简答题

无线传感器网络为什么要使用时间同步机制,时间同步机制的主要性能参数包括哪些?

正确答案

在无线传感器网络系统中,单个节点的能力非常有限,整个系统所要实现的功能需要网络内所有节点互相配合共同完成。时间同步在无线传感器网络中起着非常重要的作用。在分布式系统中,不同的节点都有自己的本地时钟。由于不同节点的晶体振荡器频率存在偏差,以及温度变化和电磁波干扰等,即使在某个时刻所有节点都达到时间同步,它们的时间也会逐渐出现偏差,而分布式系统的协同工作需要节点间的时间同步,因此时间同步机制是分布式系统基础框架的一个关键机制。
传感器网络应用的多样性导致了对时间同步机制需求的多样性,不可能用一种时间同步机制满足所有的应用要求。传感器网络的时间同步机制的主要性能参数如下:
(1)最大误差:一组传感器节点之间的最大时间差量,或相对外部标准时间的最大差量。通常情况下,最大误差随着需要同步的传感器网络范围的增大而增加。
(2)同步期限:节点间需要一直保持时间同步的时间长度,传感器网络需要在各种时间长度内保持时间同步,从瞬间同步到伴随网络存在的永久同步。
(3)同步范围:需要节点间时间同步的区域范围,这个范围可以是地理范围,如以米度量的距离;也可以是逻辑距离,如网络的跳数。
(4)可用性:指在范围内的覆盖完整性,有些时间同步机制能够同步区域内的每个节点,基于网络的机制通常能够同步每个节点,而有些机制对硬件要求高,仅能同步部分节点,如GPS系统。
(5)效率:达到同步精度所经历的时间以及消耗的能量。需要交换的同步消息越多,经历的时间越长,消耗的网络能量就越大,同步的效率相对就越低。
(6)代价和体积:时间同步可能需要特定硬件,在传感器网络中需要考虑部件的价格和体积,这对传感器网络非常重要。

答案解析

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