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《無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步算法地研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、摘要無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)，通常包含大量的低功耗的微型傳感器節(jié)點(diǎn)，依靠傳感器節(jié)點(diǎn)之間的相互協(xié)作，以無(wú)線(xiàn)多跳方式完成通信，網(wǎng)絡(luò)不依賴(lài)任何的固定設(shè)施，具有自組織和自管理的特性。這種特殊的組網(wǎng)方式使得無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛的應(yīng)用于目標(biāo)跟蹤、關(guān)鍵區(qū)域檢測(cè)、危險(xiǎn)環(huán)境中的科研開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域。然而，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的一些特性，比如能量受限、體積受限等，給網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步算法設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。本文分別圍繞與時(shí)間同步相關(guān)的安全問(wèn)題、能量有效問(wèn)題展開(kāi)深入研究，提出了適用于動(dòng)態(tài)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全時(shí)間同步算法和能量有效的無(wú)線(xiàn)傳感器時(shí)間同步算法。本文的主要
2、工作和創(chuàng)新點(diǎn)歸納如下：>適用于動(dòng)態(tài)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全時(shí)間同步算法時(shí)間同步技術(shù)是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中非常重要的一項(xiàng)基礎(chǔ)服務(wù)，是實(shí)現(xiàn)定位、數(shù)據(jù)融合、移動(dòng)目標(biāo)跟蹤等技術(shù)的基礎(chǔ)。然而由于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的特性，使得它的時(shí)間同步過(guò)程容易遭受惡意節(jié)點(diǎn)的攻擊。為此，本文提出一種適用于動(dòng)態(tài)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全時(shí)間同步算法，此算法可以阻止來(lái)自網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外的惡意節(jié)點(diǎn)的攻擊，并且在一些時(shí)間同步的性能參數(shù)上都有著比其他時(shí)間同步算法更優(yōu)越的表現(xiàn)。>能量有效的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步算法與一般的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)不同，在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，能量的有限性是一個(gè)尤為突出的問(wèn)題。同時(shí)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)
3、絡(luò)是一個(gè)面向應(yīng)用的，需要通過(guò)節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作完成某一特定任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，因此保持全網(wǎng)能耗的均衡來(lái)維持網(wǎng)絡(luò)的連通性是十分重要的。如何節(jié)省節(jié)點(diǎn)的能量消耗以及如何均衡網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能量消耗，從而延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期，是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中面臨的首要挑戰(zhàn)，也是該領(lǐng)域一個(gè)持久的研究熱點(diǎn)。本文提出一種能量有效的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步算法，該算法可以節(jié)省無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的能量消耗，同時(shí)又不影響其他的性能參數(shù)。>無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件試驗(yàn)平臺(tái)本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)的硬件平臺(tái)，包括傳感器節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)適配器以及編程器。并且在此平臺(tái)基礎(chǔ)上，進(jìn)行了時(shí)間同步算法的
4、試驗(yàn)，驗(yàn)摘要證了上述無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)安全時(shí)間同步算法的可行性：另外進(jìn)行了有關(guān)IPv6的～系列試驗(yàn)，驗(yàn)證了該試驗(yàn)平臺(tái)可以穩(wěn)定運(yùn)行于CNGl網(wǎng)絡(luò)中，成為CNGI網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)組成部分。論文闡述的這些方法和思想都經(jīng)過(guò)了理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，證明了其可行性。這些結(jié)論可以應(yīng)用到未來(lái)相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中，以提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性、有效性和擴(kuò)展性。關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，時(shí)間同步，安全，攻擊，本地廣播認(rèn)證，冗余，自適應(yīng)，能量有效。II圖表索引圖3—7平均同步比率隨節(jié)點(diǎn)數(shù)目的變化??????????．47圖3—8平均同步丌銷(xiāo)隨節(jié)點(diǎn)數(shù)目的變化??????????．48圖4一
5、l傳感器節(jié)點(diǎn)能量消耗分布圖???????????．．52圖4～2EETS算法原理???????????????．．55圖4—3EETS算法的執(zhí)行過(guò)程?????????????．．61圖4—4平均同步周期的比較?????????????．．63圖4—5平均的時(shí)間誤差的比較?????????????64圖4—6能量有效性的比較??????????????．65圖4—7平均的同步比率的比較?????????????66圖5一l物理組網(wǎng)圖????????????????．7l圖5～2傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖?????????????．．73圖5—3CC242
6、0狀態(tài)機(jī)???????????????．．75圖5—4傳感器節(jié)點(diǎn)的實(shí)物圖????????．．。?????77圖5—5無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)適配器實(shí)物圖???????????78圖5—6編程器的軟件結(jié)構(gòu)框圖?????????????80圖5—7編程器的實(shí)物圖???????????????81圖5—8WSN與CNGI的互通試驗(yàn)結(jié)果???????????．．83圖5—9WSN自組織組網(wǎng)試驗(yàn)結(jié)果????????????．．84X第l章緒論第1章緒論無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN：WirelessSenS0rN咖orl(S)是目前移動(dòng)通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。時(shí)間同步技術(shù)
7、是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的重要研究?jī)?nèi)容，是許多WSN應(yīng)用中的支撐技術(shù)。本章首先概述了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、特性、主要的應(yīng)用前景和技術(shù)現(xiàn)狀，詳細(xì)介紹了時(shí)間同步以及相關(guān)的問(wèn)題，此后給出了論文的研究背景和意義，最后簡(jiǎn)要預(yù)覽了論文結(jié)構(gòu)和主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)。1．1無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)概述集成了微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS，Micr0．Elec仃?duì)?Mech鋤ismSystem)、片上系統(tǒng)(SoC，System伽Chip)和無(wú)線(xiàn)通信三大技術(shù)而形成的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取和處理模式Il～8】。其典型工作方式如下：使用飛行器將大量傳感器節(jié)點(diǎn)拋撤到待觀(guān)測(cè)的區(qū)域，節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織形
8、式快速形成一個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。隨機(jī)分布的集成有傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和通信模塊的微小節(jié)點(diǎn)首先測(cè)量所在環(huán)境中的溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動(dòng)
