无线传感器网时间同步算法的比较

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无线传感器网络时间同步方法研究

无线传感器网络时间同步方法研究随着物联网技术的快速发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）已经成为实现智能化、自动化和联网化的重要要素之一。

在WSNs中，时间同步是一项关键技术，它可以确保网络节点之间的时间一致性，从而实现数据的准确收集和处理。

本文将探讨无线传感器网络时间同步方法的研究，包括时钟同步协议和时间误差补偿方法。

一、时钟同步协议时钟同步协议旨在使WSNs中的节点能够在一个全局共享的时间轴上保持一致。

常见的时钟同步协议包括以下几种。

1.1 Berkeley算法Berkeley算法是一种分布式时钟同步算法，它通过选举一个特殊节点作为时间服务器来实现同步。

该算法将网络节点分为两类：时间服务器和普通节点。

时间服务器通过周期性地向所有普通节点广播时间信息来同步网络。

普通节点根据接收到的时间信息调整自己的时钟。

由于该算法采用分布式的方式，节点之间的通信开销相对较小，适用于大规模的WSNs。

1.2 RBS算法RBS（Reference Broadcast Synchronization）算法是一种基于参考广播的时钟同步算法，通过以广播方式将时间信息传播给其他节点来实现同步。

该算法先选举一个特殊节点作为参考节点，该节点拥有一个精确的时钟源。

参考节点周期性地广播时间信息，并且其他节点在接收到广播后根据参考节点的时间信息进行时钟的调整。

RBS算法适用于小规模的WSNs，但对网络中的通信开销较大。

1.3 FTSP算法FTSP（Flooding Time Synchronization Protocol）算法是一种基于洪泛方式的时钟同步算法，它通过广播方式将时间信息传播给所有其他节点。

FTSP算法基于对跳数的计算来估计节点之间的时钟差，并通过协调函数来调整时钟。

由于该算法采用全节点通信的方式，能够实现较高的同步精度。

二、时间误差补偿方法时间误差是指节点自身时钟与参考时间的差值，由于节点硬件等原因，时钟会存在一定的误差。

无线传感器网络中的时间同步算法研究

无线传感器网络中的时间同步算法研究随着物联网技术的不断升级和应用的不断推广，无线传感器网络作为物联网的重要组成部分发挥着越来越重要的作用。

无线传感器网络中的时间同步算法是保障网络正常运行的关键，因此，其研究具有重要意义。

本文将从无线传感器网络的背景出发，介绍时间同步算法的作用与优势，接着分析目前时间同步算法中存在的问题，并提出针对这些问题的改进方向。

一、背景介绍随着无线传感器网络的兴起，其应用场景逐渐扩大，包括环境监测、智能交通、农业监测等众多领域。

这些应用场景对传感器节点的时间同步要求越来越高，因为节点之间的通信和协作需要一个统一的时间基准。

时间同步算法在无线传感器网络中的作用变得尤为重要。

二、时间同步算法的作用与优势时间同步算法在无线传感器网络中的作用主要体现在以下几个方面：1. 数据一致性：时间同步可以确保节点在相同的时间基准下进行数据采集和传输，保证数据的一致性和可靠性。

2. 节能优化：时间同步可以协调节点的工作节奏，避免节点在不同时间段无意义地工作，从而有效节约能源。

3. 网络拓扑优化：时间同步可以帮助无线传感器网络维持一个合理的网络拓扑结构，减少网络冲突和数据丢失的可能性。

三、时间同步算法存在的问题目前，时间同步算法在无线传感器网络中仍然存在一些问题，主要有以下几点：1. 算法准确性不高：由于节点之间的通信延迟、时钟漂移等因素的存在，当前的时间同步算法往往无法达到较高的准确性要求。

2. 能耗问题：当前的时间同步算法中，节点通常需要不断地广播和接收时间同步信息，这会消耗大量的能量。

3. 网络规模限制：当前的时间同步算法在大规模网络中的可扩展性较差，传感器节点数量的增加会导致时间同步误差的增加。

四、改进方向与展望为了解决以上问题，改进时间同步算法成为当前研究的重要方向。

针对当前存在的问题，可以从以下几个方面进行改进：1. 高准确性算法设计：研究人员可以尝试设计更为准确的时间同步算法，考虑节点间的通信延迟和时钟漂移等因素，并利用数学模型对其进行优化。

无线传感器网络的时间同步算法分析

无线传感器网络的时间同步算法分析作者：邓智何明飞刘拿来源：《无线互联科技》2015年第14期摘要：当前移动通信领域对于无线传感器网络的研究正在逐渐加深，时间同步技术是WsN应用中的支撑技术，是无线网络传感器网络研究中的重中之重。

然而传统的同步方法NTP和GPS因为尺寸、代价、能量问题、复杂度等因素并不适用于传感器网络，而且传感器网络自身的体积与能量受限等特点给时间同步计算也增加了一定的难度，为了使无线传感器网络的应用潜力得到最大限度的发挥，对时间同步技术的研究就显得尤为必要。

文章从无线传感器网络时间同步和相关问题入手，重点介绍了影响时间同步的关键因素、无线传感网络节点时间校正的几项基本技术以及具体的计算方法。

关键词：无线传感器网络；时间同步；算法分析；节点1无线传感器网络时间同步和相关问题1.1 WSN时间同步概述统一的时间对于大多数的无线传感器网络的应用来讲是非常重要的，无线传感器网络的许多方面都对时间同步有着明确要求，例如与用户的交互、对未来行动的协调、加密和验证方案、数据库的查询等等。

