摘 要：近年來，隨著科技發(fā)展水平的顯著提升，在全球傳感器技術領域中，無線傳感網(wǎng)絡占據(jù)著甚為關鍵的應用地位，其重要性不容忽視，其中，無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點定位算法可作為重要的支撐技術。在此，本文將針對節(jié)點運動脈沖耦合無線傳感器網(wǎng)絡同步問題進行簡要分析探討。

關鍵詞：無線傳感器網(wǎng)；節(jié)點運動；脈沖耦合；網(wǎng)絡同步

中圖分類號：TP212.9

目前，在全球范圍內(nèi)，無線傳感器網(wǎng)絡備受關注，其應用前景十分廣闊。分析表明，無線傳感器網(wǎng)絡同步會受到脈沖響應函數(shù)及節(jié)點運動速率、脈沖強度等因素的直接影響，若靜止節(jié)點數(shù)目越多則會導致網(wǎng)絡同步速度愈發(fā)緩慢。

1 簡析無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點系統(tǒng)結(jié)構

圖1 系統(tǒng)結(jié)構圖

通常而言，通用無線傳感器節(jié)點體系結(jié)構主要是將硬件資源的優(yōu)化共享作為是基本前提的，可把一般數(shù)據(jù)通路及無線數(shù)據(jù)通路合理分離，同時可實現(xiàn)各類型通信協(xié)議的有效兼容。為使無線收發(fā)器可真正做到實時高效通信，則可運用專用硬件加速器，盡可能充分滿足高效率且高性能需求。

上圖主要描述的是無線傳感器網(wǎng)絡的通用節(jié)點體系結(jié)構，中央處理器為此體系結(jié)構的核心內(nèi)容，作用為在分時處理操作請求及通信協(xié)議中進行使用。運用單一處理器結(jié)構目的為基于某種需要場合能夠把全部處理器資源作用于單一任務運行中。可實現(xiàn)處理能力及成效的優(yōu)化提升。此系統(tǒng)唯一的核心處理應配備另外的硬件電路，為精細化并行處理操作的實施提供有力支持，由于在分配系統(tǒng)中應用處理器可完成多個并行操作，為此此類型設計能夠強化提高并行操作的實際轉(zhuǎn)換效率。實現(xiàn)并行操作轉(zhuǎn)換時間優(yōu)化降低的常用手段為進行寄存器窗口的合理添加。CPU能夠?qū)⒍鄠€寄存器組集成起來，如此一來，則不要將每次操作轉(zhuǎn)換對應信息寫進存儲器中，僅需在空寄存器中保存即可。跟典型微控制器設計相似的是，數(shù)據(jù)通路可通過共享內(nèi)部總線實現(xiàn)跟系統(tǒng)其他組件的連接，其中包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、存儲器、硬件加速器、I/O口、系統(tǒng)時鐘等。此系統(tǒng)中CPU僅簡單地實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送任務規(guī)劃，而并不針對數(shù)據(jù)實施直接處理。在可共享的內(nèi)部總線上全部設備可基于共享存儲器接口進行操作，各個設備均可就映射于共享地址空間結(jié)構實施控制。對應的不同操作專用共享地址空間能夠動態(tài)滿足實際應用要求。

這個系統(tǒng)的優(yōu)勢為實現(xiàn)專用硬件加速器的有效應用，相較于普通數(shù)據(jù)通路低效率操作而言，專用硬件加速器能夠高效完成底層操作執(zhí)行，各個加速器均支持操作無線網(wǎng)絡通信，一旦操作效率提升，則系統(tǒng)功耗可大幅降低。若硬件加速器實施核心加密數(shù)據(jù)操作，則經(jīng)過加密的數(shù)據(jù)會向其他外圍設備或者是CPU暴露出來，進而凸顯出系統(tǒng)保密方面的缺陷問題。該結(jié)構系統(tǒng)是在自身保密特性的前提下強化增加系統(tǒng)靈活性。

2 節(jié)點運動的脈沖耦合無線傳感器網(wǎng)絡同步

在相對較為固定的區(qū)域范圍內(nèi)，無線傳感器網(wǎng)絡中涉及的各個節(jié)點可實現(xiàn)量很高運行，因為節(jié)點狀態(tài)及相互之間位置處于不斷變化的狀態(tài)，當節(jié)點處于特定狀態(tài)的時候，進行脈沖信號發(fā)射，且此類信號強度較大，在相應范圍中，其可被節(jié)點全部接受，與此同時，各個節(jié)點間形成一定的脈沖耦合作用，達到網(wǎng)絡同步目的。

