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摘 要：近年来,随着科技发展水平的显著提升,在全球传感器技术领域中,无线传感网络占据着甚为关键的应用地位,其重要性不容忽视,其中,无线传感器网络节点定位算法可作为重要的支撑技术.在此,本文将针对节点运动脉冲耦合无线传感器网络同步问题进行简要分析探讨.
关 键 词 ：无线传感器网；节点运动；脉冲耦合；网络同步
中图分类号：TP212.9
目前,在全球范围内,无线传感器网络备受关注,其应用前景十分广阔.分析表明,无线传感器网络同步会受到脉冲响应函数及节点运动速率、脉冲强度等因素的直接影响,若静止节点数目越多则会导致网络同步速度愈发缓慢.
1.简析无线传感网络节点系统结构
图1 系统结构图
通常而言,通用无线传感器节点体系结构主要是将硬件资源的优化共享作为是基本前提的,可把一般数据通路及无线数据通路合理分离,同时可实现各类型通信协议的有效兼容.为使无线收发器可真正做到实时高效通信,则可运用专用硬件加速器,尽可能充分满足高效率且高性能需求.
上图主要描述的是无线传感器网络的通用节点体系结构,处理器为此体系结构的核心内容,作用为在分时处理操作请求及通信协议中进行使用.运用单一处理器结构目的为基于某种需要场合能够把全部处理器资源作用于单一任务运行中.可实现处理能力及成效的优化提升.此系统唯一的核心处理应配备另外的硬件电路,为精细化并行处理操作的实施提供有力支持,由于在分配系统中应用处理器可完成多个并行操作,为此此类型设计能够强化提高并行操作的实际转换效率.实现并行操作转换时间优化降低的常用手段为进行寄存器窗口的合理添加.CPU能够将多个寄存器组集成起来,如此一来,则不要将每次操作转换对应信息写进存储器中,仅需在空寄存器中保存即可.跟典型微控制器设计相似的是,数据通路可通过共享内部总线实现跟系统其他组件的连接,其中包括模数转换器、存储器、硬件加速器、I/O口、系统时钟等.此系统中CPU仅简单地实现数据传送任务规划,而并不针对数据实施直接处理.在可共享的内部总线上全部设备可基于共享存储器接口进行操作,各个设备均可就映射于共享地址空间结构实施控制.对应的不同操作专用共享地址空间能够动态满足实际应用要求.
这个系统的优势为实现专用硬件加速器的有效应用,相较于普通数据通路低效率操作而言,专用硬件加速器能够高效完成底层操作执行,各个加速器均支持操作无线网络通信,一旦操作效率提升,则系统功耗可大幅降低.若硬件加速器实施核心加密数据操作,则经过加密的数据会向其他设备或者是CPU暴露出来,进而凸显出系统保密方面的缺陷问题.该结构系统是在自身保密特性的前提下强化增加系统灵活性.
2.节点运动的脉冲耦合无线传感器网络同步
在相对较为固定的区域范围内,无线传感器网络中涉及的各个节点可实现量很高运行,因为节点状态及相互之间位置处于不断变化的状态,当节点处于特定状态的时候,进行脉冲信号发射,且此类信号强度较大,在相应范围中,其可被节点全部接受,与此同时,各个节点间形成一定的脉冲耦合作用,达到网络同步目的.
基于稀疏网络状态,如果无线传感器全部节点均静止,网络则会不通,难以做到时钟同步；如果无线传感器全部节点均运动,一旦某点状态达最大值,则节点可进行脉冲信号发射,并会对所处区域范围中的节点产生一定影响.分析可知,时钟同步会被无线传感器网络节点运动快慢直接影响,一般来说,在节点运动速率快速增长的同时网络时钟同步时间会随之缩短,若实际节点运动处于低速状态,则此类影响逐步减弱；响应函数跟网络同步时间有着直接必然联系,伴随着参数值的加大,则会逐步缩短网络同步所需具体时间；若网络节点运动速率相对较为接近,则脉冲速度直接会对网络同步速度造成一定影响,脉冲强度越大会导致网络同步速度趋向更快；当节点运动速率相对较大的时候,网络同步速度所受脉冲强度的影响较小.
在运行过程当中,处于无线传感器网络中的部分节点因为受到来自于外界因素的影响处于长期静止状态中,该种现象的出现是否会对网络同步造成影响,有待研究.分析表明,若无线传感器网络中仅有一个静止节点,则其他节点运动时的相响应函数和脉冲强度、运动速率导致网络同步所受影响跟全部节点运动时形成的直接影响相对较为类似,在此需要注意的是,伴随着节点静止状态的保持,网络同步时间会受到一定程度影响,如果运动速率处于较低状态,则会使网络同步受到明显影响,一旦运动速率表达,对应影响则会被逐步削弱.
图2 网络同步所受静止节点数目影响的表示图
如上图所示,网络中静止节点数目ns对于网络时钟同步时间t会形成一定影响.当n增加的同时t会随之增加.若全部节点均处于静止状态,则网络时钟同步时间大幅度增加,只要无线传感器网络中就有一个节点实在运动着的,网络同步则可有效实施,仅仅是实际所需的时间比较长些；若节点均处于状态为静止的网络结构中,则只能够在局部范围内实现节点信息交换,难以做到网络同步.
由此可知,研究节点运动的脉冲耦合无线传感器网络时钟同步问题,完成节点运动区域范围稀疏假设,设定其处于低速运动状态,同时节点均进行运动,得出,网络同步时间会受到节点运行速率的直接影响,呈现出正比关系；网络同步时间会受到脉冲相相应函数的显著影响；脉冲强度对同步时间的影响不大,若存在有部分节点静止的情况,网络同步速度跟静止节点树木呈现出反比关系,然而即使网络中仅存在有一个运动节点则可利用脉冲实现网络同步,对应速度趋缓.
3.结束语
综上可以知道,无线传感器网络的重要性愈发突显,可实现良好应用,对应的网络同步会受到多方因素的影响,通过一系列研究了解掌握节点运动的脉冲耦合无线传感器网络的时钟同步问题,意义深远.