[发明专利]实现无线传感器网络时间同步的方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及信息技术领域，尤其涉及一种实现无线传感器网络时间同步的方法。

背景技术

无线传感器网络的应用越来越广泛，针对无线传感器网络时间同步所面临的挑战-传输延迟的不确定性、低功耗、低成本、可扩展性等特点，在无线传感器网络领域出现了一些典型的时间同步协议。典型的无线传感器网络事件同步协议可分为发送者-接收者同步和接收者-接收者同步两类。TPSN(TimeProtocol for Sensor Networks)协议是典型的发送者-接收者同步协议，它通过MAC层时间戳技术及双向报文交换方法来抑制和减小传输延迟及延迟不确定的影响。RBS(Reference Broadcast Synchronization)协议是典型的接收者-接收者同步协议，除了直接对接收者间的时间偏移进行估算外，它通过对接收者时钟漂移(clock skew)进行动态估计来进一步降低同步误差。在多跳网络的时间同步协议中，除RBS协议中提出的“时间路由”方法外，具有代表性的工作还有LTS(Lightweight Tree-based Synchronization)协议、HRTS(HierarchyReferencing Time Synchronization)协议、FTSP(Flooding Time SynchronizationProtocol)协议和GCS(Global Clock Synchronization)协议。这些典型的时间同步算法侧重同步精度和同步能耗的需求。

所述无线传感器网络是由传感器节点组成的分布式系统。节点之间相互独立并以无线方式通信，每个节点维护一个本地时钟。本地时钟的计时信号一般由晶体振荡器(简称晶振)提供。

在实施本发明的过程中，发明人发现由于晶振制造工艺的限制，晶振在运行过程中易受外界因素影响，进而导致网络中节点的计时速率的偏差，造成了网络节点时间的失步。因此，时间同步问题是无线传感器网络要解决的一个重要问题。

目前，在定位、测距、数据融合、MAC层协议、睡眠调度、路由协议、协作传输、数据库同步等几乎所有的场合都对时间同步有明确的要求。与传统的分布式系统的时间同步不同，无线传感器网络的时间同步不仅有着高精度的要求，而且还面临着能耗、可扩展性、无线传输不可靠性等新的挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现无线传感器网络时间同步的方法，现有技术由于晶振的影响导致网络节点时间失步的问题。

本发明所述的一种实现无线传感器网络时间同步的方法，包括以下步骤：初始化计数器；启动计数器，打开中断，启动消息队列；根据收到的数据包修改线性振荡器的计数值。

本发明所述的实现无线传感器网络时间同步的方法通过修改线性振荡器的计数值达到无线传感器网络时间同步的目的，解决了现有技术中，由于晶振在运行过程中易受外界因素影响，进而导致网络中节点的计时速率的偏差，造成了网络节点时间的失步的问题。

附图说明

图1为本发明具体实施例所述的实现无线传感器网络时间同步的方法的流程图；

图2为本发明具体实施例所述的实现无线传感器网络时间同步的方法中收到数据包的处理流程图；

图3为本发明具体实施例所述的实现无线传感器网络时间同步的方法中计数器溢出的处理流程图；

图4为本发明具体实施例所述的实现无线传感器网络时间同步的方法中所述T₀取2T、4T、8T、16T时同步结果的标准差随d的变化情况；

图5-7为本发明具体实施例所述的实现无线传感器网络时间同步的方法中所述ε分别取1/8、1/4、1/2时，同步结果的标准差随d的变化情况。

具体实施方式

为使本发明更加清楚明白，以下结合本发明在无线传感器网络中的具体实施过程和结果，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

下述实施过程是在基于GAINS-3节点的无线传感器网络测试床上实现的。所述GAINS-3节点主要由一个ATMega128单片机和一个CC1000无线收发器组成，同时还有一个串口，负责编程和数据的可靠收发。所有节点的串口均通过串口到以太网的转换模块连接到一个以太网中，该以太网中的一个Web服务器负责对节点的编程，向节点发送命令以及接收节点返回的数据。另外，为了同时对所有的节点的时钟(计数器)进行采样，所有节点上ATMega128的INT4引脚被连接到一起，该引脚上的下降沿会触发所有的节点向Web服务器发送采样结果。