32、无线传感器网络的时间同步方法

无线传感器网络的时间同步方法

1 时间同步及其挑战

无线传感器网络（WSNs）作为微机电系统（MEMS）、无线通信、传感器和数字电子技术的综合体，是一种新型的数据采集和处理接入技术。随着这些领域技术的飞速发展，WSNs 在智能家居、医疗诊断、环境监测、战场监视等越来越多的应用场景中得到了广泛应用。

时间同步对于通信网络，尤其是无线传感器网络至关重要。它旨在实现整个网络的统一时间尺度，对于时分复用、协调控制、节点定位、数据一致性和融合、节能调度和电源管理等众多系统操作和应用至关重要。若 WSNs 中节点之间的时间尺度不一致，将导致信息通信和群组操作效率低下。

近年来，人们提出了许多同步 WSNs 的方法，可分为两类：
- 使用全球定位系统（GPS） ：这种方法对于大规模 WSNs 不切实际，因为在每个节点上配备 GPS 接收器成本高昂（包括金钱、功率和尺寸方面），且在室内或无法接收卫星信号的恶劣环境中无法使用。
- 专门为 WSNs 设计的时间同步解决方案 ：例如参考广播同步（RBS）、传感器网络定时同步协议（TPSN）、泛洪时间同步协议（FTSP）和基于树的同步算法等。然而，这些同步协议彼此不兼容，尤其是与传统互联网网络不兼容，会导致网络分区。

因此，需要一种实用且标准化的 WSNs 时间同步协议以及分布式应用协议。将成熟的有线同步协议用于同步 WSNs 中的节点是一个不错的选择，但由于有线协议未考虑 WSNs 的低比特率、低能耗、有限存储和计算资源等特点，不能直接使用。例如，IEEE 1588 是有线网络（尤其是以太网）的精确时间协议（PTP），将其扩展到 WSN