15、异步唤醒调度无线传感器网络的反应式时钟同步

异步唤醒调度无线传感器网络的反应式时钟同步

1. 引言

时间在计算机科学的多个领域，如操作系统、分布式系统和通信网络中，都是不可或缺的元素。对于常用于监测现实环境现象的无线传感器网络（WSNs）而言，时间信息对于准确测量外部事件或协调传感器节点间的各种操作至关重要。

协调世界时（UTC）是基于国际原子时（TAI）的时间标准，常用于互联网作为参考时间。但对于常使用无GPS的低成本传感器的无线传感器网络，传感器节点可能无法访问UTC。因此，通常会指定一个节点作为参考节点，其提供的参考时间作为验证时间信息的标准，将每个节点的时钟调整到参考节点时钟的过程称为时钟同步。

现有的大多数WSN时钟同步算法要求传感器节点定期将其时钟与参考节点同步，以将时钟误差保持在一定阈值以下。这些算法可归类为主动算法，因为无论节点是否使用时间信息，都会主动同步时钟。主动方法能始终保证一定的时钟精度，适用于节点频繁使用时间信息进行操作的网络。在传感器节点的各种操作中，MAC操作对时间最为敏感，因为每个节点需要定期监听邻居节点以检查是否有通信。

在WSN中，节点通常采用定期唤醒和睡眠来减少空闲监听的能耗。唤醒的间隔和持续时间需要进行调度，并与其他节点协调以实现有效通信。现有的唤醒调度技术可分为同步和异步唤醒调度两种方法。

1.1 同步唤醒调度

在同步唤醒调度中，每个节点的唤醒与邻居节点的唤醒同步。由于节点共享唤醒调度并根据邻居的唤醒调度进行调整，因此需要参考时间来验证唤醒调度的时间信息。也就是说，节点始终需要同步时钟以防止MAC操作出现故障。所以，主动时钟同步方法适用于同步唤醒调度。

1.2 异步唤醒调度