[發明專利]一種無線傳感器網絡的自同步方法

有效

• 申請號: 201310504741.9
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103763765B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 鄭國強;李濟順;傅江濤;李冰;亢丙午;李佩佩;李敏;付磊;侯云山;劉偉;高宏峰;徐素莉
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: H04W56/00
• 分類號: H04W56/00;H04W84/18
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本發明涉及一種無線傳感器網絡的自同步方法，屬于無線傳感器網絡技術領域。?

背景技術

許多傳感器網絡的應用都要求整個網絡節點維持一個相對一致的時間，特別是在目標跟蹤、入侵監測等大規模傳感器網絡的應用中，只有在鄰近節點維持同步的情況下，才能利用多個節點的數據進行融合，才能對移動目標的位置、運動速度等做出判斷和預測；節能是傳感器網絡應用的關鍵問題，在設計網絡的MAC層協議時，從提高能效的角度考慮，全網的時鐘同步也具有重要的節能作用，所以傳感器網絡的全局同步是傳感器網絡應用中的一項重要的支撐技術。?

傳統分布式系統中已經提出了多種網絡時鐘同步協議，但這些協議并不能直接應用于傳感器網絡的時鐘同步。近年來關于傳感器網絡同步問題的研究也取得了一些研究成果，其中參考廣播同步(RBS)、傳感器網絡時間同步協議(TPSN)是公認的兩種基本的同步機制。但在多跳的大規模傳感器網絡中，這兩種協議的的同步誤差隨著節點距離提供標準時間服務的根節點的跳數增加而成正比增大，而且同步過程隨著網絡規模的擴大需要花費更長的時間。?

發明內容

本發明的目的是提供一種無線傳感器網絡的自同步方法，以解決目前無線傳感器網絡的同步機制的同步誤差會隨著節點距離標準時間服務的根節點的跳數增加而增大，且同步過程隨著網絡規模的擴大需要花費更長的時間。?

本發明為解決上述技術問題而提供一種無線傳感器網絡的自同步方法，其特征在于，該自同步方法是以mτ為同步周期，進行m輪自同步，每輪自同步時間為τ，每輪自同步的過程如下：?

1）根據無線傳感器網絡中節點的能量和節點的分布，選舉主節點；?

2）獲取主節點域所有鄰居節點的時鐘，計算出主節點廣播域內的平均時鐘；?

3）以各主節點的時鐘為參考時鐘，從主節點開始以平均傳輸時延和節點能量為基準，選舉擴散節點，并將其擴散至距離主節點最多n跳遠的所有附近節點，n是主節點廣播域內的平均時鐘可以擴散的跳數；?

4）根據節點在每輪同步時間內接收到的主節點平均時鐘同步擴散分組計算新的時間T_new：?

Tnew=[cM(t)‾+dk+L·Tlocal]/(L+1)]]>

其中為主節點廣播域的平均時鐘，d_k為該節點與主節點間的傳播時延，L為該節點接收到的主節點同步擴散分組的個數減1，?

判斷|T_new-T_local|＞δ是否成立，δ為根據節點一輪同步期間的最大漂移和同步要求給定的一個大于0的小數，如果成立，該節點的時鐘就更新為T_new，否則維持本地時鐘T_local不變。?

所述的步驟1）中的選舉的主節點滿足以下兩個條件：?

a.節點當前的剩余能量與節點最初具有的最大能量的比值必須大于所設定的門限值；?

b.節點隨機等待一定的時間在其廣播域內發出一個聲明為主節點的報文，其廣播域內不存在能夠接收到來自不同節點聲明報文的鄰居節點。?

所述的步驟2）計算主節點廣播域內的平均時鐘的過程如下：?

A.主節點廣播啟動時鐘同步分組進行同步；?

B.鄰居節點根據接收到的啟動時鐘同步分組，隨機等待一定的時間后，對主節點的啟動時鐘同步分組進行應答；?

C.主節點根據接收到的應答分組，計算主節點和鄰居節點間的傳播時延；?

D.根據主節點和鄰居節點間的傳播時延和鄰居節點的時鐘時間計算主節點?廣播域內所有節點的平均時鐘。?