虚拟时钟指数逼近的无线传感器网络时钟同步协议

程中逐渐收敛到一个统一的时钟，从而实现节点同步。

　　设同步每个循环周期为30 s，节点在每个循环期间随机广播自己的同步帧，节点的传输距离为2个单位，即节点距离相差不超过2时可以收到对方消息。为避免网络稳定运行时部分偏差较大的节点导致网络中大部分节点同时调整参数，仿真中对首次出现的调整参数低于10%的修正参数不作调整。为验证本算法的对多种网络拓扑的适应性，设置了不同的网络状况，以检验算法的有效性和可靠性。

　　图2演示了节点使用本算法在网络运行初期、稳定工作状态、部分节点忽然失效或主动停止工作时的性能。每个同步周期设置为30 s。仿真持续时间为30 min，分为A、B、C、D四个不同区域。区域A所有节点均工作，由于各节点运行本算法前时钟偏差较大，前3个同步阶段，节点根据收到的偏移值调整参数，偏移校正效果不明显，从第３个周期开始，节点开始补偿时钟偏移和扭曲，经过9个循环周期的补偿，所有节点到达同步状态，即任意两节点间的时钟偏差在10个节拍以内。在区域B的开始阶段，50％的节点选择随机关闭，又随机工作，一但一个节点打开，即开始运用本算法，因为采用指数逼近的方式，节点一但开始工作时即开始执行本算法，由于大部分节点已经同步，新加入的节点的时钟调整不会对已经同步的节点造成影响，由图中可以看出节点能够在开始工作后迅速进入同步状态。在区域C中，30％的节点停止工作。在区域D，这30%的节点开始工作，由于没有时钟调整，刚开始工作时与别的节点时钟无法同步，此时能够看到，各节点开始工作后时钟很快收敛，实现了全网时钟同步。

　　图2 动态网络下时钟同步的性能

　　结语

　　从WSN时钟同步的发展趋势来看，随着WSN节点数量的增加，采用基于本地信息的分布式同步策略，能够提高WSN节点工作效率和稳定性。本算法在动态网络结构下实现了较快的收敛速度，未来的工作集中在网络稳定运行后如何减少由于时钟同步带来的非必要消耗，从而提高节点生存时间和网络生命周期。