| 【中文题名】 | 无线传感器网络中时间同步的分析研究 |
| 【英文题名】 | The Study of Time Synchronization Protocol for Wireless Sensor Network |
| 【学科专业】 | 检测技术与自动化装置 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-10-9 |
| 【中关键词】 | 无线传感器网络,时间同步,层次结构,RBTSH,参考广播, |
| 【英关键词】 | wireless sensor network,time synchronization,hiberarchy,RBTSH,reference-broadcast, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>无线通信>移动通信>> |
| 【论文摘要】 |
无线传感器网络近年来颇受关注。时间同步是无线传感器网络的一项重要支撑技术，传感器网络的协议设计、网络管理、节点间协作、目标跟踪、数据融合等方面都需要网络中节点的时间保持同步。
在对现有的时间同步机制进行分析和分类比较的基础上，根据消息传输过程中的延迟分解，研究了不同类型时间同步机制的同步误差；在满足一般无线传感器网络时间同步精度要求的前提下，考虑到尽可能节约能源，提出了一种基于层次结构的参考广播时间同步协议(RBTSH协议)；在网络仿真工具NS中设计并添加RBTSH协议模块，设计仿真脚本，从多跳时间同步平均精度和消息传输量两个方面评估RBTSH协议的性能。
RBTSH协议中根据各节点首次接收到的层次发现分组(level-discovery packet)来建立网络中节点的级别，减少洪泛广播带来的能量损耗和网络堵塞；同时该协议通过给每一个父节点确定一个特定的子节点，采用两路消息交换和参考广播的方法实现全网范围内的同步。
研究和仿真实验结果表明：新提出的RBTSH协议能满足无线传感器网络时间同步的精度要求，而且所需的消息传输量少，能够有效地节约能源。所以RBTSH协议适合使用在精... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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ABSTRACT |
5-8 |
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第一章 引言 |
8-12 |
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1.1 研究背景 |
8-9 |
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1.2 研究的目的和意义 |
9-10 |
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1.3 论文的主要工作与篇章结构 |
10-12 |
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第二章 无线传感器网络概述 |
12-20 |
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2.1 无线传感器网络的体系结构 |
12-14 |
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2.1.1 传感器节点结构 |
12-13 |
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2.1.2 传感器网络结构 |
13-14 |
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2.2 无线传感器网络的关键技术 |
14-17 |
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2.2.1 网络通信协议 |
14-15 |
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2.2.1.1 MAC层协议 |
14-15 |
|
2.2.1.2 路由协议 |
15 |
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2.2.2 网络管理技术 |
15-16 |
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2.2.2.1 数据管理和处理 |
15-16 |
|
2.2.2.2 网络安全 |
16 |
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2.2.3 网络支撑技术 |
16-17 |
|
2.2.3.1 网络节点定位技术 |
16-17 |
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2.2.3.2 时间同步技术 |
17 |
|
2.3 无线传感器网络的应用领域 |
17-20 |
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2.3.1 军事应用 |
17 |
|
2.3.2 环境科学 |
17-18 |
|
2.3.3 医疗健康 |
18 |
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2.3.4 空间探索 |
18 |
|
2.3.5 其他方面 |
18-20 |
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第三章 无线传感器网络时间同步机制 |
20-32 |
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3.1 无线传感器网络时间同步机制的性能指标 |
20-21 |
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3.2 现有无线传感器网络时间同步机制的分类 |
21-30 |
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3.2.1 基于接收者和接收者的时间同步机制 |
21-23 |
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3.2.1.1 RBS时间同步机制 |
21-22 |
|
3.2.1.2 Adaptive RBS时间同步机制 |
22-23 |
|
3.2.2 基于发送者和接收者的双向时间同步机制 |
23-28 |
|
3.2.2.1 TPSN时间同步机制 |
24-25 |
|
3.2.2.2 LTS时间同步机制 |
25-26 |
|
3.2.2.3 Tiny-Sync和Mini-Sync时间同步机制 |
26-28 |
|
3.2.3 基于发送者和接收者的单向时间同步机制 |
28-30 |
|
3.2.3.1 DMTS时间同步机制 |
28-29 |
|
3.2.3.2 FTSP时间同步机制 |
29-30 |
|
3.3 现有无线传感器网络时间同步机制的对比分析 |
30-32 |
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第四章 无线传感器网络时间同步协议的误差分析 |
32-38 |
|
4.1 消息传输延迟分解 |
32-33 |
|
4.2 典型时间同步算法的误差分析 |
33-38 |
|
4.2.1 TPSN算法的误差分析 |
34-35 |
|
4.2.2 RBS算法的误差分析 |
35-36 |
|
4.2.3 DMTS算法的误差分析 |
36-38 |
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第五章 无线传感器网络时间同步协议— RBTSH协议 |
38-60 |
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5.1 RBTSH协议 |
38-40 |
|
5.1.1 RBTSH协议的执行过程 |
38-39 |
|
5.1.2 RBTSH协议单跳同步的基本原理 |
39-40 |
|
5.2 RBTSH协议的误差分析 |
40-41 |
|
5.3 RBTSH协议的仿真实验及结果 |
41-60 |
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5.3.1 仿真工具NS |
41-46 |
|
5.3.1.1 NS原理概述 |
41-43 |
|
5.3.1.2 NS构件库 |
43-46 |
|
5.3.2 RBTSH协议模块的设计和实现 |
46-54 |
|
5.3.2.1 RBTSH协议分组头的设定 |
46-47 |
|
5.3.2.2 RBTSH协议中C++和 OTcl间的接口模块 |
47-48 |
|
5.3.2.3 RBTSH协议中的command方法实现 |
48-49 |
|
5.3.2.4 RBTSH协议模块中的发送和接收实现 |
49-52 |
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5.3.2.5 编译新添模块的辅助工作 |
52-54 |
|
5.3.3 仿真实验以及结果分析 |
54-60 |
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第六章 总结与展望 |
60-62 |
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6.1 总结 |
60 |
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6.2 展望 |
60-62 |
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参考文献 |
62-64 |
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攻读学位期间发表的学术论文 |
64-66 |
|
致谢 |
66 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.354867 |
