多跳水聲網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步.pdf

1、隨著人類(lèi)對(duì)海洋的勘測(cè)、開(kāi)發(fā)以及軍事領(lǐng)域的日益關(guān)注,水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始引起了學(xué)術(shù)、工業(yè)、軍事各方面的高度重視。傳感器的水下調(diào)度、定位以及休眠機(jī)制等關(guān)鍵技術(shù)都是建立在實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步的基礎(chǔ)之上,因此時(shí)間同步是傳感器網(wǎng)絡(luò)中重要的支撐技術(shù),需要對(duì)水下傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行時(shí)間同步的研究。
　　在水下傳感器網(wǎng)絡(luò)中,聲波通信具有大時(shí)延的特點(diǎn),絕大多數(shù)基于陸地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步算法,無(wú)法直接移植于水下?，F(xiàn)有為數(shù)不多的水下時(shí)間同步算法都是基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的時(shí)間

2、同步,而未來(lái)海洋開(kāi)發(fā)都是基于傳感器網(wǎng)絡(luò)集群的基礎(chǔ)之上,因此,水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的多跳時(shí)間同步愈加彰顯其研究?jī)r(jià)值。
　　本文提出了基于監(jiān)聽(tīng)的多跳傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步算法,該算法主要由兩部分組成:時(shí)間樹(shù)建立過(guò)程以及父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間同步過(guò)程。
　　在時(shí)間樹(shù)的建立過(guò)程中,節(jié)點(diǎn)選取特定時(shí)間內(nèi)接收到level最低的節(jié)點(diǎn)作為父節(jié)點(diǎn),將父節(jié)點(diǎn)的level加一置為自身的level,然后繼續(xù)向外層擴(kuò)展生成樹(shù)算法。在父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間同步

3、過(guò)程,將Tri-message算法推廣到多跳網(wǎng)絡(luò),并充分利用網(wǎng)絡(luò)的廣播特點(diǎn),監(jiān)聽(tīng)周?chē)?jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包,用于提高時(shí)間同步精度,并給出了該算法的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)方法,以及監(jiān)聽(tīng)有效性分析。
　　同時(shí),在算法的大量仿真過(guò)程中發(fā)現(xiàn),部分監(jiān)聽(tīng)數(shù)據(jù)包會(huì)影響最后時(shí)間同步的精確度,通過(guò)對(duì)監(jiān)聽(tīng)數(shù)據(jù)包的過(guò)濾,本文提出了監(jiān)聽(tīng)算法的改進(jìn)方案。
　　最后使用仿真工具OPNET對(duì)多跳水聲網(wǎng)絡(luò)算法及其改進(jìn)方案的生成樹(shù)性能、時(shí)間同步誤差、算法穩(wěn)定度和同步之后對(duì)時(shí)間的

4、預(yù)測(cè)能力等性能參數(shù)進(jìn)行仿真。
　　本文主要的研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(l)將現(xiàn)有的水下點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的時(shí)間同步算法推廣到多跳網(wǎng)絡(luò)中,在多跳時(shí)間同步過(guò)程中,提出了一種新的時(shí)間生成樹(shù)方案,該生成樹(shù)方案可以有效地減少時(shí)間同步過(guò)程中產(chǎn)生的誤差。
　　(2)多跳同步過(guò)程中,提出了一種監(jiān)聽(tīng)方案,該方案可以有效地利用多跳網(wǎng)絡(luò)中廣播的特點(diǎn),經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)分析以及算法仿真發(fā)現(xiàn),通過(guò)廣播監(jiān)聽(tīng)到的額外數(shù)據(jù)包能夠有效地提高時(shí)間同步的精確度。