面向物联网的同步算法分析

刘之家

（广西师范学院，广西　南宁　530023）

面向物联网的同步算法分析

刘之家

（广西师范学院，广西南宁530023）

随着科学技术的不断发展，物联网已经成为第三次信息技术浪潮，远期发展将会实现人与人、人与物的信息交换.当前物联网同步体系研究成果较少，本文提出一种面向物联网的同步体系架构，提高物联网的适应性，并提出同步算法，与传统算法比较，发现随着同步分辨率值的减少，同步算法精确度越高，同步算法的计算量越明显降低，计算负荷小.

物联网；同步算法；传统算法；框架

物联网是一种新兴信息技术，受到各国政府的极大关注，时钟是信息空间与物理空间中的基本参量，在物联网的发展中起到重要作用.时钟同步技术是物联网的关键性机制，在当前的研究中，时钟同步涉及到的节点规模比互联网大得多.物联网在众多应用中所具有的传感器精度非常高，这是物联网需要解决的难题之一，物联网涉及到很多领域，因此安全问题也是需要解决的重要问题.想要彻底解决同步问题需要建立合理的同步体系架构，当前我国在这方面的研究比较少，本文主要分析面向物联网的同步算法.

1　物联网时钟同步体系架构

物联网需要以一个开放的分层的的网络体系结构，包括适应层、区域层和组织层，适应层主要解决物联网时钟同步系统与适应性问题，组织层主要解决组织管理问题，区域层主要解决安全问题和同步精度问题，网络的复杂性影响精度，因此需要根据网络链路通讯状态来提高精度，在基础资源建设的基础上，构建物联网时钟同步系统.

物联网同步体系架构要求成本低、速度快，能够适应物联网的使用，为满足设计要求，视同适应层架构设计为三类，包括同步节点、接入时钟服务器节点以及时钟节点，时钟节点主要连接接入网和互联网的连接，同步节点主要获取信息服务节点以及传感器节点.在互联网内，需要配置若干时钟服务器，配置若干截图时钟服务器，这种设计方法结构适应性比较强，协议适应性也是非常强，另外时钟同步设计具有强的扩展适应性和稳定适应性.整个物联网时钟同步系统是分层次的，要求时钟质量要求由各行业和专用物联网中心负责管理，物联网时钟同步组织架构采用集合形式F=P｛Sj/j=1，2，3…，Pi/i=1，2，…，Q｝，时钟Sj代表主时钟服务器，Q代表时钟群与上层的对时方式.

在同步组织层的设计中，为方便管理和组织，在设计中包括接入节点和一般节点，接入节点能够获取外部标准时钟，在时钟同步要求不高的情况下，接入节点能够担负输出时钟信息的功能，一般节点主要担负传感器节点等.整个物联网同步系统都是分层次的，其中国家管理中心并不配置一般节点，在不同层次上可以设置服务器判断同步系统，采用这种设计分层自成系统，方便控制，安全性大大提高.物联网无论是采取何种通讯网，都会适当影响精度，还会导致物联网的精度不一致.根据通讯网的延迟情况把时钟群的节点分为若干区域，在每个区域内都可以设置若干从节点，提高安全性.不同区域内的通讯可能出现通讯延迟的情况，采用物联网时钟同步区域架构能够满足不同节点的时钟同步精度要求.物联网同步区域架构可以采用A=｛ai/i=1，2，3…，bj/j=1，2，3…，U｝，式中ai代表区域，U代表节点与接入节点的同步方法，物联网同步架构能够根据网络延迟等服务情况满足精度要求.

采用图论方法能够进一步的描述杉树同步体系的层次结构，适应层架构采用Gs=VsEs来进行描述，式中Vs代表节点集合，Es代表网络传输链路的集合.组织层采用Gf=（Gf1U^Gfk），式中Vf代表适应层架构中的节点，Ef代表适应层的某个子集，综合同步体系适应层结构与区域架构.

2　定时同步算法

为得到理想的积分起始时刻采用同步算法，设定理想的积分起始时刻为r，在开始的时间不知接受准确信号的具体时间，因此接收机的积分起始时刻也不够理想.假设接收机在开始时刻将积分起始时刻设定为nT+t，n代表整数，为保证设计具有一般性，设定n=0，t∈［t-Tres，t+Tres］，式中Tres代表同步分辨率.

表1　两种算法所需要的步骤数目

3　与传统算法的比较

4　仿真结果

5　结束语

综上所述，本文主要分析面向互联网的同步算法分析.物联网的发展将会对经济发展和社会生活带来重大影响，物联网时钟同步体系结构的研究有非常光明的前景，但是我国目前对于物联网的研究比较少，本文对物联网时钟同步体系结构有一定的借鉴作用，具有较高的适应性，能够避免新网络的改造，便于管理，能够保证时钟同步的安全性和准确性，所设计的同步算法与传统算法相比较，计算量明显降低，计算负荷小.在研究中由于资料比较少，研究还不够深入，更多的研究还需要人们继续努力.

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TP393

A

1673-260X（2016）04-0041-03

2015-12-12

广西师范学院2012年度科研基金项目