基于拓扑控制的无线传感器网络时间同步理论与技术研究

Topology control and time synchronization is of great importance in the management of large-scale WSNs systems. On one hand, time synchronization is a prerequisite for cooperative sensing, energy and topology control management etc; on the other hand, topology control can improve the efficiency, precision and reliability of time synchronization algorithm. However, time Existing solutions of synchronization only focus on solutions to improve the accuracy of clock drift and communication delay, overlook three important facts: First, The relationship between topology control and time synchronization precision scale system; Second, different applications demand different accuracy levels; Third, The credibility of topology control under the adaptive time synchronization accuracy. Ignoring these two facts in designing the protocols may cause great waste on computation resources. In this project, we aim to study the theory and protocol with interrelation of topology control and time synchronization system for large-scale arbitrary accuracy and confidence. Based on the theory, we will further design control protocols of adaptive precision time synchronization, it is broken that present protocol is not adjustable, credible and scalable. We will also deploy our protocol in real systems to demonstrate the effectiveness and efficiency.

拓扑控制和时间同步是规模化无线传感器网络管理的核心技术。一方面，时间同步是实现节点的协同感知、能量和拓扑控制等管理的前提条件；另一方面，拓扑控制可提升时间同步算法的效率、精度和高可靠性。然而，已有的时间同步在只着重解决时钟漂移、不确定性的延迟对精度不断提升的同时,往往忽视了以下三个事实：（1）规模化系统中拓扑控制与时间同步精度关系；（2）不同应用环境的时间同步精度要求存在差异性；（3）时间同步自适应精度下的拓扑控制可信度。忽略这三点而片面的追求时间同步算法精度的提升会导致计算资源的极大浪费和时间同步协议不可用。本项目拟就大规模无线传感器网络系统的拓扑控制与时间同步精度相互关系的关键理论和应用协议展开研究，同时依此为基础研究自适应精度的时间同步下拓扑控制管理协议，突破现有协议精度不可调、结果不可信、协议不可扩展的限制，并在大规模的实际系统中部署运行，具有显著的理论意义和应用价值。

拓扑控制和时间同步是规模化无线传感器网络管理的核心技术。一方面，时间同步是实现节点的协同感知、能量和拓扑控制等管理的前提条件；另一方面，拓扑控制可提升时间同步算法的效率、精度和高可靠性。本项目就大规模无线传感器网络系统的拓扑控制与时间同步精度相互关系的关键理论和应用协议展开研究，同时依此为基础研究自适应精度的时间同步下拓扑控制管理协议，解决拓扑控制与时间同步协作关系模型不可靠、同步精度劣化和控制不可信的问题，并在规模化的无线传感器网络系统中进行了部署和运行，以证明其有效性。本项目共发表高质量论文21篇，授权发明专利4项，申报专利3项，培养博士研究生2名。