分组网络时钟同步算法的研究

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1、分类号T N 9 1 9 2 6密级 重庆邮电大学硕士学位论文 论文提交日期 2 0 1 1 0 4 论文答辩日期 2 0 1 1 0 5 论文评阅人 堕壹堕丛亟垒庭盥笪嬖型茎浣 答辩委员会主席 一盈竖丝堡垒垂盟鱼垒茎丝垂鲞堕 2 0 1 1 年0 5 月2 8 日 的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重废邮电太堂或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：蔡翟 签字日期： 趵1 1 年孓月2 7 日 学位论文

2、版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重麽由E 电太堂有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查 阅和借阅。本人授权重麽邮皇太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：蔡君 导师签名： 签字日期： 细7 1 年s 月2 7 日 闲卟 签字眺1 年f 月7 日 摘要 渐转向了分 阔的应用前 中具有非常 等方面都有 不同的要求，因此有必要根据不同的应用选择不同的时钟同步算法。虽然目前已 经提出了多种时钟同步算法

3、，但每个算法都存在一定的缺陷和局限性，分组网络 对时钟同步的要求越来越高，时钟同步算法应该能适应网络节点数量的变化，并 能满足不同应用的具体需求。 本文的研究内容是P 网络和W S N 的时钟同步算法，P T P 算法是未来全P 网 络时钟同步的一种至关重要的解决方案，它具有实现高时钟同步精度的潜力和良 好的可扩展性，能提供不同系统之间的兼容性。T P S N 和R B S 算法是W S N 典型的 时钟同步算法，T P S N 采用成对同步方式实现全网同步，虽然同步精度高，但是网 络开销和能耗都很大，R B S 采用接收节点间的同步方式实现局部同步，能耗较低， 能满足同步精度要求不太高的应用

4、场合。 在研究P 网络和W S N 时钟同步算法的基础上，我们分析和比较了它们的性 能，在N S 2 仿真平台上进行了典型算法性能的分析比较，并从同步延迟和同步误 差两个方面详细分析了R B S 算法和P T P 算法的性能。基于W S N 应用对时钟同步 算法高精度和低能耗的要求，本文给出了一种基于参考广播和层级结构的T S R H 算法，它结合了R B S 算法的参考广播同步思想和P T P 算法的分层结构同步思想， 利用参考广播减少了消息交换次数，降低了能耗，同时采用了分层网络结构，通 过双向信息交换提高了同步精度。 最后，本文分析了设计时钟同步算法应考虑的多个因素，在N S 2 仿真平

5、台上 对T S R H 算法进行了性能分析，并与R B S 和P T P 算法进行了性能分析比较，仿真 结果表明，与W S N 传统的时钟同步算法R B S 相比，该算法性能稳定，能够满足 W S N 应用对能耗和复杂度的要求，并且有效提高了同步精度。 搠：I P 网络，无线传感器网络( W S N ) ，分组网络，时钟同步算法，T S R H 重庆邮电大学硕士论文 A b s t r a c t A b s t r a c t W i t ht h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ta n de x t e n s i v ea p p l

6、 i c a t i o n so fI Pn e t w o r ka n d W i r e l e s sS e n s o rN e t w o r k s ( W S N ) ，t h ed e v e l o p m e n to fn e t w o r ks e r v i c e st u r nt op a c k e t n e t w o r k sg r a d u a l l y , p a c k e tn e t w o r k sa r en e wd i r e c t i o ni nt h ef i e l do fi n f o r m a t i o

7、 n t e c h n o l o g yr e s e a r c h ，t h e y h a v e c o m p r e h e n s i v ea p p l i c a t i o np r o s p e c t s C l o c k s y n c h r o n i z a t i o na sm a i ns u p p o r tt e c h n o l o g yi na p p l i c a t i o no fp a c k e tn e t w o r k s ，i th a sa n i m p o r t a n t r o l e i nv a

