【摘要】：隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種以數(shù)據(jù)為中心的自組織無線網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)密集,數(shù)量巨大且部署在十分廣泛的區(qū)域;網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化,網(wǎng)絡(luò)具有自組織和自調(diào)整的特點(diǎn)。時(shí)鐘同步技術(shù)作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)支撐技術(shù),對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用是至關(guān)重要的應(yīng)用。由于傳感器節(jié)點(diǎn)(本文采用節(jié)點(diǎn))受到能量,成本等因素的限制,傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘同步算法顯然不能滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的要求。因此,在滿足一定的時(shí)鐘同步精度的要求下,設(shè)計(jì)一種高效節(jié)能的傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步算法是本文研究的重點(diǎn)。在這個(gè)新技術(shù)中,對(duì)于需要通過休眠機(jī)制來降低功耗分組網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘同步方法分析,同時(shí)又要保證各設(shè)備協(xié)同工作的網(wǎng)絡(luò)來說,時(shí)鐘同步顯得更為重要,它為系統(tǒng)中的每個(gè)設(shè)備提供正確的時(shí)鐘信息分組網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘同步方法分析,提高系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量和效率。本論文對(duì)IEEE 802.15.4/的協(xié)議棧做了分析,全面深入地對(duì)現(xiàn)存的幾種主要的無線傳感器時(shí)鐘同步算法做了研究分析,總結(jié)了這些算法的優(yōu)缺點(diǎn)。本文重點(diǎn)針對(duì)技術(shù)特點(diǎn),利用技術(shù)中判定兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離的RSSI( ,接收信號(hào)強(qiáng)度指示)參數(shù)選取出節(jié)點(diǎn)單跳通信距離范圍內(nèi)邊緣地帶的節(jié)點(diǎn)作為與下層節(jié)點(diǎn)聯(lián)系的路由節(jié)點(diǎn)。
在單跳通信距離范圍內(nèi)其它節(jié)點(diǎn)僅作為普通節(jié)點(diǎn)(即在同步過程中不起路由功能的節(jié)點(diǎn),僅與其上層的路由節(jié)點(diǎn)達(dá)到同步)。在此基礎(chǔ)上,本文提出了一種減少同步過程中的路由節(jié)點(diǎn)數(shù)量算法,路由節(jié)點(diǎn)之間相對(duì)于路由節(jié)點(diǎn)與普通節(jié)點(diǎn)之間同步過程所需的消息交換次數(shù)要多,從而節(jié)省了時(shí)鐘同步時(shí)所需的信息交換次數(shù),大大降低了同步所需的通信開銷,延長了節(jié)點(diǎn)在同步應(yīng)用中的工作壽命。本文在Linux環(huán)境下,基于開放源代碼的 2軟件,構(gòu)建了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái),對(duì)本文所采用的改進(jìn)算法、TPSN算法和STSP算法進(jìn)行了仿真,給出了三種算法的仿真結(jié)果對(duì)比,改進(jìn)算法的性能得到了成功驗(yàn)證。基于公司的-控制器和BOS(Basic )的基本操作系統(tǒng)搭建了實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái),在平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了本文提出的改進(jìn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步算法,并在自己組建的簡易無線傳感器網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)了時(shí)鐘同步應(yīng)用。在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)過程中作者還設(shè)計(jì)和制作了一個(gè)設(shè)備的UART口與普通PC機(jī)的串口RS-232通信模塊和一個(gè)串口輸入八個(gè)串口輸出的轉(zhuǎn)換器。在文中介紹了該平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法,實(shí)驗(yàn)過程和測試結(jié)果。