WSN地时间同步技术研究综述.doc

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1、WSN的时间同步技术研究综述***（*********）摘要：无线传感器网络（WSN）是一种大规模、无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络[1]，因为WSN在物理上的分散性，加上其他因素的影响使得本地时钟与全局时钟存在失步。时间同步技术是无线传感器网络技术研究的一个重点容，它不仅是无线传感器网络各种应用正常运行的必要条件，并且还直接决定了其他服务的质量。近年来有很多研究者提出了各种时间同步机制，本文旨在介绍这些机制及WSN的时间同步技术的发展历史和研究现状，并提出自己的对未来发展方向的见解。关键词：无线传感器网络时间同步Researchoftimesynchroni

2、zationforWSN***(*********)Abstract:Wirelesssensornetwork(WSN)isalarge-scale,wireless,selorganization,multiple-hops,Non-partitioned,noinfrastructuresupportnetwork.BecausetheWSNinphysicaldispersionandsomeotherfactorsmakelocalclockoutofsynochronywithglobalclock.Timesynchronizationtechnologyisa

3、keypointintheresearchofwirelesssensornetworktechnology,itisnotonlynecessaryfornormaloperationofwirelesssensornetworkapplications,andalsodirectlydeterminethequalityoftheotherservices.Inrecentyears,manyresearchershaveproposedvarioustimesynchronizationmechanism,Thisarticleistointroducethosemec

4、hanismandthedevelopmentoftimesynchronizationtechnologyofWSNandputforwardofthefuturedevelopment.Keywords:WirelessSensorNetworktimesynchronization1.引言无线传感器网络（WSN）是一种起步较晚但发展迅速多的分布式系统。在这种网络模型中，各节点相互独立并以无线的方式进行通信，由于各节点都采用一个自己的本地时钟模块进行计时，而这种计时模块的计时功能一般由晶体振荡器提供，各节点晶振频率的误差以及初始计时时刻的不同会导致彼此本地时钟无法同步[2

5、]。即使各个节点在初始时刻达到时间同步，但是由于外界环境温度、电磁干扰等的影响仍旧会导致各个节点的时钟产生偏差。因此，为了维护节点件本地时间的一致性，必须另外进行时间同步操作。时间同步就是通过对本地时钟的某些操作，达到为分布式系统提供一个统一时间标度的过程。时间同步在无线传感器网络占有至关重要的作用。例如，在进行远距离信息传输时，由于无线传感器网络节点传输功率的限制，因此与远方基站进行通信，可能会因为能量的衰减使得通信中断，所以需要进行协作传输，即网络多个节点同时向远方基站传输相同的信息，使能量叠加，远方基站就会接收到一个瞬时功率很强的信号，这种协作传输方式就可以很好的解决远

6、距离传输问题。但要实现这种协作传输，我们首要解决的问题就是时间同步，否则信号不但无法累加反而会相互干扰。同样，在测距定位应用中，时间同步也非常重要。一旦网络中的节点在时间上是同步的，我们就可以很容易测算出传播时间，再加上波的传播速度，我们可以很容易的确定所需的距离信息。因此，时间同步的精度直接决定着测距定位的准确性。此外，时间同步在诸如多传感器数据压缩与融合、低功耗MAC协议等方面也有重要作用。影响时间同步不确定性的因素一般分为：发送时间、访问时间、传送时间、传播时间、接收时间、接受时间。[3]发送时间传送时间访问时间传播时间接受时间接收时间图1报文传输延迟2.时间同步技术2

7、.1典型的时间同步技术最早出现的时间同步协议是由2002年12月ELSONJ提出的RBS协议[4]，该协议用像广播的方式向很多接收者发送参考报文，接收者们记录下接收到该报文的本地时刻，然后接收者们交换他们记录的时刻并计算差值，该差值就是接收者之间的时间偏移。然后采用基于速率恒定的时钟模型对节点间的时钟偏移进行补偿。之后伯克利英特尔实验室的SuPing提出单向同步算法DMTS[5]，该算法通过发送者向接收者提供发送时刻，接受者通过本地接收时刻及报文处理和发送时间延迟等参数修改自己的本地时间。另外UCLA的