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无线传感器网络分布式一致时间同步协议的收敛分析及加速设计
  • 期刊名称:电子与信息学报
  • 时间:0
  • 页码:2045-2051
  • 分类:TP393[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]清华大学电子工程系清华信息国家实验室,北京100084
  • 相关基金:国家自然科学基金(60976032); 国家高技术研究发展计划(2009AA01Z130)资助课题
  • 相关项目:基于非易失存储器件的低功耗无线传感网芯片与应用研究
中文摘要:

该文研究了基于分布式一致的无线传感器网络时间同步协议的收敛和加速问题。通过将其同步迭代过程映射到马尔可夫链的状态转移过程,推导出了分布式一致时间同步协议在循环网中的收敛速度与节点邻居数和网络规模有关。Matlab仿真实验表明该结论对类均匀规则网和类均匀网也是正确的。此外,对于类均匀网,邻居数分布也会影响协议的收敛速度。因此该文提出了基于改变网络邻居数分布的加速算法来提高分布式一致时间同步协议的收敛速度。规模为100个节点的类均匀网络实验结果表明,该文提出的加速算法在没有显著改变节点平均传输半径的情况下可使分布式一致时间同步协议的收敛迭代次数降低约25%。

英文摘要:

This paper analyzes convergence and acceleration issues of distributed consensus time synchronization protocols in wireless sensor networks. By mapping synchronization iterations to Markov domain,the upper and lower bounds of protocol convergence rate are deduced in circulant networks,which proves that the protocol convergence rate is related to node neighbor size and network size. Matlab simulation results in co-uniform regular networks and co-uniform networks indicate the same conclusion. Moreover,it is found that in co-uniform non-regular networks,the protocol convergence rate will also be affected by neighbor size distribution. So an accelerating algorithm is proposed,which improves the convergence rate of distributed consensus time synchronization protocols by adjusting neighbor size distribution. Experiment results show that in a 100-node co-uniform network,the proposed accelerating algorithm can reduce the iteration counts of the distributed consensus time synchronization protocols by 25%,without any significant variation of the average node transmission radius.

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