一种即时同步与时钟自校准结合的全网同步技术

一种即时同步与时钟自校准结合的全网同步技术

引言目前，无线传感器网络时间同步技术的研究重点已经从单跳网络发展到多跳网络。现有的多跳时间同步算法充分体现了同步功耗和同步精度以及

同步周期间的折衷，本文着重解决的问题就是在不显著增加同步功耗的前提下

扩展同步周期，本文的硬件平台为Silicon Labs 公司的Si1000 无线MCU 芯片。

1 网络拓扑结构无线传感器网络的拓扑结构主要有星型网、树型网和网状网，本文以应用较多的星型网和树型网结合的多级网络结构为例进行同步过程的设计。一个典型的网络结构如图1 所示。网络中的节点可以分为根节点、树枝节点和树叶节点3 种类型。其中，最上端的0-0 为根节点，网络中间的如0-

1、0-

2、5-8 等为树枝节点，网络末端的1-

3、4-7 等为树叶节点。每两个相连

接的节点互称为父子节点，如0-1 和1-4 互为父子节点。其中0-1 是1-4 的父节点，1-4 是0-1 的子节点，而1-4 是4-7 的父节点，4-7 是1-4 的子节点。在对节点编址时，每一个节点都有两个地址信息，其中低位地址表示本节点在网络

中的唯一的ID 号，高位地址表示该节点的父节点在网络中的ID 号。这种表示

方式的优势在于，每个节点只跟自己的父节点和子节点通信，不与其他节点交

互信息，即使收到其他节点的数据包，也会当作无效数据丢掉。这样，每个节

点的程序相对简单，网络的层数可以不受限制，网络层数和网络内节点数的增加，不会导致每个节点的程序复杂度的增加。

一般情况下，在网络中，根节点为网关节点，树叶节点和树枝节点均为簇头，每个簇头在为其他簇头作数据转发的同时，均可以接收传感器节点的数据。簇头的数量由ID 号的位数决定，如果用一个字节来表示ID 号，则网络中簇头

的最大数量为255 个。根据传感器节点与簇头节点的紧密程度，可以将传感器节点划分为若干个区域，每个区域设置一个簇头，簇头与采集节点之间采用