一種基于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)測(cè)距的時(shí)鐘同步協(xié)議
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為了避免主時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)一直沒(méi)有響應(yīng)而造成的從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)無(wú)休止地等待狀態(tài)，可以規(guī)定等待響應(yīng)的最長(zhǎng)時(shí)間，一旦超過(guò)這個(gè)時(shí)間，從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)將認(rèn)為主時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)沒(méi)有收到它發(fā)送的測(cè)距請(qǐng)求報(bào)文或主時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)了故障。初始測(cè)距過(guò)程涉及到的超時(shí)情況包括：T2等待廣播測(cè)距機(jī)會(huì)超時(shí),T3等待測(cè)距響應(yīng)超時(shí),T4等待單播測(cè)距機(jī)會(huì)超時(shí)。
3 仿真實(shí)驗(yàn)及分析
實(shí)驗(yàn)采用中科院自主設(shè)計(jì)的GAINS-2節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)與Mica2節(jié)點(diǎn)兼容。GAINS-2節(jié)點(diǎn)的微控制器采用Atmega128L，射頻芯片采用CC1000。CC1000是一款面向字節(jié)的無(wú)線芯片，支持時(shí)鐘同步算法在MAC層標(biāo)記時(shí)間戳。節(jié)點(diǎn)的操作系統(tǒng)采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)專用操作系統(tǒng)TinyOS。實(shí)物測(cè)試中，為了采集到同一時(shí)刻多個(gè)節(jié)點(diǎn)的本地時(shí)鐘信息，把需要同步節(jié)點(diǎn)和時(shí)鐘基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)控制器的外部中斷引腳通過(guò)導(dǎo)線連接在一起，由需要同步節(jié)點(diǎn)觸發(fā)外部中斷引腳產(chǎn)生中斷，并在中斷處理程序中記錄采集時(shí)間點(diǎn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘信息。
仿真環(huán)境為一個(gè)由64個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)的編號(hào)為1~64。分別使用了1號(hào)、21號(hào)、41號(hào)、61號(hào)節(jié)點(diǎn)作為時(shí)間基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)，并隨機(jī)變換節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)湮恢茫瑥亩鄠€(gè)角度對(duì)時(shí)鐘同步算法、同步精度和穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試。設(shè)同步周期為30 s，在同步完成后5 s采集時(shí)鐘信息。這主要是考慮到Ad hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的任務(wù)處理延遲，如數(shù)據(jù)包的加密與解密、連續(xù)跟蹤一個(gè)活動(dòng)目標(biāo)、連續(xù)高頻率采集傳感器數(shù)據(jù)等。圖4所示為網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)在不同采集時(shí)刻的時(shí)鐘同步精度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
從圖4的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)，64個(gè)節(jié)點(diǎn)中的絕大多數(shù)節(jié)點(diǎn)在采集時(shí)刻都具有良好的時(shí)鐘同步精度，能夠滿足應(yīng)用的要求。由于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)可能被隨機(jī)散布在監(jiān)控區(qū)域中，因此系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)允許有個(gè)別節(jié)點(diǎn)不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)取得時(shí)鐘同步，這也是對(duì)系統(tǒng)健壯性的一個(gè)衡量指標(biāo)。仿真實(shí)驗(yàn)中，導(dǎo)致個(gè)別節(jié)點(diǎn)不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)取得時(shí)鐘同步的原因是節(jié)點(diǎn)位置較偏，鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)目較少，以及實(shí)驗(yàn)中設(shè)置的5%的誤碼率和10%的丟包率。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/157378.htm
本文提出了一種基于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)測(cè)距的時(shí)鐘同步協(xié)議，相比傳統(tǒng)的時(shí)鐘同步方法，該協(xié)議建立系統(tǒng)相對(duì)同步只需要一次報(bào)文廣播，而RBS協(xié)議要求有至少兩次的報(bào)文單播；在初始測(cè)距成功后，DOCSIS規(guī)范只有周期性測(cè)距，而本文引進(jìn)了突發(fā)測(cè)距機(jī)制，允許周期性測(cè)距的時(shí)間間隔更長(zhǎng)。當(dāng)雙向傳播時(shí)延突變時(shí)，主時(shí)鐘同步節(jié)點(diǎn)可以及時(shí)進(jìn)行新一輪測(cè)距。仿真測(cè)試表明，這種時(shí)鐘同步方法能滿足不同時(shí)鐘同步精度下的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用要求，具有低功耗和高可靠性的特點(diǎn)。
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評(píng)論