如果网络中节点的时间不能保持同步的话，就不能正常处理节点信息，不能进行数据的融合；不能测量定位信号发出和到达时间差异，不能够对节点进行定位；另外，网络中节点的状态是在睡眠、空闲、活动等状态中切换的，需要有统一的时间来保障节点状态的切换连贯一致；而节点之间的通信需要由每个节点分配时间槽来完成，这也是需要时间保持统一的。

总之，只有保持统一的物理时间，才能依据无线传感器的测量数据进行有效的事实推断。

1.2 WSN时间同步的要求无线传感器网络应用的多样化，对于时间同步的需求同样也会多样化，主要体现在对时间同步的可用性、范围、寿命、精确度、能量开销等方面。

但是传感器网络有自身要求动态自适应性、要求可扩展性、能量有限等局限性，这对于时间同步的时间都会起到阻碍作用。

在设计传感器网络的时间同步机制时，需要考虑其扩展性、稳定性、鲁棒性、收敛性、能量感知等方面，另外还要保证时间同步机制的最大误差、同步期限、同步范围、可用性、效率、代价和体积等主要性能参数的实现。

无线传感器网络分层时戳比较同步法

材料的限制，存在一定的偏移和漂移，某些信息也要求一个统一、精确的时戳，因此时间同步技术成为了ＷＳＮ的关键技术之一。现有的典型时间同步算法大致分为三类：基于接收者 —— 接收者同步，ＲＳ和Ａａｔｅ如Ｂ¨ ｄｐｉｖ
摘
要：时间同步技术是无线传感器网络的关键技术。针对无线传感器网络的低功耗、资源有
限的特性，在分析一种时戳比较同步法的基础上，提出了一种侧重于节点时钟自准的分层时戳
比较同步法。具体阐述了点点同步和层与层之间的同步机制，同时提出通过估计时钟漂移参数从而降低同步次数，减少功耗和流量消耗。关键词：无线传感器网络；时间同步；功耗；时戳比较
ＲＳ２；于成对同步，ＴＳ；于发送者 —— ＢＬ基如ＰＮ基接收者同步，ＤＳ和ＦＳ算法。纵观这些如ＭＴＴＰ
算法，发现这些算法中的同步发起方大多按照一会
ｓａｔｍｐｓ
０引言
无线传感器网络在信息的采集、传递、交换、处
理的环节中，间是个必不可少的信息要素。但是，时
这个过程实际上浪费了不少能量，些能量从量上由于工艺和
２１年第４００期
中图分类号：Ｐ９Ｔ３３文献标识码：Ａ文章编号：０９—２５（００００００１０５２２１）４— ０７— ４

无线传感器网络中的时间同步技术研究

无线传感器网络中的时间同步技术研究随着无线传感器网络的发展，时间同步技术成为了一个重要的研究方向。

在无线传感器网络中，各个传感器节点需要采集周围环境的信息，并将这些信息通过无线信号传输给网络中的其他节点或基站。

为了保证数据的准确性和节点之间的协同工作，需要使节点的时钟保持同步。

时间同步技术的研究可以分为两个方面：硬件时钟同步和软件时钟同步。

硬件时钟同步主要是通过硬件技术保证节点间时钟的同步，常见的方法包括GPS同步、IEEE1588同步等。

GPS同步是通过接收卫星信号来进行时钟同步的一种方法，能够提供非常精确的时间同步，但是其成本较高，不适合大规模应用。

IEEE1588同步则是通过网络上的时间同步协议来进行时钟同步，能够提供较高的同步精度，但是需要合适的硬件支持。

软件时钟同步则是通过软件算法来实现时间同步的方法，其中最常见的方法是基于时间戳的同步算法。

基于时间戳的同步算法是一种较为常见的无线传感器网络时间同步方法，其基本思想是通过记录节点在发送或接收数据时的时间戳来同步各个节点的时钟。

该算法的优点在于实现简单，能够实现比较高的同步精度。

其具体实现方法包括两个阶段：节点间的时间戳同步和主节点的时钟同步。

节点间的时间戳同步是指在网络中的各个传感器节点之间实现时间同步。

在时间戳同步的过程中，节点之间会相互发送网络包，包含有发送者的时钟信息和接收者的时钟时间戳。

接收者接收到网络包后，根据包中的时钟信息计算出发送者的时钟时间戳，并记录下来。

通过多次通信，每个节点都会得到其他节点的时钟时间戳信息，并计算出自己的时钟偏移量和时钟漂移量。

其中时钟偏移量是指本节点时钟与其他节点时钟之间的相对偏移，时钟漂移量则是指本节点时钟与其他节点时钟之间的相对变化速度。

主节点的时钟同步则是指在网络中选择一个作为参考的主节点，并将其他节点的时钟同步到该节点的时钟。

在主节点的时钟同步过程中，主节点会广播时间同步包，包含有自身时钟时间戳和计算好的时钟偏移量和时钟漂移量。

无线传感器网络的时间同步与时钟校准方法

无线传感器网络的时间同步与时钟校准方法无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由大量分布在空间中的无线传感器节点组成的网络系统。

