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一种基于仅接收端的三步式水下传感网络时间同步协议
2020/07/27 | 作者:中科院水下航行器信息技术重点实验室 刘国鹏 | 【 【打印】【关闭】

  在水下传感网络中实现数据融合、能量管理、传输调度等功能的重要前提之一是所有网络节点共享同一个时间基准,因此时间同步技术对于水下传感网络至关重要。

  能量消耗和同步精度是设计时间同步协议时需考虑的两个最重要的因素。对此,中科院水下航行器信息技术重点实验室鄢社锋研究员团队提出了一种基于仅接收端的三步式水下传感网络时间同步协议,利用网络中的静默节点对两个主动节点之间的时间信息交换过程进行监听,从而实现与主动节点的时间同步。

  相关研究成果在线发表于相关领域学术期刊 IEEE Internet of Things Journal (IF:9.936)

  研究人员将这种时间同步协议与支持向量机技术相结合,估计主动节点的时钟频率偏移;然后计算静默节点的时钟频率偏移的最大似然估计值(Maximum Likelihood Estimation, MLE),所设计的算法避免了使用凸优化工具箱,节省了计算量;最后计算所有节点时钟偏差的最小方差无偏估计值,完成水下传感网络的时间同步。

  研究结果表明,这种同时兼顾能量消耗与同步精度两个因素的时间同步协议显著降低了网络中时间信息的交换次数,能耗较低且比现有其它协议(如LDAJMLEGMLLE协议)的时间同步精度高,适用于水下传感网络,有良好的应用前景。

  本研究得到国家自然科学基金(No. 61725106, No. 61901467)资助。

  

  图1 无失配下时间同步参数估计的均方误差(图/中科院声学所)

  

  图2 存在失配下时间同步参数估计的均方误差(图/中科院声学所)

  

  图3 设计的MLE算法(Algorithm 3)与使用凸优化工具箱的平均CPU运行时间(图/中科院声学所)

  关键词:

  时间同步;水下传感网络;时钟偏差

  参考文献:

  LIU Guopeng, YAN Shefeng, MAO Linlin. Receiver-Only-Based Time Synchronization under Exponential Delays in Underwater Wireless Sensor Networks. IEEE Internet of Things Journal, 2020. DOI: 10.1109/JIOT.2020.2988695.

  论文链接:

  http://308.297tyc.com/146/10.1109/JIOT.2020.2988695

 
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