低功耗WirelessHART网络时钟同步

黄 涛，黄世震

(福州大学福建省微电子集成电路重点实验室，福州350002)

低功耗WirelessHART网络时钟同步

黄 涛，黄世震*

(福州大学福建省微电子集成电路重点实验室，福州350002)

提出一种基于TPSN(Timing-Sync Protocol for Sensor Networks)的WirelessHART网络时钟同步协议改进措施。通过在原有TPSN协议上添加线性回归法估计通信节点间的时钟偏差以延长时钟同步周期并针对工厂存在强干扰，协议添加异常情况处理机制以减少坏点出现概率。经过WirelessHART通信节点平台测试，改进时钟同步协议的时钟同步周期相对TPSN协议延长百分之十，因此，该改进协议达到有效降低节点功耗的目的。

电子技术;WirelessHART;时钟同步;TPSN

WirelessHART传感器网络是由大量的具备计算，通信和传感的无线节点连接组成。无线传感器网络中的关键技术之一是时钟同步协议，因为时钟同步协议在低功耗监听，数据融合，TDMA(Time Division Multiple Access)，同步跳频系统等发挥了重要作用。如今，时钟同步协议面临着如能耗，成本，计算速度，分布密度等一些新的挑战［1］。

在实际环境中，阻碍WirelessHART网络发挥最高效率的主要因素是节点间时钟不确定性。目前，网络时钟同步协议主要采用GPS(Global Positioning System)和NTP(Network Time Protocol)两类协议。GPS是一种卫星广播系统［2］，该系统由GPS接收机接收高精度时间信息，从而获得较高精度的时钟同步，但是GPS接收机价格较为昂贵［3］。另外一种方法是采用现在广泛流行于互联网的NTP网络时钟同步协议，然而对于由电池供电的节点，功耗和节点尺寸，成本都将严重限制这些时钟同步协议的应用［4］。此外，分布式WirelessHART网络节点通常处于恶劣的工作环境，因此，NTP和GPS协议不再适用该网络。……