这些节点可以通过无线通信互相连接，协同工作以完成各种任务。

在无线传感器网络中，时间同步和时钟校准是非常重要的问题，对于网络的性能和可靠性有着直接的影响。

时间同步是指在无线传感器网络中，使得各个节点能够按照相同的时间标准进行操作。

这样可以实现节点之间的协同工作，提高整个网络的效率。

而时钟校准则是指将每个节点的本地时钟与全局时间进行校准，以保证节点之间的时间一致性。

目前，有许多时间同步和时钟校准的方法被提出和应用于无线传感器网络中。

其中，最常用的方法之一是基于时间戳的同步方法。

该方法通过在数据包中添加时间戳的方式，使得接收节点可以获取发送节点的发送时间，从而实现时间同步。

然而，由于无线传感器网络中节点的能源和计算能力有限，时间戳同步方法往往会带来较大的能耗和时延。

为了解决时间戳同步方法的问题，一些新的同步方法被提出。

其中之一是基于声波的同步方法。

该方法利用节点之间的声波通信，在网络中广播时间信号，从而实现时间同步。

由于声波传播速度较慢，节点之间的距离可以忽略不计，从而减小了能耗和时延。

此外，基于声波的同步方法还可以提供更高的精度和稳定性，适用于一些对时间要求较高的应用场景。

除了时间同步，时钟校准也是无线传感器网络中的重要问题。

时钟校准的目的是使得每个节点的本地时钟与全局时间保持一致，以避免时间误差对网络性能的影响。

目前，常用的时钟校准方法有两种：硬件校准和软件校准。

硬件校准是通过使用高精度的时钟源来校准节点的本地时钟，例如GPS信号。

然而，由于硬件成本较高，硬件校准方法在实际应用中并不常见。

相比之下，软件校准方法更加灵活和经济。

该方法通过网络中的节点之间相互协作，根据时间同步的结果来校准本地时钟，从而实现时钟的校准。

总的来说，无线传感器网络的时间同步和时钟校准是保证网络性能和可靠性的关键问题。

关于无线传感器网络的时间同步技术探究

关于无线传感器网络的时间同步技术探究无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）是由大量分布在空间中的无线传感节点组成的自组织、自适应的网络系统，它们可以感知、控制、处理和通信。

由于无线传感器网络中的节点大多是由电池供电的，节点之间的通信和定位等操作需要耗费大量的能量，因此能源是无线传感器网络中的一个关键问题。

在无线传感器网络中，为了实现网络的正常运行和协调工作，各个节点需要保持时间同步，以便协调节点之间的通信和数据处理。

时间同步技术是无线传感器网络中的重要研究方向之一，它主要解决无线传感器网络中各个节点间的时钟同步问题，以确保网络中各个节点的时间都是一致的。

时间同步技术对于无线传感器网络中的数据处理、事件协调、能源管理等方面都具有重要的意义。

在本文中，将探讨关于无线传感器网络的时间同步技术的研究现状和发展趋势，并分析其在实际应用中存在的挑战和解决方法。

无线传感器网络中的时间同步技术可以分为两大类：基于内部时钟和基于外部时钟的时间同步技术。

基于内部时钟的时间同步技术是指通过网络内部的通信和消息传递来实现节点之间的时间同步；而基于外部时钟的时间同步技术则是指通过外部时钟源（如GPS卫星）来为网络中的节点提供统一的时间基准。

具体的时间同步技术包括：全局时间同步和局部时间同步、基于时戳和基于握手等。

在无线传感器网络中，由于节点之间的通信具有不确定性和随机性，导致了节点之间的通信延迟和时钟漂移，因此要实现时间同步需要解决一系列技术难题，包括通信延迟补偿、时钟漂移校准、误差估计和误差补偿等。

目前，常见的时间同步算法有：Reference Broadcast Synchronization（RBS）、Timing-Sync Protocol for Sensor Networks（TPSN）、Flooding Time Synchronization Protocol（FTSP）等。

关于无线传感器网络的时间同步技术探究

关于无线传感器网络的时间同步技术探究无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）已经被广泛应用于环境监测、农业、医疗等各种领域。

