[发明专利]一种WSN簇型拓扑的链同步时间同步方法

权利要求书

1.一种WSN簇型拓扑的链同步时间同步方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)构建簇型拓扑网络；设置不同的簇深度参数值，可形成不同的簇型拓扑网络；

(2)采用链同步的方法实现簇头间及簇头与簇成员间的同步，若簇头节点间同步，则无条件进行同步；若簇成员节点同步到簇头节点，且当此路径上的中间节点正处于同步状态，则回复拒绝其它节点同步请求的消息；

(3)网络中的相邻两个传感器节点均通过双向信息交换，计算时钟偏差，完成同步；

(4)在不同的簇深度形成的多个簇型拓扑网络中，重复第(1)-(3)的过程；选出各个节点同步误差总和最小的一个簇型拓扑网络，成为最优的簇型拓扑同步网络。

2.根据权利要求1所述的WSN簇型拓扑的链同步时间同步方法，其特征在于：所述步骤(1)中，构建簇型拓扑网络，具体包括以下步骤：

(11)选择一个节点为根节点并分配层次Level为0，启动构建簇型拓扑网络阶段；

(12)设置簇深度maxLevelInClusters，若簇中节点的层次为Level，Level的最大值为maxLevelInClusters；

(13)根节点广播层次发现数据包，该数据包包括节点的ID、层次Level和簇层次ClusterLevel，每个接收到该数据包的节点将自己的层次的Level设为收到数据包的层次Level加1，当节点的层次Level小于最大值maxLevelInClusters，节点的簇层次ClusterLevel不变，即同一簇内的节点具有相同的簇层次ClusterLevel；否则节点的层次Level重置为0，节点的簇层次ClusterLevel加1，并设置层次Level为0的节点为簇头节点，设置了层次Level的节点广播包含自己ID、层次Level和簇层次ClusterLevel的新的层次发现数据包；

(14)重复上述过程，直到网络中的节点都有自己的层次，形成簇型拓扑网络，同一个簇有相同的簇层次ClusterLevel，除簇头节点外，其余节点均为簇成员节点。

3.根据权利要求2所述的WSN簇型拓扑的链同步时间同步方法，其特征在于：所述层次Level是指网络中的节点距根节点的跳数，簇层次ClusterLevel指的是节点的簇号。

4.根据权利要求1所述的WSN簇型拓扑的链同步时间同步方法，其特征在于：所述步骤(2)中，采用链同步的方法实现簇头间及簇头与簇成员间的同步,具体包括以下步骤：

(21)当请求节点需要同步到目的节点时，向其父节点发送请求同步数据包，直到消息到达目的节点；

(22)目的节点发送应答消息沿反向路径给请求节点，对于请求节点和目的节点，将包含本节点收发数据包时间信息的数据包发送给其它节点，对于中间节点，修改请求包的发送时间信息后进行发送或转发。

5.根据权利要求1所述的WSN簇型拓扑的链同步时间同步方法，其特征在于：步骤(22)中，对于中间节点，修改请求包的发送时间信息，具体为：中间节点收到请求同步数据包时，首先存储请求节点的地址和发送时间，更改包中请求者的发送时间为此中间节点的发送时间，然后再把包转发给父节点。

6.根据权利要求1所述的WSN簇型拓扑的链同步时间同步方法，其特征在于：所述步骤(3)中，通过双向信息交换，计算时钟偏差，具体为：

(31)请求节点向同步节点发送sync pulse packet同步请求数据包，该数据包包含了请求节点的层次Level和发送时间T₁；

(32)同步节点接收请求节点发送的数据包，并记录接收时刻为T₂；

(33)在相对时间偏移和包传输延迟在同步期间维持不变的情况下，同步节点发送syncackpacket同步应答数据包给请求节点，并记录发送时刻为T₃，该数据包包含了同步节点的层次Level和时间戳T₁、T₂、T₃；

(34)请求节点接收同步节点发送的sync ackpacket同步应答数据包，并记录接收时刻T₄；

(35)请求节点通过以下公式计算出时间差并修正自己的时间，完成同步：

其中，δ表示请求节点与发送节点间的相对时间偏移，d表示数据包传输延迟时间，且假设相对时间偏移和包传输延迟在同步期间维持不变。