[發明專利]實現無線傳感器網絡時間同步的方法

無效

• 申請號: 200910176914.2
• 申請日: 2009-09-24
• 公開（公告）號: CN101692743A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發明（設計）人: 安竹林;李曉維;徐勇軍;姜鵬;鄭哲
• 申請（專利權）人: 寧波高新區深聯科技有限公司
• 主分類號: H04W56/00
• 分類號: H04W56/00;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明主要涉及信息技術領域，尤其涉及一種實現無線傳感器網絡時間同步的方法。

背景技術

無線傳感器網絡的應用越來越廣泛，針對無線傳感器網絡時間同步所面臨的挑戰-傳輸延遲的不確定性、低功耗、低成本、可擴展性等特點，在無線傳感器網絡領域出現了一些典型的時間同步協議。典型的無線傳感器網絡事件同步協議可分為發送者-接收者同步和接收者-接收者同步兩類。TPSN(TimeProtocol?for?Sensor?Networks)協議是典型的發送者-接收者同步協議，它通過MAC層時間戳技術及雙向報文交換方法來抑制和減小傳輸延遲及延遲不確定的影響。RBS(Reference?Broadcast?Synchronization)協議是典型的接收者-接收者同步協議，除了直接對接收者間的時間偏移進行估算外，它通過對接收者時鐘漂移(clock?skew)進行動態估計來進一步降低同步誤差。在多跳網絡的時間同步協議中，除RBS協議中提出的“時間路由”方法外，具有代表性的工作還有LTS(Lightweight?Tree-based?Synchronization)協議、HRTS(HierarchyReferencing?Time?Synchronization)協議、FTSP(Flooding?Time?SynchronizationProtocol)協議和GCS(Global?Clock?Synchronization)協議。這些典型的時間同步算法側重同步精度和同步能耗的需求。

所述無線傳感器網絡是由傳感器節點組成的分布式系統。節點之間相互獨立并以無線方式通信，每個節點維護一個本地時鐘。本地時鐘的計時信號一般由晶體振蕩器(簡稱晶振)提供。

在實施本發明的過程中，發明人發現由于晶振制造工藝的限制，晶振在運行過程中易受外界因素影響，進而導致網絡中節點的計時速率的偏差，造成了網絡節點時間的失步。因此，時間同步問題是無線傳感器網絡要解決的一個重要問題。

目前，在定位、測距、數據融合、MAC層協議、睡眠調度、路由協議、協作傳輸、數據庫同步等幾乎所有的場合都對時間同步有明確的要求。與傳統的分布式系統的時間同步不同，無線傳感器網絡的時間同步不僅有著高精度的要求，而且還面臨著能耗、可擴展性、無線傳輸不可靠性等新的挑戰。

發明內容

本發明的目的在于提供一種實現無線傳感器網絡時間同步的方法，現有技術由于晶振的影響導致網絡節點時間失步的問題。

本發明所述的一種實現無線傳感器網絡時間同步的方法，包括以下步驟：初始化計數器；啟動計數器，打開中斷，啟動消息隊列；根據收到的數據包修改線性振蕩器的計數值。

本發明所述的實現無線傳感器網絡時間同步的方法通過修改線性振蕩器的計數值達到無線傳感器網絡時間同步的目的，解決了現有技術中，由于晶振在運行過程中易受外界因素影響，進而導致網絡中節點的計時速率的偏差，造成了網絡節點時間的失步的問題。

附圖說明

圖1為本發明具體實施例所述的實現無線傳感器網絡時間同步的方法的流程圖；

圖2為本發明具體實施例所述的實現無線傳感器網絡時間同步的方法中收到數據包的處理流程圖；

圖3為本發明具體實施例所述的實現無線傳感器網絡時間同步的方法中計數器溢出的處理流程圖；

圖4為本發明具體實施例所述的實現無線傳感器網絡時間同步的方法中所述T₀取2T、4T、8T、16T時同步結果的標準差隨d的變化情況；

圖5-7為本發明具體實施例所述的實現無線傳感器網絡時間同步的方法中所述ε分別取1/8、1/4、1/2時，同步結果的標準差隨d的變化情況。

具體實施方式

為使本發明更加清楚明白，以下結合本發明在無線傳感器網絡中的具體實施過程和結果，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

下述實施過程是在基于GAINS-3節點的無線傳感器網絡測試床上實現的。所述GAINS-3節點主要由一個ATMega128單片機和一個CC1000無線收發器組成，同時還有一個串口，負責編程和數據的可靠收發。所有節點的串口均通過串口到以太網的轉換模塊連接到一個以太網中，該以太網中的一個Web服務器負責對節點的編程，向節點發送命令以及接收節點返回的數據。另外，為了同時對所有的節點的時鐘(計數器)進行采樣，所有節點上ATMega128的INT4引腳被連接到一起，該引腳上的下降沿會觸發所有的節點向Web服務器發送采樣結果。