[发明专利]传感器网络中事件时间标签的时间同步方法

说明书

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，具体涉及一种传感器网络中事件时间标签的时间同步方法的设计。

背景技术

传感器网络中采集的事件数据通常都需要打上时间标签，时间标签是否精确对业务任务是否能正确执行至关重要，但在实际事实中我们更关心的事件是数据所打的标签是否精确，而不关心网络节点是否同步。例如，在无线传感器网络的入侵检测应用中，对入侵事件的发生时间和处理时间都需要有精确的时间记录，而目前人们已经提出的大部分解决方法都是依赖于网络的时间同步，但是大多算法对网络的拓扑性、动态性等有较多限制，而且部分算法的通信开销较大、准确性较低，在传感器网络，特别是多跳传感器网络中，实现网络同步常常比较困难，且网络开销极大，不能适应较大规模的网络。

在现有技术中，2008年IEEE国际会议公开了一篇论文“无线传感器网络的时钟同步”，英文信息为“K.lae Noh,E.Serpedin,and K.Qaraqe,“A new approach for time synchronization in wireless sensor networks:Pairwise broadcast synchronization”,Wireless Communications,IEEE Transactions on,vol.7,no.9,pp.3318–3322,2008.”该方法通过监听一组传感器节点的时间交换信息，来完成传感器网络中成对节点的时间同步过程，该方法通过成对广播同步来实现整个传感器中时间同步机制，导致同步交换信息通信开销大，因而当同步节点增多、网络规模变大时，时间同步延迟急剧变大，且通信开销快速增大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有多跳传感器网络的节点时间同步方法中通信开销大、同步可靠性低、动态适应性弱等缺点，提出了一种传感器网络中事件时间标签的时间同步方法，其时间同步的可靠性更高。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：传感器网络中事件时间标签的时间同步方法，具体包括：

步骤1、按需创建节点间的时间标签报文：

每个本地节点i通过维护一个时间标记列表来记录本地节点i与邻居节点j上一次时间同步的时间标记，同时在时间标记列表中设定一个时间阈值T_m，当本地节点i与邻居节点j之间存在通信，且本地节点i与邻居节点j同步的时间标记与上一次同步的时间标记差值大于时间阈值T_m时，表示此时本地节点i与邻居节点j不存在时间标签同步，构建本地节点i与邻居节点j之间的时间标签报文，所述时间标签报文中包括本地节点i与邻居节点j之间的时钟差异D_ij信息；

步骤2、发送数据报文和时间标签报文，通过时间标签报文完成节点之间事件时间标签的同步：

本地节点i与邻居节点j存在通信时，本地节点i向邻居节点j发送数据报文以及步骤1中所述的按需创建的时间标签报文；

每个本地节点i都维护一个自身的本地时钟，本地节点i向邻居节点j发送时间标签报文时采用自身的本地时钟T_i，本地节点i在接收邻居节点发送过来的时间标签报文时，将相应报文中对应的邻居节点j的时钟时间T_j转换为本地节点i的时钟时间T_i；

所述T_j到T_i的转换过程具体为：本地节点i提取邻居节点j发送过来的时间标签报文中的时钟差异D_ij信息，本地节点i的时钟时间T_i加上它与邻居节点j的时钟差异D_ij，即可得到时间标签报文中邻居节点j的时间信息T_j，完成本地节点i与邻居节点j之间的事件时间标签同步；

步骤3、基于时间标签报文完成接收报文合并；

所述步骤2中，时间标签报文独立于数据报文的传输，不影响本地节点i与邻居节点j之间数据报文的路由通信路径，所述数据报文通过网络多跳的方式从本地节点i传输到目的节点，所述目的节点为本地节点i发送的数据报文的终点，所述时间标签报文从本地节点i按照步骤1中所述的按需创建时间标签报文同步到目的节点，在目的节点将匹配的数据报文与时间标签报文合并成完整的接收报文。

进一步的，所述步骤1中，每个本地节点i与邻居节点j之间时钟差异D_ij通过一个D_ij时间同步列表来进行维护。