文档介绍：基于无线传感器网络同步技术魏菊锦主要内容 ? WSN 时间同步技术背景?时间同步技术的分类?时间同步技术的应用场合?关键点:时钟模型 WSN 时间同步技术背景?集中式系统与分布式系统–集中式:事件间有着明确的时间先后关系,不存在同步问题–分布式:同步是必需的,只是对同步的要求程度不同?无线传感器网络时间同步–典型的分布式系统–是无线传感器网络应用的基础?需要解决的问题–同步精度–功耗–可扩展性 WSN 时间同步机制的主要性能参数?最大误差:一组传感器节点之间的最大时间差或相对外部标准时间的最大差值。?同步期限:节点保持时间同步的时间长度。?同步范围:节点保持时间同步的区域范围。?可用性:范围覆盖的完整性。?效率:达到同步精度所经历的时间以及消耗的能量。?代价和体积:需要考虑节点的价格和体积。时间同步技术的分类?排序、相对同步与绝对同步–递进关系?排序只能区分事件发生的先后?相对同步:维持本地时钟的运行, 定期获取其他节点的时钟偏?移和飘移,经过换算达到同步的目的。如 RBS 协议?绝对同步:本地时钟和参考时钟保持一致,修改本地时钟。如 TPSN 协议?外同步与内同步–参考源不同,前者参考源为网络外部,如 GPS 。后者参考源为网络内部某个节点的时钟?局部同步与全网同步–同步对象的范围不同时间同步技术的应用场合?多传感器数据压缩与融合–邻近传感节点对相同事件的感知数据需要融合,基于时间戳判断是否同一事件,需要时钟同步?低功耗 MAC 协议、路由协议–不发送数据时,节点处于休眠状态,网络节点的同步休眠需要时钟同步?测距、定位(位置相关报务, LBS ) –距离测量和定位是基于无线电信号的传输时间,时间同步越准确,距离测量也越准确?分布式系统的传统要求–分布式系统的数据库查询,状态等一致性的要求?协作传输、处理的要求–协作传输是基于电磁波的能量累加效应,多个节点以相同的调制解调方式同时发送信号,使得远处的汇集节点能接收到信号硬件时钟模型?基本名词–时间、晶振、时钟( RTC ) –时钟偏移( clock offset ):是指两个时钟瞬时读数的差。晶振计时的时刻与实际时刻的差值,反映计时的准确性– Clock Skew :是指两个时钟的频率差。它可以看作是 Clock offset 的一阶导数。–时间漂移(Clock Drift) :是指时钟频率的变化,反映晶振的稳定性。实际晶振的频率有可能随着外界环境温度、湿度的变化而有所改变。 Clock Drift 可以看作是 Clock offset 的二阶导数。?速率恒定模型–该模型认为频率保持恒定不变,最常用,但不适应环境变化剧烈的场合?飘移有界模型–常用于确定同步误差上下界,频率稳定度常用 ppm (百万分之一) ?飘移变化有界模型–时钟的漂移变化率是有限的。软件时钟模型?软件虚拟时钟?一般是个分段连续、严格单调的函数传统同步: NTP 与 GPS ? NTP :网络时间协议是设计用来在 IP网上使不同设备能维持相同时间的一种同步时间协议,主要是因特网采用的时间同步协议。? GPS :全球定位系统用来提供网络的全局时间同步。