RDA→Bt1→t4代表从t1到t4时段内,节点A相对于节点B增加的时偏。DA→Bt4是t4时刻节点A与节点B之间的时偏。则可以算出TPSN的同步误差:
式中SUC=SA-SB,PUC=PA→B-PB→A,RUC=RB-RA。
对于DMTS算法,发送节点A在T0时刻检测到空闲,接收节点B在报文到达时刻给报文加上时间戳T1,并在调整自己的本地时间记录之前记录下此时的时刻为T2,在T3时间完成调整。则可以得到:
式中DA→Bt0=DA→Bt3+RDA→Bt0→t3。
由TmA→B+RB=n·t+Terror+Rerror+(T2-T1),其中n是前导码的长度,可以得到DMTS的时偏:
DMTS的误差为:
对于RBS同步算法,可以得到:
则由式(8)与式(9)可以得到节点B的时偏m1为:
则可以得到节点B的同步误差为:
从式(7)中可以看出,TPSN同步精度高的原因是在MAC层采用打时标方式消除了发送时间与访问时间的影响,并在消息双方向交换时消除了传播时间的影响。缺点是点到点之间的同步,每次只能一对节点进行时间同步,同步一次需要发送2个消息,接收2个消息,功耗较大。从式(10)可以看出DMTS同步误差较大的原因是单播传播,没办法消除Terror 与Rerror的影响,但DMTS同步一次只要消耗1个发送消息,1个接收消息,功耗较低。至于FTSP同步算法比DMTS高的原因是,发送者在发送一个同步请求报文时连续标记了多个时间戳,接收者可以根据这几个中断时间,计算出更精确的时间偏差。可以看出,RBS完全消除了发送方的影响,只是同步一次消耗3个发送消息,4个接收消息,功耗较大。而对于HRTS与PBS算法,都是其于以上算法进行融合运用,在簇首节点与子网节点选择上作了较大的改进,以降低整个网络的功耗。
3 总结与展望
从以上同步算法的误差分析比对中可以看出,每种算法都有各自的优缺点,都适合不同的无线传感网络。精度高,相对功耗也较大。对特定的无线传感网络,选择同步算法时应该折中考虑精度与功耗。从整体上看,近年来有关时间同步算法的研究,大部分都是基于以往典型的单跳同步算法原理,进一步从整体网络中考虑误差与功耗,结合最优生成树、分簇路由算法等,以平均整个网络的功耗,降低节点传输的跳数,提高同步的精度。协作同步算法侧重于提高整个网络的可扩展性与健壮性,但要求节点具有相同的同步脉冲,比较困难,目前还需要进一步的发展验证,也是未来可能很好的发展方向。