在WSN中，时间同步技术是一个关键性问题，它可以用来进行协调和通信的时间戳比较，从而实现更加精确和高效的数据传输和计算。

在无线传感器网络中，每个无线传感器节点都是独立的，因此它们之间的时钟并不同步。

如果任意两个传感器节点都有各自不同的时间，那么将导致数据的混乱和错误。

例如，当我们通过两个传感器节点来测量某个事件的时间差时，如果两个传感器节点时间并不同步，测量结果就没有意义。

因此，时间同步技术对于无线传感器网络的应用非常重要。

在传感器网络中，有两种不同的时间同步技术：硬件同步和软件同步。

硬件同步指的是通信设备可以使用精确的外部参考将其时钟与其他通信设备同步，例如使用GPS（全球定位系统）信号来同步设备的时钟。

软件同步是指通过网络通信来达到时间同步，即在网络中通过时间同步协议来协调各个传感器节点之间的时钟。

常见的时间同步协议有以下几种。

1.NTP （网络时间协议）NTP是一种广泛应用的时间同步方案，它能够同步网络中的各个设备的时钟。

通过NTP，设备可以通过互联网或专用网络接收时间同步信息。

NTP通过将设备的时钟与网络中已知的参考时钟进行比较，调整设备的时钟，从而实现设备之间的时间同步。

3.TDDS （时态分布式同步协议）TDDS是一种分布式的时间同步协议，是基于时态理论的一种时间同步算法。

TDDS能够在传感器节点之间高效地同步时间，具有高精度、高可靠性、易于实现和灵活性等优点。

TDDS采取分布式同步方式，节点之间的同步通过消息传递实现，克服了中心节点同步方式的单点故障问题。

同时，TDDS采用链式校正技术，避免了周期性重同步，可实现长时间的时钟同步。

因此，TDDS被广泛应用于无线传感器网络中的时间同步。

时间同步是无线传感器网络中一个重要的技术，传感器网络的各种应用都需要进行时间同步。

无线传感器网络中的时间同步技术的研究

无线传感器网络中的时间同步技术的研究摘要：本文首先介绍了无线传感器网络中时间同步技术的国内外研究动态和基本理论，然后分析和比较了现有的几种典型算法。

在此基础上，说明了传统网络的时间同步协议不适用于无线传感器网络的原因和现有无线传感器网络时间同步算法的不足之处。

关键字：无线传感器网络；时间同步；多跳；误差分析一. 研究目的及意义无线传感器网络是一种基于信息监测与获取的分布式无线网络体系，是一门新兴的前沿技术。

及时的开展无线传感器网络节点及其关键技术的研究，将极大推动无线传感器网络和节点技术的国产化研究，为中国提供具有自主知识产权的高科技产品。

对我国社会、经济的发展具有重大的战略意义，也将对人类未来生活产生深远的影响。

时间同步是无线传感器网络的重要支撑技术之一，基于传感器网络的应用，如：目标追踪、协同休眠、定位、协同数据采集、时分多址、数据整合等都需要网络中节点的时钟保持同步。

在目标追踪应用中，每个传感器节点可能只观测到目标返回的信号强度，并不能得到目标的位置、速度和前进方向等信息，需要多个传感器节点将传感到的数据发送给传感器网络中的汇聚节点，汇聚节点在对不同传感器发送来的数据进行处理后才能获得目标的移动方向、速度等信息，这就要求相关的传感器节点采集的数据在时间上是相关的。

无线传感器网络中的多数节点是无人职守的，仅携带有少量有限的能量，为了延长网络的使用期限，网络中的节点大部分时间都处于定时休眠状态，为了能协同完成工作任务，节点必须进行协同休眠，这也要求节点具有准确的时间同步。

