6、传感器网络时间同步概述

传感器网络时间同步概述

1. 引言

在不久的将来，小型智能设备将被部署在家庭、种植园、海洋、河流、街道和高速公路等场所，用于环境监测。像目标跟踪、速度估计和海洋洋流监测等事件，需要检测这些事件的传感器节点之间具备时间同步能力。此外，出于安全考虑，传感器节点可能需要对数据包进行时间戳标记。有了统一的时间标准，来自不同传感器节点的语音和视频数据可以在汇聚节点进行融合并以有意义的方式显示。同时，诸如时分多址（TDMA）等介质访问方案要求节点进行同步，以便节点可以关闭以节省能源。

任何时间同步技术的目的都是在网络的整个生命周期内或网络中特定节点集合之间，在一定的容差范围内保持相似的时间。结合传感器节点在多跳环境中必须具备节能、低成本和小型化的标准，这一要求成为了一个极具挑战性的问题。此外，传感器节点可能会长时间无人值守，例如在深空或海底。

当使用短距离多跳广播交换消息时，软件和介质访问时间以及访问时间的变化可能是时间波动和路径延迟差异的主要原因。而且，由于本地时钟的漂移效应，传感器节点之间的时间差异可能会随着时间的推移变得十分显著。

2. 设计挑战

未来，为了降低传感器网络的成本，将部署许多低端传感器节点。这些节点可能会协同工作，为整个传感器网络提供时间同步。同步时钟的精度取决于应用的需求。例如，需要TDMA服务的传感器网络可能要求相邻节点之间的时间差达到微秒级，而用于数据收集的传感器网络应用可能只需要毫秒级的精度。

由于传感器网络是由应用驱动的，时间同步协议的设计挑战也由应用决定。这些挑战为考虑传感器网络时间同步协议的特性时提供了总体指导和要求，具体包括：
- 鲁棒性 ：传感