[發明專利]基于AODV路由協議的無線傳感器網絡按需時鐘同步方法

有效

• 申請號: 201410711128.9
• 申請日: 2014-12-01
• 公開（公告）號: CN104540212B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 郭為民;唐耀華;白焰
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H04W56/00
• 分類號: H04W56/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

本發明公開了一種基于AODV路由協議的無線傳感器網絡按需時鐘同步方法，將時鐘同步算法與AODV協議的路徑發現算法整合可以按照節點自身的需求，實現與目標節點的時鐘同步，時鐘同步不再局限于以全網同步的方式實現；時鐘同步算法基于源節點和目的節點的直接交互進行實現，中間節點不再參與時鐘同步計算，因此可以克服時鐘同步偏差的逐跳累計，提高了多跳時鐘同步的精度；利用中間節點已有的時鐘同步信息，一方面可以實現時鐘同步算法通信開銷的進一步優化，另一方面在拓撲結構快速變化的網絡中，可以加快時鐘同步算法的計算速度，實現節點與目標節點的快速同步，因此該項技術能夠較好的適應拓撲結構快速變化的網絡。

技術領域

本發明涉及監測技術和通信技術領域，尤其涉及一種基于AODV路由協議的無線傳感器網絡按需時鐘同步方法。

背景技術

無線傳感器網絡是由隨機布置在監測區域內的大量傳感器節點通過短距無線通信形成的分布式自治網絡系統。節點間相互協作完成物理信息的感知、采集、傳輸以及其他特定任務。通過基站等設備，無線傳感器網絡還可以與因特網和移動通信網等現有的網絡連接，實現物理目標的遠程監測。無線傳感器網絡從組網到配置、管理和運行都是由傳感器節點相互協作完成，基本不需要人的干預和基礎網絡設施的輔助，因此在實現方式上具有快捷性和靈活性。與傳統的傳感器技術相比，無線傳感器網絡能夠布置在更大范圍的監測區域中，獲取具有更高空間分辨率和更高時間分辨率的數據，因此在軍事、工業、農業、環境監測、醫藥衛生、智能家居和智能交通領域具有廣闊的應用前景。

在無線傳感器網絡這樣的分布式系統中，并沒有全局時鐘來為地理位置分散的傳感器節點提供統一的時間基準，節點對時間的認知來至于各維護的本地時鐘。由于節點本地時鐘的計時速率快慢不一，在同一時刻，不同節點的本地時間值不盡相同。無線傳感器網絡時鐘同步技術是使無線傳感器網絡中各節點對時間的認知達到并保持一致。

無線傳感器網絡的時鐘同步需求來至于兩方面：

1.與數據相關的應用，如數據壓縮融合、測距定位、波束成型以及目標跟蹤等。這一類應用利用數據的時間相關性剔除冗余的數據以減少通信量，或根據采集時間來確定不同節點的數據間的時序關系，以便融合多節點的觀測數據來提取高層次的物理量信息。實現節點的時鐘同步是實施這些應用的前提條件，而且時鐘同步精度會對他們的性能產生關鍵性的影響。

2.與協作相關的應用，如節點周期性睡眠-喚醒調度機制、協作傳輸以及安全協議等。這一類應用利用節點間的協作來優化網絡性能或彌補傳感器硬件功能的不足，這些應用也要求節點間實現并保持時鐘同步。

目前，多數基于無線傳感器網絡的監測系統采用ZigBee協議標準構建，ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網協議。根據國際標準規定，ZigBee技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、高數據速率。ZigBee技術主要適合于主要適用于廣域環境的監測，自動控制和遠程控制等領域，能夠方便的與各種設備集成。

盡管應用ZigBee技術構建無線傳感器網絡具有諸多優勢，但由于其沒有涉及有效的時鐘同步算法，因此基于ZigBee協議構建的無線傳感器網絡中，各傳感器節點采集的數據在時間標記上相對于標準時鐘會有較大的偏差，因此限制了其在高精度時間標記的監測系統中的應用。