波束成型阵列在确定声源的位置时，需要计算多个传感器接收到的信号的相位差，这要深圳市接收到的数据是同步的。

在无线传感器网络的应用中，为了减少网络的通信量以降低能耗，往往将传感器节点采集到的数据进行必要的融合处理，进行这些处理的前提是网络中的节点具有相同的时间标准。

由于无线传感器网络自身的能量、体积、价格、技术等方面的约束，研究满足无线传感器网络同步精度的时间同步机制，具有很重要的理论和实践价值。

无线传感器网络中的时间同步算法研究

无线传感器网络中的时间同步算法研究无线传感器网络（WSN）已成为一种广泛应用于各种领域的技术，如环境监测、农业、医疗保健等。

WSN 由大量的低功耗无线传感器节点组成，它们可以采集和传输环境数据，但是它们必须在时间上同步。

这是因为它们在数据传输和协议执行时必须遵守时间限制。

时间同步算法成为 WSN 中最重要的问题之一。

时间同步算法可以使 WSN 的节点具有相同的时间戳，以确保数据在整个网络中的一致性和准确性。

它们在各种应用程序中都是必不可少的，如追踪，定位，无线电源控制等。

在 WSN 中，时间同步算法可以分为两类：分布式算法和集中式算法。

分布式算法是每个节点在一组邻居节点上同步时间，而集中式算法是由集中的基础时间同步协调器（例如 GPS 卫星）向所有节点广播时间。

分布式时间同步算法使用局部信息来同步时间，这使得节点可以在不依赖中心化同步协调器的情况下实现同步。

这更适合在可靠性和可扩展性方面受限制的环境中使用。

这些算法可以分为三个类：时基、基于事件和混合。

时基同步算法的基本思想是使用全局时钟周期，这通常由在线时间同步的节点集合中的一些准确节点生成。

所有其他节点同步到这些节点，从而实现整个网络的时间同步。

这两个节点之间的同步是通过周期性地交换同步消息来实现的。

基于事件的时间同步算法采用事件触发模型。

当传感器节点检测到某些特定事件时，它们将发出时间消息，这些消息将跨节点传递。

通过比较消息的发送时间和接收时间，节点可以正确地计算整个网络的同步时间。

混合算法将时基和事件同步结合在一起。

在这种情况下，节点首先同步它们的时钟到某些参考节点，然后使用基于事件的同步来使它们的时钟更准确。

然而，在实际的 WSN 中，时间同步面临许多挑战。

每个节点的振荡器频率不同，因此在相同的时间内，它们的时间戳也有所不同。

此外，传输延迟、消息丢失和节点故障等因素也会影响时间同步的准确性。

为了克服这些问题，近年来已经提出了很多新的时间同步算法。

无线传感器网时间同步算法的比较

的误差来源；并对萤火虫同步算法的原理‘ 了论述， ‘ ｔ－这种算法是通过由脉冲耦舍振荡器发出的一系列脉冲信
号来改变节点振荡器的相位，而达到同步。为今后时间同步协议精度和效能的研究提供了一定的参考。从
关键词：无线传感器网；时间同步；萤火虫算法；同步精度中图分类号：Ｐ９Ｔ３３文献标识码：Ａ
第２８卷第４期２１００年８月
江
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Ｖｏ．８Ｎｏ．１２４
Ａｕ．０１ｇ２０
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文章编号：０ｌ３７（００００２０１０一６９２１）４— ５０— ４
无线传感器网时间同步算法的比较
等这些都要求传感器节点具有统一的时钟。Ｊ为了保持节点本地时间的一致性，必须调整本地
收稿日期：００—０２；订日期：００— ６—２２１５— ８修２１０９
ｓｎｈｏｉａｉｎｐｏｏｏｓｂａｅｎｃｏｋｍｏｅ，ｎｒｓｎｓｔｅｓｕｃｓｏｒｏｎｔｓｓｏｉｙｃｒｎｚｔｒｔｃｌｓｄｏｌｃｄｌａｄｐｅｅｔｈｏｒｅｆｅｒｒｏｈｅｂａｉｆｔｒｏｈｅｅｅｎｓＩｅａｌｆｒｆｙａｇｒｔｌｍｅｔ．ｎｄｔｉ，ｅｌｏｈｍｃｅｅｙｃｒｎｚｔｏｉｅｅ ’ ｆｐｓｓｅｔｅｙｐｌｅｉｌｉａｈｉｖｓｓｎｈｏｉａｉｎｖａａｓｒｓｏｕｌｅｍｉｔｄｂｕｓ — ｉｃｕｐｅｓｉａｏｓＴｈｅｃｎｌｓｏｓｐｏｉｅｓｍｅｒｆｒｎｅｆｒｆｔｒｔｄｆｉｒｖｎｈｅｓｎｈｏｏｌｄｏｃｌｔｒ．ｌｏｃｕｉｎｒｖｄｏｅｅｅｃｏｕｕｅｓｕｙｏｍｐｏｉｇｔｙｃｒ — ｎｉａｉｎａｃｒｃｎｆｉｉｎｙｚｔｏｃｕａｙａｄｅｆｃｅｃ．

无线传感器网络时间同步方案比较研究

ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇａｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｃｌｏｃｋｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｌｌｙ，ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｖａｒｉｏｕｓｆａｃｔｏｒｓｗｉｌｌｐｒｏｖｉｄｅｂａｓｉｃ
总第２８４期２０１３年第６期
计算机与数字工程
ＣｏｍｐｕｔｅｒＤｉｇｉｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏ１．４１Ｎｏ．６
９７４
无线传感器网络时ＨＯＵＨｏｎｇｊｉｎ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＮａｖｉｇａｔｉｏｎ，ＤａｌｉａｎＮａｖａｌＡｃａｄｅｍｙＯｆＰＬＡ，Ｄａｌｉａｎ１１６０１８）
因此研究设计更加有效的时间同步方案成为了科研人员研究的一个热点。论文从精度、成本、复杂度等方面比较研究现有的时间同步协议的优劣，指出设计时间同步方案过程需要注意的因素，研究结果可以作为设计者综合考虑各种因素设计高效的时间同步方案的指南。关键词无线传感器网络；时间同步；协议；比较
ＡｂｓｔｒａｃｔＴｉｍｅｓｖｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｉＳａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｓｓｕｅｉｎｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ．ＭａｎｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅＷＳＮｓａｓｓｕｍｅｌｏｃａｌｃｌｏｃｋｓａｔｅａｃｈｓｅｎｓｏｒｎｏｄｅｔｈａｔｎｅｅｄｔｏｂｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄｔｏａｃｏｍｍｏｎｎｏｔｉｏｎｏｆｔｉｍｅ．Ｓｏｍｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓｓｕｃｈａｓｌｉｍ— ｉｔｅｄｒｅｓｏｕｒｃｅｓｏｆｅｎｅｒｇｙ，ｓｔｏｒａｇｅ，ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ，ａｎｄｂａｎｄｗｉｄｔｈ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｐｏｔｅｎｔｉａｌｌｙｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙＯｆｎｏｄｅｓｍａｋｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａ１ｓｙｎｃｈｒｏｎｉ — ｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｕｎｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｓｅｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｈｅｎｃｅｔｈｅｒｅｈａｓｂｅｅｎａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃｕｓｏｎｄｅｓｉｇｎｉｎｇｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｃｏｎｔａｉｎｓａｓｕｒｖｅｙ，ｒｅｌａｔｉｖｅｓｔｕｄｙａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｃｌｏｃｋｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌｓｆｏｒｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ，ｂａｓｅｄｏｎａｖａｒｉ — ＯＵＳｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔｉｎｃｌｕｄｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ａｃｃｕｒａｃｙ，ｃｏｓｔ，ａｎｄｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｗｉｌｌｈｅｌｐｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｒｉｎ

无线传感器网络时间同步综述

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２．３．１
通过这种方式，接收节点能够知道彼此之间的时钟偏移量（ｏｆｆｓｅｔ），然后通过（２）式形成的偏移量矩阵计算相对其它所有节点时钟偏移量的平均值，并用它对本地时钟进行相应调整，当每个节点都取得相对其它所有节点时钟偏移量的平均值时，所有接收到同一参照广播消息的接收节点便获得了一个相对网络时间。由于ＲＢＳ通过采用接收者之间进行同步的方法避免了发送方对同步精度造成的影响，从而提高了同步精度。但是ＲＢｓ有很大的交换次数，对于具有Ｎ个节点的单跳ｗｓＮ，节点问至少有Ｎ条消息要交换，Ｎ一１个接收节点之间相互同步，但并不与发送节点同步；实际上，在ｗｓＮ中发送节点很可能也是一个普通的网络节点因而也需要同步，为使该节点和其它节点进行同步，需要另外一个节点作为参照广播发射节点，并再次通过Ｎ条消息的广播获得Ｎ个节点的相对网络时间。
收稿日期：２００４—１２—２０；修回日期：２００５—１—２４。
１消息传递过程分解
将消息在ｗＳＮ节点间传递的过程分解成不同的阶段是对ｗＳＮ时间同步问题研究的关键，一条消息在ｗＳＮ节点间的传递过程可分解成如下六个部分。
（１）ＳｅｎｄＴｉｍｅ：发送节点构造一条消息所需要的时间，
包括内核协议处理和缓冲时间等，它取决于系统调用开销和处理器当前负载。
一

