發(fā)布時(shí)間：2017-12-13 17:28

  本文關(guān)鍵詞：無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方法研究

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【摘要】：無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)是一種不依賴預(yù)設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施而快速組建的臨時(shí)性網(wǎng)絡(luò),由于分布式、多跳、自組織、無(wú)中心等特點(diǎn),使其具備了組網(wǎng)便捷、抗毀性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在諸多領(lǐng)域都有著重要應(yīng)用。時(shí)鐘同步是無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的重要的基礎(chǔ)支撐技術(shù),是完成數(shù)據(jù)融合、協(xié)作感知、多址接入、定位技術(shù)、能量管理等功能的必要前提。由于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)自身特性,傳統(tǒng)基于結(jié)構(gòu)式的時(shí)鐘同步方案并不能完全適合無(wú)中心的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前基于分布式的時(shí)鐘同步方案則重視在全網(wǎng)時(shí)鐘分布式同步策略上,并不能有效地實(shí)現(xiàn)相鄰兩節(jié)點(diǎn)間的精確時(shí)鐘同步。本文針對(duì)上述問(wèn)題,提出一種新型的適用于多跳無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的分布式時(shí)鐘同步方案。該方案針對(duì)當(dāng)前時(shí)鐘同步中時(shí)鐘偏差難以準(zhǔn)確測(cè)定和全網(wǎng)時(shí)鐘基準(zhǔn)如何確定兩大關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了深入地研究。針對(duì)時(shí)鐘偏差難以準(zhǔn)確測(cè)定問(wèn)題,本文在分析802.11下不對(duì)稱時(shí)延產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上,提出了一種基于卡爾曼濾波算法的時(shí)鐘偏差估計(jì)方法。該方法有效地保證了相鄰兩點(diǎn)間的精確時(shí)鐘同步,并在嵌入式平臺(tái)得到了了驗(yàn)證。針對(duì)全網(wǎng)時(shí)鐘基準(zhǔn)如何確定問(wèn)題,本文提出了一種基于平均場(chǎng)模型的全網(wǎng)時(shí)鐘分布式同步方法。該方法將節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)鐘偏差映射為團(tuán)勢(shì)能,建立了基于伊辛模型能量函數(shù)描述的全網(wǎng)時(shí)鐘同步平均場(chǎng)模型;不維護(hù)特殊節(jié)點(diǎn),基于平均場(chǎng)理論,通過(guò)節(jié)點(diǎn)之間的平均作用確定了全網(wǎng)虛擬時(shí)鐘基準(zhǔn);采用并行能量最小化的方法,實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)時(shí)鐘分布式同步。結(jié)合本文所實(shí)現(xiàn)的時(shí)鐘偏差估計(jì)方法和全網(wǎng)時(shí)鐘分布式同步方法,最終形成本文核心的內(nèi)容——基于平均場(chǎng)的分布式時(shí)鐘同步協(xié)議MFSP。該協(xié)議采用廣播方式實(shí)現(xiàn)雙向時(shí)間戳交換,有效地降低了消息發(fā)送量;基于卡爾曼濾波算法和平均場(chǎng)理論,實(shí)現(xiàn)了從兩兩節(jié)點(diǎn)的精確同步到全網(wǎng)時(shí)鐘的快速收斂的完整分布式時(shí)鐘同步解決方案。本文詳細(xì)地闡述了MFSP協(xié)議的技術(shù)方案和性能,并在QualNet平臺(tái)對(duì)協(xié)議進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。最后,利用QualNet平臺(tái)模擬多種仿真場(chǎng)景,并GTSP協(xié)議、ATS協(xié)議進(jìn)行比較,驗(yàn)證了本文MFSP協(xié)議快速收斂、收斂時(shí)間穩(wěn)定、對(duì)拓?fù)湟?guī)模變化不敏感和適用大規(guī)模無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN92

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