具有容错性的洪泛时间同步算法研究

时间同步技术是无线传感器网络的重要组成部分,许多无线传感器的应用都建立在准确同步的基础之上。目前典型的时间同步算法中,洪泛时间同步算法(FTSP)是最为有效的方法,综合考虑了时间同步的精度、功耗、扩展性和鲁棒性等多方面的要求,但在容错能力上还有所欠缺。在原算法基础上运用线性回归的残差分析法来找出节点接收到的异常信息,并进行差错判断,同时对求出的时钟漂移率进行修正。仿真结果表明,改进算法不仅对错误信息具有良好的容错能力,而且在同步精度和稳定性方面都有所提高。

基于编码的洪泛时间同步协议的研究

针对同步信标帧在无线信道中传输时,因错包而影响时间同步精度和生存时间的问题,设计了3种采用不同编码方案的洪泛时间同步协议(FTSP),通过对同步信标帧进行纠错编码,提高包含同步信息数据包的传输可靠性。测试中采用重复码、卷积码以及重复卷积码的FTSP的同步信标帧错误率分别为2.5%、1.3%和1%,与传统FTSP协议6.2%的错包率相比分别降低了59.68%、79.03%、83.87%。测试结果表明,基于编码的FTSP,能够增加同步信息传输的可靠性,进而可在一定程度上提高时间同步精度,延长同步的生存时间。

WSN虚拟骨干构造方法及其洪泛时间同步应用

基于连通支配集构造虚拟骨干网可以大幅度降低无线传感器网络的广播开销和路由操作,分析了TsaiYaopin等提出的连通支配集算法,针对其支配节点可能被多个邻节点覆盖以及闭合环路中支配节点冗余,提出一种改进的连通支配集算法,并构造虚拟骨干网来限制洪泛时间同步协议(FTSP)的洪泛广播。仿真实验结果表明,该算法在通信和计算复杂度不变的情况下支配集尺寸更小,有效地限制了同步过程中的洪泛广播和能量消耗。

煤矿井下WSN容错性时间同步算法的实现

为了提高井下时间同步精度,针对无线传感器网络对节点同步精度要求高、鲁棒性强以及时间同步协议普遍容错性较低的特点,提出一种面向煤矿井下的无线传感器网络容错性时间同步算法。该算法结合煤矿井下结构的特殊性,采用动态选举时间基准节点和避免重复发送策略,增强了网络的可扩展性,对于新加入节点可迅速收敛。在洪泛时间同步协议算法的基础上,利用概率统计学中的残差分析理论改进线性回归算法并进行差错判断,剔除井下异常数据点对拟合曲线的影响,抑制由异常数据导致同步误差的大幅度跳变,提升无线传感器网络(WSN)同步算法的容错性和可靠性。实验证明,该算法可在网络拓扑不断变化的情况下达到一定的同步精度,可保持网络稳定性,满足井下同步精度需求。

无线传感器网络时间同步算法研究

在洪泛时间同步协议的基础上,提出一种层次时间同步协议。该协议采用层次结构机制收集统计网络中每个节点的子节点数,消除叶子节点广播信息数据包的环节。仿真实验结果表明,该协议可以取得与洪泛时间同步协议一样的精确度,且能量消耗仅为洪泛时间同步协议的74%。

基于CC1101的无线传感器网络设计

设计基于CC1101与GPRS的星型无线传感器网络系统,应用基于时分多址TDMA(Time Division Multiple Access)机制的洪泛时间同步协议FTSP(Flooding Time Synchronization Protocol)实现汇聚节点与传感器节点的同步。在该系统中,汇聚节点与传感器节点在TDMA帧的第一时隙采用FTSP进行时间同步,进而保障TDMA机制的实现。同时,汇聚节点通过GPRS网络接入Internet,将传感器节点的监测数据转发至监控中心。实际环境中的测试结果表明,设计的无线传感器网络能实现节点的可靠同步与数据传输。