發(fā)布時間：2019-11-02 00:11

【摘要】：提出一種增強型無線傳感器網(wǎng)絡的小道消息(gossip)時間同步算法,利用無線信道的廣播特性來提高同步性能.傳統(tǒng)的gossip同步算法是點對點的通信方式,增強型gossip同步算法是點對多點的通信方式.理論分析和計算機仿真均表明此方法可以提高無線傳感器網(wǎng)絡時間同步的收斂速度,并且可以降低網(wǎng)絡能耗.
【圖文】：

j，k=1，2，，…，}N(1)TGA有以下結論:圖G每條邊的2個節(jié)點進行gossip同步算法，這樣的過程反復進行，最終會使各節(jié)點的時間信息漸進地收斂于它們初始值的平均值［4］．3增強型的Gossip同步算法3.1增強型Gossip同步算法TGA中，節(jié)點i將自己當前時刻的時鐘信息φi(n)發(fā)送給其鄰居節(jié)點j時，由于無線信道的廣播特性，處于節(jié)點i的廣播域中的其他所有節(jié)點p∈Si也能收到此信息．同樣，節(jié)點j將自己當前時刻的時鐘信息φj(n)發(fā)送給節(jié)點i時，處于節(jié)點j的廣播域中的其他所有節(jié)點q∈Sj也能收到此信息，如圖1示．處于廣播域的上述節(jié)點對收到的時鐘信息未作任何利用．圖1增強型gossip算法示意圖基于上述情況，提出一種增強型gossip算法(EGA，enhancedgossipalgorithm)，發(fā)送節(jié)點廣播域中的各個節(jié)點對收到的信息和自己當前的信息平均后作為下一個時刻的時鐘更新值．算法描述如下:假定n時刻網(wǎng)絡中的2個相鄰的節(jié)點i、j進行gossip同步算法．①節(jié)點i把自己當前時刻n的時鐘信息φi(n)發(fā)送給節(jié)點j，節(jié)點j和處于節(jié)點i的廣播域中的其他所有節(jié)點p∈Si接收此信息;②節(jié)點j把自己當前時刻n的時鐘信息φj(n)發(fā)送給節(jié)點i，節(jié)點i和處于節(jié)點j的廣播域中的其他所有節(jié)點q∈Sj接收此信息;③假定所有節(jié)點都能正確估計對方所發(fā)送的時鐘信息，節(jié)點i、j分別將自己n+1時刻的時間信息設置為兩者的平均值，節(jié)點p、q設置n+1時刻的時間信息為自己當前時刻的時鐘值和接收到的時鐘值兩者的平均值，處于節(jié)點i、j共同廣播域的節(jié)點m∈Si∩Sj設置n+1時刻的時鐘信息為自己當前時刻的時鐘值和接收到節(jié)點i、j的時鐘值三者的平均值;④其他節(jié)點時間信息保持不變．上述時鐘更新表示為φi(n+1)=φj(n+1)=1/2(φi(n)+?

奈侍?［7］．所以高能效通信協(xié)議對延長無線傳感器網(wǎng)絡的生命周期是至關重要的．EGA中節(jié)點對之間在進行信息交換時，其鄰居節(jié)點通過接收時鐘信息進行時鐘更新，并未增加發(fā)射消息的數(shù)量．而且由于網(wǎng)絡的同步收斂時間減少了，總體的消息發(fā)射減小了，所以降低了網(wǎng)絡能耗．4仿真結果仿真實驗環(huán)境為由N=5個感知節(jié)點組成連通的分布式無線網(wǎng)絡．由于頻率同步原理和相位同步相同，這里只對相位同步的相關性能進行仿真驗證．建立2種不同的網(wǎng)絡拓撲進行比較分析，一種為圖2所示的任意連接的網(wǎng)絡;另一種為環(huán)形拓撲網(wǎng)絡．圖2隨機連通的無線傳感器網(wǎng)絡圖3收斂速度圖3所示為初始相位正態(tài)分布的情況下進行的仿真實驗．實驗中假定一個同步時隙為1s，相位的單位用度表示．由圖3可以看到EGA的收斂速度都比TGA的收斂速度快．這是因為在同一個同步時隙內，TGA只有2個節(jié)點在更新時鐘，而EGA就有至少4個節(jié)點在更新時鐘．快的程度與網(wǎng)絡拓撲第6期師超等:基于增強型Gossip算法的無線傳感器網(wǎng)絡時間同步113

【共引文獻】

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