无线传感器网络中的数据时钟同步方法

无线传感器网络中的数据时钟同步方法无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是一种由大量分布在空间中的无线传感器节点组成的网络。

这些节点通过自组网技术，能够协同工作并收集、处理、传输环境中的各种信息。

在无线传感器网络中，数据时钟同步是一项十分关键的技术，它可以确保网络中各个节点的时钟准确同步，从而保证数据的一致性和可靠性。

目前，存在多种数据时钟同步方法用于无线传感器网络。

下面将介绍几种常见的方法：1. 基于事件触发的同步方法：该方法基于网络中发生的事件来进行同步。

当一个事件在无线传感器网络中发生时，节点会根据该事件的时间戳进行调整自身的时钟。

例如，当一个节点探测到温度超过某个阈值时，它会广播一个事件，并将当前时间戳加入其中。

其他节点收到该事件后，根据事件中的时间戳进行时钟调整。

这种方法能够在网络中实时进行同步，但对事件的触发和传播有较高的依赖性。

2. 基于交互的同步方法：该方法基于节点之间的相互交互来进行同步。

节点会周期性地向其邻居节点发送同步请求，并利用接收到的时钟信息来调整自身的时钟。

这种方法能够适用于各种网络环境，并且能够自动适应节点的加入和离开。

然而，由于通信的延迟和不确定性，可能导致时钟同步误差较大。

3. 基于时间协议的同步方法：该方法使用时间协议来进行同步，例如网络时间协议（Network Time Protocol, NTP）。

节点会周期性地向时间服务器发送时间请求，服务器会回复准确的时间戳。

节点根据收到的时间戳来调整自身的时钟，并与时间服务器保持同步。

这种方法能够提供较高的时钟同步精度，但对于无线传感器网络来说，可能会产生较大的通信开销和能量消耗。

4. 基于位置信息的同步方法：该方法通过节点之间的相对位置信息来进行同步。

节点会通过测量收到信号的强度和到达时间差来估计与邻居节点的距离，并根据距离信息来进行时钟同步。

这种方法可以减少通信开销和能量消耗，但对于大规模网络来说，位置信息的获取和处理可能会带来一定的复杂性。

关于无线传感器网络的时间同步技术探究

关于无线传感器网络的时间同步技术探究无线传感器网络（WSN）是由大量分布在空间中的节点组成的一种无线网络。

在传感器节点中，每个节点都能够感知周围环境的信息，并且能够通过与其他节点通信，将这些信息传输到网络中的其他节点或者基站。

由于无线传感器网络节点具有分散部署和资源有限等特点，导致网络中的节点之间的时钟不同步，这样的时钟不同步将会对传感器网络中的数据融合，协同定位等应用产生严重的影响。

对于无线传感器网络而言，时间同步是非常重要的研究内容之一。

一、时间同步的基本概念时钟同步是指使得网络中的各个节点的时钟能够保持一致，或者能够相对于某一个基准时钟保持一定的稳定关系。

在无线传感器网络中，有两种时间同步的方法：全局时间同步和相对时间同步。

全局时间同步是指使得网络中的节点的时钟与全局的时钟保持一致。

全局时间同步需要通过网络中的基站向所有节点发送时间信息，节点接收到时间信息后，进行时钟校准，以达到时钟同步的目的。

全局时间同步的精度较高，但是需要大量的通信开销和能量开销。

相对时间同步是指网络中的节点之间不需要绝对的时间同步，而是保持相对的时间关系。

相对时间同步的方法多采用一种称为“时隙”（slot）的方式来进行，即将时间分为固定长度的时隙，节点在接收到同步信息后，按照时隙进行同步。

相对时间同步的方法相对而言更加灵活，通信能量开销小，但是同步的精度较低。

二、现有的时间同步技术1. 基于GPS的时间同步技术全球定位系统（GPS）是一种利用卫星进行定位的技术，通过接收来自多颗卫星的信号，可以确定接收器所在的位置和时间。

许多无线传感器网络的时间同步方法都是基于GPS的。

在这种方法中，网络中的节点通过接收来自GPS卫星的时间信号，进行时钟校准，以达到时间同步的目的。

基于GPS的时间同步方法可以实现较高的同步精度，但是需要额外的GPS接收器和天线，成本较高，且需要在开阔地带才能接收到GPS信号。

随着无线传感器网络的不断发展，时间同步技术也在不断的完善和改进。

无线传感器网络时间同步

无线传感器网络时间同步概述安竹林朱冠男徐勇军摘要：时间同步服务是无线传感器网络要解决的一项关键问题。

本文对时间同步技术进行了介绍，分析了无线传感器网络时间同步所具有的特点。

文章还介绍了几种典型的用于无线传感网络的时间同步协议并对其优缺点做了简单比较。

最后，本文对时间同步目前的研究现状进行了总结，并对今后的发展进行了展望。

关键词：无线传感器网络；时间同步1时间同步问题简述时间同步是所有分布式系统都要解决的一个重要问题。

在集中式系统中，由于任何进程或模块都可以从系统唯一的全局时钟中获取时间，因此系统内任何两个事件都有着明确的先后关系。

而在分布式系统中，由于物理上的分散性，系统无法为彼此间相互独立的模块提供一个统一的全局时钟，必须由各个进程或模块各自维护它们的本地时钟。

由于这些本地时钟的计时速率、运行环境存在不一致性，因此即使所有的本地时钟在某一时刻都被校准，一段时间后，这些本地时钟间也会出现失步。

为了让这些本地时钟再次达到相同的时间值，必须进行时间同步操作。

时间同步就是通过对本地时钟的某些操作，达到为分布式系统提供一个统一时间标度的过程。

无线传感器网络是联系物理世界和计算机系统的桥梁，对物理世界的观测必须建立在统一的时间标度上，因此相对于通常的分布式系统，无线传感器网络对时间同步的需求尤为重要，可以说时间同步是无线传感器网络的一项支撑技术。

