[发明专利]一种WSN簇型拓扑的链同步时间同步方法

说明书

本发明涉及一种WSN簇型拓扑的链同步时间同步方法，（1）设计分簇算法应用于层次发现阶段，运行层次发现阶段构建簇型拓扑网络，设置不同的簇深度参数值，形成不同的簇型拓扑网络；（2）采用链同步的方法实现簇头间及簇头与簇成员间的同步，若簇头节点间同步，则无条件进行同步；若簇成员节点同步到簇头节点，且当此路径上的中间节点正处于同步状态，则回复拒绝其它节点同步请求的消息；（3）网络中的相邻两个传感器节点均采用双向信息交换机制计算时钟偏差，完成同步。本发明通过将网络分簇且采用链同步的方式实现簇头间以及簇头与簇成员间的同步，可有效弥补随着节点层次数增加，累积误差增加的不足，从而提高同步精度。

技术领域

本发明涉及无线通信以及传感器网络领域，具体涉及一种WSN簇型拓扑的链同步时间同步方法。

背景技术

随着微机电系统飞速发展，无线传感器网络引起了全世界范围的重点关注，而时间同步技术是无线传感器网络的重要支撑技术。传统网络中提出了多种时间同步机制，如NTP(Network Time Protocol)、GPS等，但这些成熟的时间同步技术很难直接向无线传感器网络进行移植，因为NTP协议是针对静态网络的，而传感器网络是动态网络，并且NTP协议需要频繁的交换消息来不断校准时钟频率偏差带来的误差，能量是不受限的，而传感器网络多数节点携带少量的能量，属于低能耗的网络；GPS对环境的要求比较苛刻并且价格昂贵，而无线传感器节点低成本的要求很少会集成GPS模块。因此需要专门研究适用于无线传感器网络的时间同步协议。

目前根据不同的需求，无线传感器网络时间同步算法大致可以分为三类：基于发送者-接收者的时间同步机制、基于接收者-接收者的时间同步机制、基于延迟测量的时间同步机制。这三种机制典型的代表算法分别是RBS(Reference BroadcastSynchronization)、DMTS(Delay Measurement Time Synchronization)、TPSN(Timing-Sync Protocol for Sensor Networks)，基于接收者-接收者的时间同步机制的算法如RBS算法，此算法计算量和同步开销较大，适用于规模相对较小的传感器网络。基于延迟测量时间同步机制的算法如DMTS算法，此算法没有考虑传播延迟的影响，并且没有对时钟漂移进行补偿，同步精度不高。而基于发送者-接收者时间同步机制的算法之一的TPSN是一种容易实施且同步精度较高的时间同步算法，适用于高精度需求的场所。

但是基于发送者-接收者时间同步机制的算法会出现随着节点层次数增加，累积误差增加的问题，这对于大规模的无线传感器网络来说非常不利，会严重影响同步精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种WSN簇型拓扑的链同步时间同步方法，可有效弥补随着节点层次数增加，累积误差增加的不足，从而提高同步精度。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种WSN簇型拓扑的链同步时间同步方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)设计分簇算法应用于层次发现阶段，运行层次发现阶段构建簇型拓扑网络，设置不同的簇深度参数值，形成不同的簇型拓扑网络；

(2)采用链同步的方法实现簇头间及簇头与簇成员间的同步，若簇头节点间同步，则无条件进行同步；若簇成员节点同步到簇头节点，且当此路径上的中间节点正处于同步状态，则回复拒绝其它节点同步请求的消息；

(3)网络中的相邻两个传感器节点均采用双向信息交换机制计算时钟偏差，完成同步；

(4)计算多组全网同步误差之和，得出最优同步值。

进一步的，所述步骤(1)中，设计分簇算法应用于层次发现阶段，具体包括以下步骤:

(11)选择一个节点为根节点并分配层次Level为0，通过根节点启动层次发现阶段；