一种渐进收敛的分布式时间同步算法设计
——文献综述
一、前言
时间同步是分布式无线自组织网络的重要技术之一，网络中终端节点的时间由自己的本地时钟决定，因此，若终端节点上电时间不一致就会导致节点间的时间不同步。其次，本地时钟的精度取决于各个节点自身所带晶体振荡器的精度，即使每个节点的上电时间保持一致，晶体振荡器的性能差异也会使得各个终端节点的本地时钟出现偏差，随着晶体振荡器的使用，性能也有不同程度的下降，这种偏差还会累积，使得节点间的时间误差越来越大。再者，分布式无线自组织网络中的终端为了降低能耗，大多采用定时休眠机制，每次节点被唤醒时也很难保证节点间时间的同步。因此，时间同步对分布式无线自组织网络的发展具有重大的研究意义。
二、国内外相关研究
在分布式无线自组织网络中，由于没有基础设备的统一管理，因此缺少标准时钟为网络中的节点提供时间参考，各个节点的时间都是以自己的本地时钟作为参考。本地时钟的不确定性加剧了节点间时间的不一致。时间同步技术的研究正是为了使分布式无线自组织网络中的终端节点的时间在满足需求的条件下达到一致。
时间同步是无线自组织网络研究的重要课题之一。在无线自组织网络的实际运用中，节点采集的数据大多需要附带时间信息，且网络中所用的TDMA分配机制、数据感知、节点跟踪定位、定时休眠等技术都需要网络节点间精准的时间同步。
传统的网络时间算法NTP适用于相对稳定的网络，功耗较高，GPS虽然时间同步精度能达到纳秒级，但其功耗也大，成本高，并且通信环境要求高，当有障碍物时信号差，而无线自组织网络是一个自组织的、网络结构随时变化、多跳的分布式网络，网络中终端成本低、信息储存能力受局限、节点功耗要求低，这些特点使得传统的网络时间同步协议不能很好地应用于无线自组织网络中。目前，在深刻详细分析了经典时间同步算法的情况下，结合了无线组组织网络特有的网络架构性质，各个无线网络领域的专家学者从WSN研究开始，逐渐提出了适应无线自组织网络的不同性能需求的时间同步算法。
2002年，Jeremy Elson等人在HotNets-I会议上首次提出了关于WSN的时间同步技术，并详细论述了相关议题，由此产生了用于WSN的首个时间同步协议——参考广播时间同步协议（Reference Broadcast Synchronization, RBS）[1]。该算法使用发送节点只发送不参与同步的特点，消除了发送者发送延迟的不确定成分，在同步误差性能方面表现出很大优势，可是随着网络节点数目的增多，接收者要完成同步需要较高的功耗，并且在多跳网络中，要实现全网同步所需的分组传输量也比较大。针对RBS同步开销随着网络规模的增大而增大的问题，文献[2]提出一种能量有效的RBS算法，采用最小二乘法对时钟偏移进行周期性地拟合，该算法在同步精度方面有所改进的同时，有效减少了时间同步的节点功耗。
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