论文摘要
无线传感器网络集多种技术于一身,如传感器技术、分布式信息处理、嵌入式计算以及无线通信等技术。它提供了新的采集数据的方式,将物理世界与信息世界紧密地融合在一起,改变了人类与自然界的交互方式,提高了认识世界的能力。而准确的时间同步是实现传感器网络自身协议、数据融合、TDMA调度、协调睡眠、定位等的基础。故时间同步是无线传感器网络的一个关键技术和支撑技术。由于无线传感器网络的特点,传统的时间同步算法并不适合无线传感器网络。时间同步成为了无线传感网络的研究热点之一。能量是无线传感器网络的最大局限之一。如何降低能耗是无线传感网络研究中的重要问题,也是无线传感器网络时间同步算法的重要技术要求之一。本文详细介绍了典型的时间同步算法,并对各自的特点进行了分析。在此基础之上,考虑到层次发现阶段能量消耗也不可忽视以及双向报文交换能量消耗大,提出了一种低能耗的时间同步算法—LECTS(Low Energy Consumption Time Synchronization)算法,本算法基于TPSN算法的基本思想,在两个阶段同时进行改进来降低能量消耗。在层次发现阶段利用节点之间的距离来限制部分节点广播,降低数据包的发送;在同步阶段结合单向广播和双向报文交换同步机制,也同样降低数据包的发送。文中对该算法进行了详细阐述及分析了整个同步过程中广播信息包数,然后通过仿真实验进行验证,在广播信息包数、能量消耗、同步精度三个方面与TPSN算法以及改进算法STSP算法进行了对比分析。分析结果表明,LECTS算法能显著地降低无线传感器网络时间同步的能量消耗,延迟了网络的寿命,且节点密度越大,节能越显著。