簡論無線傳感網(wǎng)絡(luò)時間同步的問題

　　RDA→Bt1→t4代表從t1到t4時段內(nèi)，節(jié)點(diǎn)A相對于節(jié)點(diǎn)B增加的時偏。DA→Bt4是t4時刻節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B之間的時偏。則可以算出TPSN的同步誤差：

　　式中SUC=SA-SB，PUC=PA→B-PB→A，RUC=RB-RA。

　　對于DMTS算法，發(fā)送節(jié)點(diǎn)A在T0時刻檢測到空閑，接收節(jié)點(diǎn)B在報文到達(dá)時刻給報文加上時間戳T1,并在調(diào)整自己的本地時間記錄之前記錄下此時的時刻為T2，在T3時間完成調(diào)整。則可以得到：

　　　式中DA→Bt0=DA→Bt3+RDA→Bt0→t3。

　　由TmA→B+RB=n·t+Terror+Rerror+（T2-T1），其中n是前導(dǎo)碼的長度，可以得到DMTS的時偏：

　　DMTS的誤差為：

　　對于RBS同步算法，可以得到：

　　則由式（8）與式（9）可以得到節(jié)點(diǎn)B的時偏m1為：

　　則可以得到節(jié)點(diǎn)B的同步誤差為：

　　從式（7）中可以看出，TPSN同步精度高的原因是在MAC層采用打時標(biāo)方式消除了發(fā)送時間與訪問時間的影響，并在消息雙方向交換時消除了傳播時間的影響。缺點(diǎn)是點(diǎn)到點(diǎn)之間的同步，每次只能一對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時間同步，同步一次需要發(fā)送2個消息，接收2個消息，功耗較大。從式（10）可以看出DMTS同步誤差較大的原因是單播傳播，沒辦法消除Terror 與Rerror的影響，但DMTS同步一次只要消耗1個發(fā)送消息，1個接收消息，功耗較低。至于FTSP同步算法比DMTS高的原因是，發(fā)送者在發(fā)送一個同步請求報文時連續(xù)標(biāo)記了多個時間戳，接收者可以根據(jù)這幾個中斷時間，計算出更精確的時間偏差?？梢钥闯觯琑BS完全消除了發(fā)送方的影響，只是同步一次消耗3個發(fā)送消息，4個接收消息，功耗較大。而對于HRTS與PBS算法，都是其于以上算法進(jìn)行融合運(yùn)用，在簇首節(jié)點(diǎn)與子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選擇上作了較大的改進(jìn)，以降低整個網(wǎng)絡(luò)的功耗。

　　3 總結(jié)與展望

　　從以上同步算法的誤差分析比對中可以看出，每種算法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，都適合不同的無線傳感網(wǎng)絡(luò)。精度高，相對功耗也較大。對特定的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，選擇同步算法時應(yīng)該折中考慮精度與功耗。從整體上看，近年來有關(guān)時間同步算法的研究，大部分都是基于以往典型的單跳同步算法原理，進(jìn)一步從整體網(wǎng)絡(luò)中考慮誤差與功耗，結(jié)合最優(yōu)生成樹、分簇路由算法等，以平均整個網(wǎng)絡(luò)的功耗，降低節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)奶鴶?shù)，提高同步的精度。協(xié)作同步算法側(cè)重于提高整個網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性與健壯性，但要求節(jié)點(diǎn)具有相同的同步脈沖，比較困難，目前還需要進(jìn)一步的發(fā)展驗證，也是未來可能很好的發(fā)展方向。