原理,并通过仿真试验分析了该算法在不同环境下的性能,指出其应用在地理覆盖范围较大的网络中的局限性。为改善该算法在实际应用场景中的性能,提出了一种基于传播时延修正的新策略。仿真结果表明,改进后的时间同步算法在传播时延不能忽略的场景中的性能远远优于原来的算法,其同步精度由原算法的1 ms左右提高到几微秒到几十微秒的量级,在实际工程中具有较高的应用价值。     

基于IEEE-1588的高精度时钟同步系统设计

为提高高速铁路地震预警系统采集设备时间同步精度,本文设计了基于IEEE-1588的网络高精度时钟同步系统。系统利用STM32+FPGA构架搭建硬件平台,在FPGA中利用PLL延迟测量法实现高精度时间间隔测量,时间间隔测量精度达到600ps;利用PHY芯片DP83640获取网络PPS时钟,在STM32中结合卡尔曼滤波与PID算法,实现网络PPS时钟对本地时钟的校正,以及对本地PPS相位校正,最终完成同步系统的软件设计。测试结果表明：本设计时钟同步误差优于3ns,且具备长期稳定性。     

一种自动校时的IEEE 1588v2精确时间同步算法

为解决IEEE 1588 v2单步模式时间同步算法中存在的时间戳不精确和同步报文丢失时误差增大的问题,提出了一种更精确的时间同步算法———自动校时的 IEEE1588 v2时间同步算法( ACTS)。当同步报文丢失时,ACTS算法使用时间偏差的历史均值自动进行校时,并采用时间戳补偿的新机制提高同步精度,从而降低偏差和延时误差,减小了同步误差。仿真结果表明：与IEEE 1588 v2单步模式时间同步算法相比,在同步报文未丢失和丢失的情况下, ACTS的同步误差均值分别至少降低了90.2%和89%。所提算法对于提高IEEE 1588 v2单步模式的时间精度具有促进作用和现实意义。     

基于NS2的TCP全局同步问题模拟

首先分析了全局同步问题产生的原理，并对Ns模拟平台进行了简要说明，以NS2为平台模拟了TCP协议可能造成的TCP全局同步问题，给出了模拟程序代码，并对仿真结果进行了分析。仿真结果表明：TCP协议中的被动式队列管理算法在网络拥塞的情况下易于发生“全局同步”问题，降低了网络利用率。     

基于频偏估计的无线传感器网络时间同步算法

针对无线传感器网络经典同步算法稳定性较差,时钟相偏和频偏联合校正算法存在高开销等问题,提出一种基于频偏估计的无线传感器网络时间同步算法（CSMS算法）。CSMS算法采用低开销相偏和频偏估计方法,提高了成对节点的同步精度和稳定性;结合分层和广播监听构建了同步策略,能够保证算法的稳定性和同步精度,实现了与邻居节点及根节点的同步,同时优化了同步总开销。实验结果表明,CSMS算法能够有效地平衡同步能耗、同步精度及同步稳定性。     

Generating a fault-tolerant global clock using high-speed controlsignals for the MetaNet architecture

Describes a new technique, based on exchanging control signals between neighboring nodes, for constructing a stable and fault-tolerant global clock in a distributed system with an arbitrary topology. It is shown that it is possible to construct a global clock reference with a time step that is much smaller than the propagation delay over the network's links. The synchronization algorithm ensures that the global clock “tick” has a stable periodicity, and therefore, it is possible to tolerate failures of links and clocks that operate faster and/or slower than nominally specified, as well as hard failures. The approach taken is to generate a global clock from the ensemble of the local transmission clocks and not to directly synchronize these high-speed clocks. The steady-state algorithm, which generates the global clock, is executed in hardware by the network interface of each node. At the network interface, it is possible to measure accurately the propagation delay between neighboring nodes with a small error or uncertainty and thereby to achieve global synchronization that is proportional to these error measurements. It is shown that the local clock drift (or rate uncertainty) has only a secondary effect on the maximum global clock rate. The synchronization algorithm can tolerate any physical failure. It will continue to operate correctly on any connected segment of the network, i.e., it can tolerate any number of link and node failures, as long as the network remains connected     

基于时滞不确定Lorenz混沌同步的保密通信

针对一类含保密信息的时延不确定Lorenz混沌系统,提出了基于径向基神经网络的同结构同步控制方案,在混沌系统同步的基础上,有效地恢复出隐藏的多路明文信号。利用神经网络的良好逼近能力对时延Lorenz混沌系统设计鲁棒同步控制器,实现了同步误差的收敛。当同步误差收敛时,混沌系统所传输的隐藏信号则可以正确恢复。仿真结果表明,文章所给出的同步控制器可以在5s内实现时延不确定Lorenz混沌系统同步,并能恢复出多路明文信号。