簡(jiǎn)論無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的問(wèn)題
引言
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/161644.htm 想要在無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)中很好地保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?,非常重要的一點(diǎn)就是保持節(jié)點(diǎn)之間時(shí)間上的同步。目前因特網(wǎng)上采用時(shí)間同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是NTP協(xié)議,采用有線(xiàn)傳輸,不適合用于功耗、成本受限制的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)中。GPS系統(tǒng)也可以提供高精度的時(shí)間同步,但它的信號(hào)穿透性差,GPS天線(xiàn)
天線(xiàn)
天線(xiàn)的基本功能是輻射和接收無(wú)線(xiàn)電波。發(fā)射時(shí),把高頻電流轉(zhuǎn)換為電磁波;接收時(shí),把電磁波轉(zhuǎn)換為高頻電流。天線(xiàn)的一般原理是:當(dāng)導(dǎo)體上通以高頻電流時(shí),在其周?chē)臻g會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)與磁場(chǎng)。按電磁場(chǎng)在空間的分布特性,可分為近區(qū)、中間區(qū)、遠(yuǎn)區(qū)。設(shè)R為空間一點(diǎn)到導(dǎo)體的距離,是高頻電流信號(hào)的波長(zhǎng),在R<λ/2π時(shí)的區(qū)域稱(chēng)近區(qū),在該區(qū)內(nèi)的電磁場(chǎng)與導(dǎo)體中電流、電壓有緊密的聯(lián)系;在R>A/2π的區(qū)域稱(chēng)為遠(yuǎn)區(qū),在該區(qū)域內(nèi)電磁場(chǎng)能離開(kāi)導(dǎo)體向空間傳播,它的變化相對(duì)于導(dǎo)體上的電流、電壓就要滯后一段時(shí)間,此時(shí)傳播出去的電磁波已不與導(dǎo)線(xiàn)上的電流、電壓有直接的聯(lián)系了,這區(qū)域的電磁場(chǎng)稱(chēng)為輻射場(chǎng)。 [全文]
必須安裝在空曠的地方,功耗也較大,所以不適合無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)。
ElsON等人2002年首次提出無(wú)線(xiàn)傳感器
傳感器
凡是利用一定的物性(物理、化學(xué)、生物)法則、定理、定律、效應(yīng)等把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件。傳感器是測(cè)量系統(tǒng)中的一種前置部件,它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的信號(hào)”。按照Gopel等的說(shuō)法是:“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”,而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理(模擬或數(shù)字)能力的系統(tǒng)”。傳感器是傳感系統(tǒng)的一個(gè)組成部分,它是被測(cè)量信號(hào)輸入的第一道關(guān)口。 [全文]
網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的研究課題以來(lái),已有相當(dāng)多的典型時(shí)間同步算法,主要可以分為以下幾類(lèi):基于發(fā)送者-接收者的雙向同步算法,典型算法如TPSN算法;基于發(fā)送者-接收者的單向時(shí)間同步算法,典型算法如FTSP算法、DMTS算法;基于接收者-接收者的同步算法,典型算法有RBS算法。
近年來(lái)根據(jù)以上幾種典型同步算法,還有人提出了分簇式的層次型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)算法,以及結(jié)合生成樹(shù)等來(lái)提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能,如LTS算法、CHTS算法、CRIT算法、PBS算法、 HRTS 算法、BTS算法、ETSP算法等。
然而,無(wú)論以上同步算法怎樣發(fā)展,精度如何提高,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)功耗怎樣降低,都是基于單跳時(shí)間同步機(jī)制。隨著無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用與發(fā)展,傳感節(jié)點(diǎn)體積不斷縮小,單跳距離變小,整體網(wǎng)絡(luò)規(guī)模變大,同步誤差的累積現(xiàn)象必將越來(lái)越嚴(yán)重。目前也有比較新的同步算法,試圖盡量避開(kāi)單跳累加來(lái)解決這些問(wèn)題,如協(xié)作同步。
1 時(shí)間同步
1.1 時(shí)間同步不確定性的影響因素
時(shí)間同步不確定性的主要的影響因素如圖1所示。
圖1 報(bào)文傳輸延遲
發(fā)送時(shí)間:發(fā)送方用于構(gòu)造分組并將分組轉(zhuǎn)交給發(fā)送方的MAC層的時(shí)間。主要取決于時(shí)間同步程序的操作系統(tǒng)調(diào)用時(shí)間和處理器負(fù)載等。
訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間:分組到達(dá)MAC層后,獲取信道發(fā)送權(quán)的時(shí)間。主要取決于共享信道的競(jìng)爭(zhēng)、當(dāng)前的負(fù)載等。
傳送時(shí)間:發(fā)送分組的時(shí)間,主要取決于報(bào)文的長(zhǎng)度等。
傳播時(shí)間:分組離開(kāi)發(fā)送方后,并將分組傳輸?shù)浇邮辗街g的無(wú)線(xiàn)傳輸時(shí)間。主要取決于傳輸介質(zhì)、傳輸距離等。
接收時(shí)間:接收端接收到分組,并將分組傳送到MAC層所需的時(shí)間。
接受時(shí)間:處理接收到分組的時(shí)間。主要受到操作系統(tǒng)的影響。
評(píng)論