基于稀疏網(wǎng)絡狀態(tài)，如果無線傳感器全部節(jié)點均靜止，網(wǎng)絡則會不通，難以做到時鐘同步；如果無線傳感器全部節(jié)點均運動，一旦某點狀態(tài)達最大值，則節(jié)點可進行脈沖信號發(fā)射，并會對所處區(qū)域范圍中的節(jié)點產(chǎn)生一定影響。分析可知，時鐘同步會被無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點運動快慢直接影響，一般來說，在節(jié)點運動速率快速增長的同時網(wǎng)絡時鐘同步時間會隨之縮短，若實際節(jié)點運動處于低速狀態(tài)，則此類影響逐步減弱；響應函數(shù)跟網(wǎng)絡同步時間有著直接必然聯(lián)系，伴隨著參數(shù)值的加大，則會逐步縮短網(wǎng)絡同步所需具體時間；若網(wǎng)絡節(jié)點運動速率相對較為接近，則脈沖速度直接會對網(wǎng)絡同步速度造成一定影響，脈沖強度越大會導致網(wǎng)絡同步速度趨向更快；當節(jié)點運動速率相對較大的時候，網(wǎng)絡同步速度所受脈沖強度的影響較小。

在運行過程當中，處于無線傳感器網(wǎng)絡中的部分節(jié)點因為受到來自于外界因素的影響處于長期靜止狀態(tài)中，該種現(xiàn)象的出現(xiàn)是否會對網(wǎng)絡同步造成影響，有待研究。分析表明，若無線傳感器網(wǎng)絡中僅有一個靜止節(jié)點，則其他節(jié)點運動時的相響應函數(shù)和脈沖強度、運動速率導致網(wǎng)絡同步所受影響跟全部節(jié)點運動時形成的直接影響相對較為類似，在此需要注意的是，伴隨著節(jié)點靜止狀態(tài)的保持，網(wǎng)絡同步時間會受到一定程度影響，如果運動速率處于較低狀態(tài)，則會使網(wǎng)絡同步受到明顯影響，一旦運動速率表達，對應影響則會被逐步削弱。

圖2 網(wǎng)絡同步所受靜止節(jié)點數(shù)目影響的表示圖

如上圖所示，網(wǎng)絡中靜止節(jié)點數(shù)目ns對于網(wǎng)絡時鐘同步時間t會形成一定影響。當n增加的同時t會隨之增加。若全部節(jié)點均處于靜止狀態(tài)，則網(wǎng)絡時鐘同步時間大幅度增加，只要無線傳感器網(wǎng)絡中就有一個節(jié)點實在運動著的，網(wǎng)絡同步則可有效實施，僅僅是實際所需的時間比較長些；若節(jié)點均處于狀態(tài)為靜止的網(wǎng)絡結(jié)構中，則只能夠在局部范圍內(nèi)實現(xiàn)節(jié)點信息交換，難以做到網(wǎng)絡同步。

由此可知，研究節(jié)點運動的脈沖耦合無線傳感器網(wǎng)絡時鐘同步問題，完成節(jié)點運動區(qū)域范圍稀疏假設，設定其處于低速運動狀態(tài)，同時節(jié)點均進行運動，得出，網(wǎng)絡同步時間會受到節(jié)點運行速率的直接影響，呈現(xiàn)出正比關系；網(wǎng)絡同步時間會受到脈沖相相應函數(shù)的顯著影響；脈沖強度對同步時間的影響不大，若存在有部分節(jié)點靜止的情況，網(wǎng)絡同步速度跟靜止節(jié)點樹木呈現(xiàn)出反比關系，然而即使網(wǎng)絡中僅存在有一個運動節(jié)點則可利用脈沖實現(xiàn)網(wǎng)絡同步，對應速度趨緩。

3 結(jié)束語

綜上可以知道，無線傳感器網(wǎng)絡的重要性愈發(fā)突顯，可實現(xiàn)良好應用，對應的網(wǎng)絡同步會受到多方因素的影響，通過一系列研究了解掌握節(jié)點運動的脈沖耦合無線傳感器網(wǎng)絡的時鐘同步問題，意義深遠。

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作者簡介：梁川（1979-），男，壯族，廣西百色人，講師，碩士，研究方向：無線傳感器網(wǎng)絡；滕翠（1979-），女，廣西百色人，工程師，碩士，研究方向：計算機網(wǎng)、流量識別。

作者單位：百色學院數(shù)學與計算機信息工程系，廣西百色 533000

基金項目：廣西高?？茖W技術研究項目立項項目——基于定向擴散（DD）無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議的改進研究（項目編號：LX2014418）。