2无线传感器网络时间同步问题特点时间同步是所有分布式系统都需要解决的问题，因此对其研究已经较为深入，有许多成熟的方法被成功地应用于解决这一问题，有代表性的解决方法有NTP1和GPS2。

NTP协议[1]是目前互联网上时间同步协议的标准，用于把互联网上计算机的时间同步于世界标准时间（UTC3）。

NTP采用层状结构的同步拓扑，每一层均有若干时间服务器，如顶层时间服务器，第二层时间服务器等，其他均为客户机。

顶层时间服务器通过广播、卫星等方式与世界标准时间同步；其他层的时间服务器可选择若干个上一层时间服务器及本层时间服务器作为同步源来实现与世界标准时间的间接同步；客户机则可通过指定一个或多个上一层时间服务器来实现与世界标准时间的同步。

无线传感器网络时间同步方法

无线传感器网络时间同步方法无线传感器网络（WSN）是由大量的分布式无线传感器节点构成的一种网络形式，节点之间通过无线通信传递信息。

在WSN中，时间同步是一个重要的问题，它能够保证节点之间的事件发生顺序一致，提高网络的可靠性和性能。

本文将探讨一些常用的无线传感器网络时间同步方法。

一、全局时间同步方法全局时间同步方法旨在实现整个无线传感器网络内部的全局时间同步。

以下介绍两种常见的方法：1. 树形同步方法树形同步方法以一个根节点为出发点，通过广播或多播方式将时间信息传递给其他节点。

它通过建立以根节点为中心的时间同步树，将时间信息从根节点传递到每个叶节点。

一般具有较低的时延和较好的同步效果。

2. 基于多跳的同步方法基于多跳的同步方法通过相邻节点之间的信息交换实现时间同步。

节点通过接收相邻节点的时间信息，并根据接收到的时间信息进行本地时间调整，从而实现时间同步。

这种方法适用于网络拓扑变化频繁的情况下。

二、局部时间同步方法局部时间同步方法旨在实现节点子集之间的时间同步。

以下介绍两种常见的方法：1. 链式同步方法链式同步方法通过节点之间的双向通信来实现时间同步。

节点按照某种规则构建起通信链路，通过链路上的信息传递，最终实现局部区域内的时间同步。

2. 感知时间同步方法感知时间同步方法利用节点之间的感知能力来实现时间同步。

节点通过感知环境中发生的事件、接收的信号等参数来调整本地时间，从而实现与其他节点的时间同步。

这种方法适用于对环境感知能力较强的场景。

三、混合时间同步方法混合时间同步方法是将全局时间同步方法和局部时间同步方法相结合使用，旨在实现网络整体的时间同步。

通过综合利用不同的时间同步方法，可以达到更高的同步精度和网络性能。

总结：无线传感器网络时间同步是提高网络可靠性和性能的关键问题，本文介绍了全局时间同步方法、局部时间同步方法和混合时间同步方法。

在实际应用中，需要根据具体的网络拓扑和应用需求选择合适的时间同步方法，并结合网络规模、节点功耗等因素进行调整和优化。

无线传感器网络的时钟同步与时间同步方法介绍

无线传感器网络的时钟同步与时间同步方法介绍无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量分布式的传感器节点组成的网络系统，用于收集、处理和传输环境中的各种信息。

