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时间同步技术概述

发布时间:2015/2/21 10:47:02 访问次数:790

   同步是现代通信系统中的一个重要问题。一般而言,通信中涉及的同步问题包括载波同步、 AD7245ABR位同步、群同步(或者称为帧同步)和网同步载波同步、位同步及群同步为点对点的通信提供了保证;而网同步则保证了整个通信网内所有通信节点都有相同的时间标准,从而使得网络内用户间可以可靠地传输数据‘27]。和所有的分布式系统一样,时问同步也是无线传感器网络的一项键支撑技术,在这里时间同步问题有其特殊之处。除了保证数据的可靠传输之外,无线传感器网络中标记时间戳、数据处理、定位、休眠调度等许多功能都要求节点间的时钟保持同步。例如,在读取某些节点传来的采集数据时不仅需要知道节点的位置信

息,还需要知道获取这些数据时的时间信息(例如,为了融合来自多个源节点的信息,需要有时间信息的配合以确定哪些信息可以融合),这样就必须在相应消息上打上时间戳标记,因此,不同节点必须具有相同的时间基准以保证不同节点的时间信息的一致性。定位过程中常利用基于到达时间( TOA)或到达时间差

( TDOA)的定位技术,需要对信号到达时间进行测量以确定目标和定位节点之间的距离(或目标到不同定位节点的距离差),如果节点间时钟存在偏差,不同定位节点对信号到达时间的测量结果也将存在偏差,从而导致距离测量的结果存在误差,最终影响定位精度。一些物理层的多节点协作通信技术要多个节点向指定节点同时发送信号,这类技术可以显著提高节点的能量有效性和系统的鲁棒性,但是它们都要求参与协作的节点间保持严格的时间同步。为了有效地节能,部分节点可以关闭某些模块使其进入休眠状态,有时也要求保持时间同步以便对网络中的节点进行休眠调度。

   虽然传统的全球定位系统( GPS)技术及广泛应用于Internet中的网络时间协议(NTP)等都可以用来为网络提供全局时间同步。但GPS设备相对于廉价的传感器节点来说成本较高,且GPS设备受到地域限制(例如,在建筑物内或水下无法使用);NTP对于能量和计算能力受限的传感器节点也不适用。无线传感器网络具有自组织性、多跳性、动态拓扑性和资源受限性等特点,尤其是节点的能量、计算能力、通信带宽、存储容量受限,这都对时间同步技术提出了特殊的需求。



   同步是现代通信系统中的一个重要问题。一般而言,通信中涉及的同步问题包括载波同步、 AD7245ABR位同步、群同步(或者称为帧同步)和网同步载波同步、位同步及群同步为点对点的通信提供了保证;而网同步则保证了整个通信网内所有通信节点都有相同的时间标准,从而使得网络内用户间可以可靠地传输数据‘27]。和所有的分布式系统一样,时问同步也是无线传感器网络的一项键支撑技术,在这里时间同步问题有其特殊之处。除了保证数据的可靠传输之外,无线传感器网络中标记时间戳、数据处理、定位、休眠调度等许多功能都要求节点间的时钟保持同步。例如,在读取某些节点传来的采集数据时不仅需要知道节点的位置信

息,还需要知道获取这些数据时的时间信息(例如,为了融合来自多个源节点的信息,需要有时间信息的配合以确定哪些信息可以融合),这样就必须在相应消息上打上时间戳标记,因此,不同节点必须具有相同的时间基准以保证不同节点的时间信息的一致性。定位过程中常利用基于到达时间( TOA)或到达时间差

( TDOA)的定位技术,需要对信号到达时间进行测量以确定目标和定位节点之间的距离(或目标到不同定位节点的距离差),如果节点间时钟存在偏差,不同定位节点对信号到达时间的测量结果也将存在偏差,从而导致距离测量的结果存在误差,最终影响定位精度。一些物理层的多节点协作通信技术要多个节点向指定节点同时发送信号,这类技术可以显著提高节点的能量有效性和系统的鲁棒性,但是它们都要求参与协作的节点间保持严格的时间同步。为了有效地节能,部分节点可以关闭某些模块使其进入休眠状态,有时也要求保持时间同步以便对网络中的节点进行休眠调度。

   虽然传统的全球定位系统( GPS)技术及广泛应用于Internet中的网络时间协议(NTP)等都可以用来为网络提供全局时间同步。但GPS设备相对于廉价的传感器节点来说成本较高,且GPS设备受到地域限制(例如,在建筑物内或水下无法使用);NTP对于能量和计算能力受限的传感器节点也不适用。无线传感器网络具有自组织性、多跳性、动态拓扑性和资源受限性等特点,尤其是节点的能量、计算能力、通信带宽、存储容量受限,这都对时间同步技术提出了特殊的需求。



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