本文關(guān)鍵詞：無線自組織網(wǎng)絡時鐘同步方法研究

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【摘要】：無線自組織網(wǎng)絡是一種不依賴預設基礎設施而快速組建的臨時性網(wǎng)絡,由于分布式、多跳、自組織、無中心等特點,使其具備了組網(wǎng)便捷、抗毀性強等優(yōu)點,在諸多領域都有著重要應用。時鐘同步是無線自組織網(wǎng)絡的重要的基礎支撐技術(shù),是完成數(shù)據(jù)融合、協(xié)作感知、多址接入、定位技術(shù)、能量管理等功能的必要前提。由于無線自組織網(wǎng)絡自身特性,傳統(tǒng)基于結(jié)構(gòu)式的時鐘同步方案并不能完全適合無中心的無線自組織網(wǎng)絡。當前基于分布式的時鐘同步方案則重視在全網(wǎng)時鐘分布式同步策略上,并不能有效地實現(xiàn)相鄰兩節(jié)點間的精確時鐘同步。本文針對上述問題,提出一種新型的適用于多跳無線自組織網(wǎng)絡的分布式時鐘同步方案。該方案針對當前時鐘同步中時鐘偏差難以準確測定和全網(wǎng)時鐘基準如何確定兩大關(guān)鍵技術(shù)問題進行了深入地研究。針對時鐘偏差難以準確測定問題,本文在分析802.11下不對稱時延產(chǎn)生原因的基礎上,提出了一種基于卡爾曼濾波算法的時鐘偏差估計方法。該方法有效地保證了相鄰兩點間的精確時鐘同步,并在嵌入式平臺得到了了驗證。針對全網(wǎng)時鐘基準如何確定問題,本文提出了一種基于平均場模型的全網(wǎng)時鐘分布式同步方法。該方法將節(jié)點之間的時鐘偏差映射為團勢能,建立了基于伊辛模型能量函數(shù)描述的全網(wǎng)時鐘同步平均場模型;不維護特殊節(jié)點,基于平均場理論,通過節(jié)點之間的平均作用確定了全網(wǎng)虛擬時鐘基準;采用并行能量最小化的方法,實現(xiàn)全網(wǎng)時鐘分布式同步。結(jié)合本文所實現(xiàn)的時鐘偏差估計方法和全網(wǎng)時鐘分布式同步方法,最終形成本文核心的內(nèi)容——基于平均場的分布式時鐘同步協(xié)議MFSP。該協(xié)議采用廣播方式實現(xiàn)雙向時間戳交換,有效地降低了消息發(fā)送量;基于卡爾曼濾波算法和平均場理論,實現(xiàn)了從兩兩節(jié)點的精確同步到全網(wǎng)時鐘的快速收斂的完整分布式時鐘同步解決方案。本文詳細地闡述了MFSP協(xié)議的技術(shù)方案和性能,并在QualNet平臺對協(xié)議進行了設計與實現(xiàn)。最后,利用QualNet平臺模擬多種仿真場景,并GTSP協(xié)議、ATS協(xié)議進行比較,驗證了本文MFSP協(xié)議快速收斂、收斂時間穩(wěn)定、對拓撲規(guī)模變化不敏感和適用大規(guī)模無線自組織網(wǎng)絡的特點。
【學位授予單位】：西北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN92

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