8、r i e t i e so fc o m m u n i c a t i o n a p p l i c a t i o n s E a c ha p p l i c a t i o n h a s d i f f e r e n tr e q u i r e m e n t so na l l a s p e c t s ， s u c ha S s y n c h r o n i z a t i o na c c I 埔a c y ，e n e r g y c o n s u m p t i o n ，n e t w o r kt o p o l o g ya n da l g o r

9、i t h mc o m p l e x i t ya n dS Oo n T h e r e f o r e ，i t S n e c e s s a r yt oc h o o s ed i f f e r e n tc l o c ks y n c h r o n i z a t i o na l g o r i t h ma c c o r d i n gt od i f f e r e n t a p p l i c a t i o n s A l t h o u g hm a n y k i n d so fc l o c ks y n c h r o n i z a t i o

10、na l g o r i t h mw e r ep r e s e n t e d ， e v e r ya l g o r i t h mh a si t s d e f e c t sa n dl i m i t a t i o n s ，谢廿lt h ed e v e l o p m e n to fp a c k e t n e t w o r k s ，t h er e q u i r e m e n to fc l o c ks y n c h r o n i z a t i o ni si n c r e a s i n g ，c l o c ks y n c h r o n

11、i z a t i o n a l g o r i t h ms h o u l db ea d a p tt ot h ec h a n g e si nt h en u m b e ro fn e t w o r kn o d e s ，a n ds a t i s f y s p e c i f i cr e q u i r e m e n t so fd i f f e r e n ta p p l i c a t i o n s T h er e s e a r c hc o n t e n ti sc l o c ks y n c h r o n i z a t i o na l

12、g o r i t h mo fI Pn e t w o r ka n dW S Ni n o u rp a p e r , i nt h ef u t u r e ，P r e c i s i o nT i m eP r o t o c o l ( P T P ) w i l lb eac r i t i c a ls o l u t i o ns c h e m e o fc l o c ks y n c h r o n i z a t i o ni nI Pn e t w o r k ，P T Ph a sp r e c i s es y n c h r o n i z a t i o

13、na c c u r a C ya n d g r e a te x p a n s i b i l i t y , i tc a l lp r o v i d ec o m p a t i b i l i t yb e t w e e nd i f f e r e n ts y s t e m s r 蚴j n g 母啦 P r o t o c o lf o rS 锄妍N c 翩矾回唧a n d 触B r o a d c a s ts y n d ：0 血面骶删 c l o c ks y n c h r o n i z a t i o na l g o r i t h mi nW S N ，

14、T P S NC a na c h i e v es y n c h r o n i z a t i o nb e t w e e n n o d e si n t h ew h o l en e t w o r k ，a l t h o u g hT P S Nh a sg r e a ts y n c h r o n i z a t i o na c c u f a c y ，i t s c o m m u n i c a t i o no v e r h e a da n de n e r g yc o n s u m p t i o na l s ov e r yg r e a t e

15、 n e r g yc o n s u m p t i o n i nR B Si sl o w e rr e l a t i v e l y , i tC a nm e e tt h e a p p l i c a t i o nh a sl e s sd e m a n d i n go n s y n c h r o n i z a t i o na c c u r a c y T h i sP a p e rf o c u so ns t u d y i n gc l o c ks y n c h r o n i z a t i o nm e c h a n i s mo fI Pn

16、e t w o r k sa n d W S N ，w ea n a l y z e da n dc o m p a r e dt h e i rc l o c ks y n c h r o n i z a t i o na l g o r i t h m ，v e r i f i e dt h e i r p e r f o r m a n c eo ns i m u l a t i o np l a t f o r mo fN S 2 I na d d i t i o n ，w ea n a l y z e dt h ep e r f o r m a n c e o fR B Sa n dP T Pa l g o r i t h mf r o ms y n c h r o n i z a t i o nd e l a ya n ds y n c h r o n i z a t i o ne r r o r M a n y a p p l i c a t i o n si nW S Nr e q u i r eh i g ha C c m