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5.DMTS同步机制
DMTS机制在多跳网络中采用层次型分级结 构实现全网内所有节点的时间同步 DMTS同步机制总结：
DMTS是一种灵活的、轻量的和能量高效的能够实现全部网络节点 时间同步的机制。 与RBS机制相比，DMTS机制的计算开销小，需要传输的消息条数 少。 能够与外部世界标准时间同步，但同步精度相对较低。 DMTS在实现复杂度、能量高效与同步精度之间进行了折中，能够 应用在对时间同步要求不是非常高的网络中。
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4.TPSN时间同步协议
层次发现阶段 （广播级别发现分组） 2 1 1
根 节 点
同步阶段 （广播时间同步分组） 2 1 1
根 节 点
2
2
2
2
1 2 1 2 2 2
1 2 1
2
2 2
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4.TPSN时间同步协议
TPSN时间同步协议总结：
类似于传统的NTP时间同步协议，目的是提供传感器网络全网范 围内节点间的时间同步。 如果需要长时间的全网节点时间同步，可周期性执行TPSN时间同 步协议进行重同步。
缺点： 消息开销大，需要传递的消息多。 新的传感器节点加入网络时，需要初始化层次发现阶段，级别的 静态特性降低了算法的鲁棒性。 未考虑根节点的失效问题。
13/20ຫໍສະໝຸດ 5.DMTS同步机制 两个节点间分组传输延迟分为五个部分 发送端的处理延迟 介质访问延迟 发送延迟 无线传输延迟 接收延迟
2 2 1 2 2 2 1
根 节 点
2
2
2 2 1 1
根 节 点
2
2
1
1
1 1 2
2
2 2
1
1 2
1 1 2
2
1 2 2
2
1 2 2
2
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7.其他同步机制
FTSP
利用单个广播消息使得发送节点和它的邻居节点达到时间同步。 采用同步时间数据的线性回归方法估计时钟漂移和偏差 多跳网络中采用层次结构 考虑了根节点选择、链路失败、拓扑结构变化、冗余信息等问题。
T4：客户端收到时间应答消息的时间
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2.NTP协议
NTP协议层次型树形结构
UTC时间源
一级时间基准服 务器
一级时间基准服 务器
一级时间基准服 务器
二级时间基准服务器
客户端
二级时间基准服务器
二级时间基准服务器
二级时间基准服务器
客户端
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2.NTP协议
消息传输延迟分为四个部分 发送时间 访问时间 传输时间 接收时间
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3.RBS同步机制
RBS机制的基本原理
信标分组
接收 节点
接收信标分 组本地时间
接收 节点
接收信标分 组本地时间
发送 节点
调整 时间
发送节点 接收 节点
信标分组
接收 节点
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3.RBS同步机制
RBS机制应用于多跳网络
1 A 3 4 6
发生在节点1和节点7附近的两个事件，分别记为E1和E7
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5.DMTS同步机制
发送者：
同步消息 MAC 延迟 发送 前导码 起始字符 加上 时标t0 发送 数据 接收 ACK
接收者：
接收 前导码
接收 数据 时标t1
发送 ACK
接收 处理 时标t2
n=发送信息位个数 t=发送每比特位需要的时间
前导码和起始字符的发送时间=nt 接收处理延迟=t2-t1 忽略无线信号的传播延迟 接收节点时钟为t0+nt+（t2-t1）
第三种是最复杂的“always-on”模型，每个节点都维持一个时钟， 整个网络中所有节点都同步一个参考节点，目的是维护整个网络 全局唯一的时间量程。
LOGO
RBS同步机制总结：
RBS机制利用信道的广播特性来同步接收节点时间，去除了时间 同步误差中所有发送节点引入的部分。 通过多次广播分组获取平均值，能够提高RBS的时间同步精度。
对于单个广播域内的n个节点和m个广播消息，RBS机制的复杂度 为O（mn）。
用于多跳网络的RBS机制需要依赖有效的分簇方法，保证簇之间 有共同节点以便进行簇间时间同步
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1.WSN时间同步的要求
传感器网络时间同步的重要约束： 价格 体积 能量 为什么要时间同步？ 估计目标的运行速度和方向 数据融合需要时间同步 用户交互性需要
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2.NTP协议
NTP协议原理
客户端 服务器
T1 δ1
T2
T3 δ2
T4
T1：客户端发送时间请求消息的时间 T2：服务器收到时间请求消息的时间 T3：服务器发送时间应答消息的时间 δ 1和δ2分别表示时间请求和时间应答消息网络传播时间 Θ：客户端比服务器时钟快的时间量
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8.小结
传感器网络的时间同步研究集中于三种同步 模型：
第一种可能是最简单的模型，仅仅确定事件发生的正确顺序，重 点是维护两个传感器节点感知事件之间的时间关联，而不是节点 之间的时间同步。
第二种模型相对复杂，用来维持节点间的相对时间。每个节点都 维持独立的时钟，但节点时钟之间相互不同步，每个节点存储关 于它与网络中其他节点时钟之间的漂移信息。
高节点密度情况下的时间同步
假设区域内的所有节点需要时间同步，并且将同步信息传递给远 处的一个接收者，而单个节点没有足够资源产生高功率信号。可 通过节点合作产生一个集合波形，它可被所有节点同时监测到， 并包含足够信息来同步所有节点的时钟，这种集合波形能有效仿 真产生高功率时间同步信号的超级节点。
2 5 B 7
假设节点A和节点B分别在Pa和Pb时间点发送信标分组 节点1在收到节点A发送的分组后2秒观察到事件E1 节点7在观察到事件E7后4秒收到节点B发送的分组 其他节点从节点4知道节点A发送分组比节点B晚10秒 Pa=Pb+10 E1=E7+4+10+2=E7+16
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3.RBS同步机制
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6.LTS机制
LTS同步算法的设计目标是适用于低成本、 低复杂度的传感器节点时间同步，侧重最小 化同步的能量开销，同时具有鲁棒性和自配 置的特点。 LTS时间同步模块分为三个组成部件：
重同步监测部件 远程时钟估计部件
时钟修正部件
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6.LTS机制
LTS应用于多跳网络 集中式 分布式
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传感器网络时间同步
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主要内容
1 2 3 4
WSN时间同步的要求
5 6 7 8
DMTS同步机制
NTP协议
RBS同步机制 TPSN同步协议
LTS同步机制
其他同步机制 小结
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1.WSN时间同步的要求
物理时间：用来表示人类社会使用的绝对时 间。 逻辑时间：表达事件发生的顺序关系，是一 个相对概念。 分布式系统通常需要一个表示整个系统的全 局时间，全局时间根据需要可以是物理时间 或逻辑时间。
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3.RBS同步机制
后同步思想：
通常情况下节点的时间不用同步，只有监测到一个事件发生时， 节点才首先用它的本地时间记录事件发生的时间，然后采用RBS 机制，一个“第三方”节点广播信标消息给区域内的所有节点， 接收节点利用这个同步消息作为一个瞬时的时间参考点，同步它 们监测到的事件发生时间。 后同步机制能够实现瞬时的节点间时间同步，但是受限于广播信 标分组的传输范围，它不适应于长距离或长时间通信的时间同步。 后同步机制能够提供精确的局部空间范围的时间同步。