无线传感器网络的同步管理主要是指时间的同步管理。因为在分布式无线传感器网络的应用中，每个传感器节点都有自己的本地时钟。不同节点的晶体振荡器频率存在偏差，以及温度和电磁波的干扰等都会造成无线传感器网络节点之间的运行时间偏差。无线传感器网络本质上是一个分布式协同工作的网络系统，很多具体应用都要求网络各个节点存在相互的协同配合，因此时间同步是无线传感器网络同步管理机制的重要内容。

　　传统无线网络中，时间同步机制已经得到广泛应用。如网络时间协议（network tlme protocol，ntp）就是因特网中普遍采用的时间同步协议。另外，gps和无线测距技术也可以用来提供网络的全局时间同步。在无线传感器网络应用中也不乏利用时间同步机制的例子，如在节点时间同步的基础上，远程观察卫星或导弹发射的轨道变化情况等。由于传感器网络本身的特点，节点体积和造价都不能太高，故设计时间同步机制必须考虑节点的体积和造价成本大小的影响。另外，还得考虑节点的能耗以及应用相关性等特点和约束条件。

　　1. 时间同步机制设计中应当考虑的因素

　　无线传感器网络中的时闾同步机制设计会受到很多因素的影响。苜先，传感器节点需要彼此并行操作和协作，去完成复杂的监测和感知环境的任务。数据融合是这种并行操作的典型实例，不同的节点采集的数据集合构成一个有意义的结果。例如，在车辆跟踪系统中，传感器节点记录车辆的位置和时间并传送给网关汇聚节点，然后结合这些信息估计车辆的位置和速度。如果传感器节点缺乏统一的时间同步，车辆的位置估计将是不准确的。其次，许多节能方案是利用时间同步来实现的。例如，传感器可以在适当的时候休眠，在需要的时候再唤醒。当应用这种节能模式的时候，网络节点应该在相同的时间休眠和唤醒，也就是说当数据到来时，节点的接收器并没有关闭。无线传感器网络时间同步机制设计的目的是为网络中所有节点的本地时钟提供共同的时间戳。

　　2．设计时间同步机制一般关注的主要性能参数

　　（1）能量效率

　　达到同步所需要的时间以及消耗的能量。同步需要的时间越长，消耗的能量越多，同步的效率就越低。无线传感器网络的主要特点就是节点的能量受限问题，设计的时间同步算法需以考虑传感器节点有效的能量资源作为前提。

　　（2）可扩展性

　　无线传感器网络需要部署大量的传感器节点，时间同步机制应该支持有效扩展网络中节点的数目或者密度。

　　（3）精确度

　　精确度的需求依赖于特殊的应用和时间同步的目的而有所不同，对于某些应用，知道时间和消息的先后顺序就够了，然而某些则要求较高的同步精确。

　　（4）健壮性

　　无线传感器网络可能在敌占区域长时间无人管理，一旦某些节点被破坏，在余下的网络中，时间同步机制应该继续保持有效并且功能健全。

　　（5）同步期限（或寿命）

　　指节点需要一直保持时间同步的时间长度。时间同步算法提供的同步时间可以是瞬时的，也可以和网络的寿命一样长。

　　（6）有效同步范围

　　是指需要节点同步的区域范围，可以是物理上的地理范围，也可是逻辑范围，如网络路由的跳数。时间同步机制可以给网络内所有的节点提供时问，也可以给局部区域内的部分节点提供时间。

　　（7）成本和尺寸

　　同步可能需要特定的硬件，另外，体积的大小也影晌同步机制的实现，无线传感器网络节点非常小而且廉价。

　　（8）最大误差

　　一组传感器节点之间的最大时间差，或相对外部标准时间的最大差。通常，最大误差会随着同步的网络范围扩大而增加。

　　3. 常用的时间同步算法

　　常用的时间同步算法主要包括了rbs算法、tpsn算法、mini-sync及tiny－sync算法和lts算法。

　　（1）参考广播同步（reference broadcast synchronlzatlon，rbs）算法

　　rbs算法是elson等人以“第三节点”实现同步的思想而提出的。基本思想就是节点广播参考消息给它的邻居节点，这个参考消息不包括时间戳，相反，它的到达时间被节点用来作为参考对比时钟。节点广播单个脉冲给两个接收者，接收者在收到脉冲的基础上再交换记录脉冲的时间，进而估计节点间的相对相位偏移。这样，通过单个脉冲实现了两个节点的同步，另外增加脉冲数还可提高精确度。由于rbs算法将发送者的不确定性从关键路径里消除，不需要节点之间的双向信息交换，从而获得比传统时钟同步方法更好的精确度，如图所示。rbs算法时间误差的主要来源是传输时间和接收时间的不确定性。当广播范围较小时，可以忽略传输误差。

　　图 rbs算法与传统时钟同步算法比较

　　（2）同步（ttmmg sync protocol for sensor networks，tpsn）算法<