在WSN中，节点之间的时钟同步和时间同步是非常重要的，它们对于网络的可靠性和性能起着关键作用。

本文将介绍WSN中常用的时钟同步和时间同步方法。

一、时钟同步方法1. 基于全局时间戳的方法基于全局时间戳的方法是一种简单且易于实现的时钟同步方法。

该方法通过引入一个全局时间戳来同步节点的时钟。

每个节点在启动时，通过接收其他节点发送的时间戳信息来更新自己的时钟。

然而，这种方法的精度较低，容易受到网络延迟和通信不可靠性的影响。

2. 基于时间同步协议的方法基于时间同步协议的方法是一种更为高级的时钟同步方法。

它通过引入专门的时间同步协议来实现节点之间的时钟同步。

常见的时间同步协议包括Network Time Protocol（NTP）、Precision Time Protocol（PTP）等。

这些协议通过在网络中的特定节点上进行时间同步，然后将同步的时间信息传播给其他节点，从而实现整个网络的时钟同步。

二、时间同步方法1. 基于事件触发的方法基于事件触发的时间同步方法是一种常用的时间同步方法。

该方法通过节点之间的事件触发来实现时间同步。

当一个节点在某个事件发生时，它会向其他节点广播该事件的时间戳，其他节点通过接收到的时间戳来更新自己的时钟。

这种方法可以在节点之间实现较高的时间同步精度，但是对于事件的触发条件和时间戳的传输有较高的要求。

2. 基于时钟漂移的方法基于时钟漂移的时间同步方法是一种更为精确的时间同步方法。

该方法通过测量节点时钟的漂移率来实现时间同步。

每个节点在启动时，会通过与其他节点的时间比较来估计自己的时钟漂移率，并根据漂移率来调整自己的时钟。

这种方法可以实现较高的时间同步精度，但是需要节点具备较高的计算能力和通信能力。

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ＳｉｇｎａｌＰｒｅｓｓ＆Ｓｙｔｏｃｓｅｍ
器网时间同哆羹哆感
摘要：随着无线传感网的应用领域不断扩大，基于无线传感网的时间同步协议已经受到越来越多的研究人
员的关注。本文以时钟模型为基础，绍了几种经典的无线传感器网时间同步协议，介根据协议的原理分析
ｆ
在现实的环境中，晶振的频率是不断变化的，常用，ｆ（＝）
时钟的变化速率应恒为１。
当ｃｔｔｉ）时，表示节点ｉ（＝的本地时间与标准时间同步。ｔ时刻的时钟偏差（ｌｃｆｓｔＣｏｋＯｆｅ）定义为ｃｆｔ（－。ｔ）时刻的时钟偏移（ｌｃｋｗ）定义为，１ＣｏｋＳｅ），记为ｆ－）。时钟偏差反映了一个时钟的准确性，时钟偏移反映的则是一个时钟晶振的稳定性。在一定的环境或条件下，时钟偏移并非不确定且大幅度随机变化。根据时钟偏移的变化规律，可以建立三种时钟模型。一
１．
ｃｔ＝（）
Ｉ功（）＋ｃｆ）．ｆ（ｏ
０。（１） ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
其中，ｆ晶振的角频率；）一卜标准时间：
鳓一晶振的标准角频率；ｃｆ标准时间为ｔ，节点的本地时间。（一）时，表述时钟的变化速率。显然，一个理想的
了这几种协议的误差来源。并对萤火虫同步算法的原理做了特别介绍，这种算法是通过由脉冲耦合振荡器
发出的一系列脉冲信号来改变节点振荡器的相位，从而达到同步。本文的结论为今后时间同步协议精度和
效能的研究提供了一定的参考。关键词：无线传感器网；时间同步；萤火虫算法；同步精度中图分类号：Ｔ３３Ｐ９文献标识码：Ａ文章编号：１０ — ８Ｘ２１）７０２ — ４６８３（０ — ０９００００
二、时钟模型
在无线传感器网络中，每个节点的计时信号一般由廉价的晶振提供。由于晶振制造工艺的差别，在运行过程中又容易受到环境以及晶体老化等多种偶然因素的影响，每个晶振的频率不可能完全一致，进而导致节点的计时速率的偏差，造成了节点时间的不一致。一般地，本地时间与标准时间满足函数关系式：
字，设前导码和同步字的总长度为个比特，根据发送速率可知发送单个比特的时间。接收者在接收完前导码和同步字时记录下本地时间ｔ，在即将调整自己的本地时间之前记录下本地时间ｔ２，并将本地时间改为ｔｎｌｔｔｏＺ＋２１＋ｔ。，以达到与
刘晓璐
周书民镶．．一
一
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引言
无线传感器网由大量传感器节点组成，传感器节点负责对监测区域内的某些特定数据进行采集，并通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络，是一种新的分布式系统。目前主要应用于环境的监测和保护、医疗护理、军事等领域。传感器所获得的数据必须具有准确的时间和位置信息，否则采集的信息就是不完整的。此外，传感器节点的数据融合、ＴＤＭＡ定时、休眠周期的同步等等这些都要求传感器节点具有统一的时钟。为了保持节点本地时间的一致性，必须调整本地时钟。时间同步协议为精确地调整本地时钟提供了依据
发送者同步。
该协议并没有考虑到实际传播中的延迟（图２，如）且未对时钟偏移进行补偿，因而产生误差。ＭＴＤＳ协议的精度不高，但算法简单，可以满足部分无线传感器网的时间同步需求。
了节点的能量的消耗。
３ＰＮ协议、ＴＳ
时钟同步协议的分析都是以该模型为前提的。（）偏移有界模型：如果时钟偏移具有上下界，则可认２
为时钟偏移有界，即：（），般 ∈［ｐｍ，０ｐｍ］ｆ一１ｐ１０ｐ。
ＴＳ协议是基于双向报文交换（３的时间同步机制，ＰＮ图）
。
时问，Ａ收到该请求报文时记录本地时间，并立即向节
点Ｂ返回一个应答报文，并在该报文中嵌入和该报文的发
三、经典时间同步协议根据无线传感器网络在不同领域的应用，网络中各节点的时钟有时不必与标准时问同步，而只需要网络中节点有一个统一的时间即可。定期对节点时钟做同步操作可减少偏差
量（图１。如）
１、ＤＭＴＳ协议
送时刻Ｔ，Ｂ收到应答报文时记录本地时间。３
报文在传输的过程中会受到多种因素的影响而产生延时。ＤＳ协议的主要思想是：发送者在同步信息的报文中ＭＴ
加入发送时间戳ｔ，报文在发送前必须先发送前导码和同步ｏ
２０．７Ｓｅｓｒｏｒ１０ｎｏＷｌ０ｄ
ｗｗｗ．ｅｓｗｏｄｏｍ．ｉｓｎｏｒｄｃｃＦ
ＳｉｎｌＰｒｃｓ＆Ｓｙｔｍｇａｏｅｓｓｅ
与系统
（）速率恒定模型：如果时钟偏移的变化非常小，１就可以认为时钟的变化速率是恒定的，即：ｐ＝｝．］。对大多数参考报文的本地时间，且线性拟合的算法复杂，这些都增加
每个节点与它上一级的节点通过两路消息交换进行时间同步，最后实现所有节点与根节点的同步。
节点向节点发送同步请求报文并记录此刻的本地
（）偏移变化有界模型：如果时钟偏移的变化率（）３ｆ
：
查有界，则符合偏移变化有界模型