[發(fā)明專利]基于TS/MS的同步協(xié)議優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410203926.0
• 申請日: 2014-05-14
• 公開（公告）號: CN104010360B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳佳品;陳戈;張錚;李振波;唐曉寧;胡壽偉;王維
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H04W56/00
• 分類號: H04W56/00;H04W84/18
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

1.一種基于TS/MS的同步協(xié)議優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：同步節(jié)點n₀先發(fā)送廣播，通知其他節(jié)點開始時間同步，準備就緒后，同步節(jié)點n₀將自己的信息發(fā)送給節(jié)點n_k并記錄下當前時間t₀；

節(jié)點_k接收到同步節(jié)點n₀的信息后，能夠獲得總跳數(shù)zm的具體值，然后節(jié)點n_k記錄下接收到同步節(jié)點n₀的信息的時間t_r，并將時間信息t_r和總跳數(shù)zm作為回發(fā)消息回發(fā)給同步節(jié)點n₀；

步驟2：同步節(jié)點n₀接收節(jié)點n_k發(fā)出的回發(fā)消息，并記錄下接收到回發(fā)消息的時間t₂；

步驟3：以上步驟1和步驟2的收發(fā)過程，再重復(fù)N-1次，得到N組數(shù)據(jù)；根據(jù)該N組數(shù)據(jù)列出矩陣并根據(jù)矩陣調(diào)整節(jié)點n_k的時間值以達到時間同步；

同步節(jié)點n₀與其他節(jié)點仍通過步驟1至步驟3中的方式進行同步，直到全網(wǎng)節(jié)點都完成同步；

其中，TS/MS是指無線傳感網(wǎng)絡(luò)同步算法；

所述步驟2包括如下步驟：

n₀接收到回發(fā)消息，并記錄下接收到消息的時間t₂,通過本次數(shù)據(jù)交互，無論節(jié)點經(jīng)過具體哪一條鏈路，均能夠在最后收到數(shù)據(jù)包后知道途經(jīng)的節(jié)點，通過下式求解節(jié)點n₀與節(jié)點n_k的時間關(guān)系常數(shù)a_0k、b_0k：

t₂＞a_0kt₁+b_0k+t_mr+t_ms…+t_nr+t_ns+t_kr+t_0s

t₀＜a_0kt₁+b_0k+t_mr+t_ms…+t_nr+t_ns+t_kr+t_0s

其中，_mr、t_ms分別是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中經(jīng)過節(jié)點m后的接收時間與轉(zhuǎn)發(fā)時間，t_nr、t_ns分別是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中經(jīng)過節(jié)點n的接收時間、轉(zhuǎn)發(fā)時間；t₁為節(jié)點n_k收到消息的時間，t_kr為節(jié)點n_k收到消息的接收時間，t_0s為節(jié)點n₀的發(fā)送時間；

由于在一次轉(zhuǎn)發(fā)過程中，除同步節(jié)點n₀外，其他節(jié)點均處于同步狀態(tài)，因此其他節(jié)點的接收時間、轉(zhuǎn)發(fā)時間的差距僅在于路由表遍歷時某幾條語句的執(zhí)行時間，可忽略不計，因此認為：

t_mr＝t_nr,n,m∈{1,2,3…}

t_ms＝t_ns,n,m∈{1,2,3…}

故得：

t₂＞a_0kt₁+b_0k+(m+1)t_kr+mt_ks+t_0s

t₀＜a_0kt₁+b_0k+(m+1)t_kr+mt_ks+t_0s

其中，t_ks為節(jié)點n_k的發(fā)送時間；

所述步驟3包括如下步驟：

以上步驟1和步驟2的收發(fā)過程，再重復(fù)4次，得到5組數(shù)據(jù)；根據(jù)該5組數(shù)據(jù)列出矩陣：

t111m1+1m11t121m2+1m21t131m3+1m31t141m4+1m41t151m5+1m51a0kb0ktkrtkst0s<t21t22t23t24t25]]>

t111m1+1m11t121m2+1m21t131m3+1m31t141m4+1m41t151m5+1m51a0kb0ktkrtkst0s>t01t02t03t04t05]]>

其中，t_1i，i＝1,2,3,4,5，表示第i次收發(fā)過程中n_k收到信息的時間，m_i，i＝1,2,3,4,5，表示第i次收發(fā)過程中經(jīng)過的節(jié)點跳數(shù)，t_2i，i＝1,2,3,4,5，表示第i次收發(fā)過程中n₀收到回傳信息的時間，t_0i，i＝1,2,3,4,5，表示第i次收發(fā)過程中n₀開始傳送信息的時間；

由于矩陣的第二列和第五列都是1，能夠得到該矩陣的秩小于5，因此兩組矩陣必有解；利用簡單的QR分解，節(jié)點n₀算出兩個矩陣的解，由兩組解能夠知道a_0k、b_0k、t_kr、t_ks、t_0s5個變量的變化區(qū)間，取其中值即能夠得到這5個變量的估計值；

節(jié)點n₀再發(fā)送一次數(shù)據(jù)給節(jié)點n_k，數(shù)據(jù)中包含a_0k、b_0k、t_kr、t_ks、t_0s這5個變量的估計值，節(jié)點n_k收到數(shù)據(jù)后，列出以下等式：

t_k＝a_0kt₀+b_0k

根據(jù)該等式，調(diào)整節(jié)點n_k的時間值以達到時間同步。