Abstract
Sensor network applications need synchronized time extremely such as object tracking, consistent state updates, duplicate detection, and temporal order delivery. This paper describes reliable time synchronization protocol (RTSP) for wireless sensor networks. In the proposed method, synchronization error is decreased by creating hierarchical tree with lower depth and reliability is improved by maintaining and updating information of candidate parent nodes. The RTSP reduces recovery time and communication overheads comparing to TPSN when there are topology changes owing to moving of nodes, running out of energy and physical crashes. Simulation results show that RTSP has about 20% better performance than TPSN in synchronization accuracy. And the number of message in the RTSP is $20%{\sim}60%$ lower than that in the TPSN when nodes are failed in the network. In case of different transmission range of nodes, the communication overhead in the RTSP is reduced up to 40% than that in the TPSN at the maximum.
센서 네트워크에서 시각 동기 기술은 동기 기반 통신 프로토콜 개발뿐만 아니라, 암호화 기술에서의 타임 스탬프, 타 노드들로부터의 같은 이벤트 중복 감지 인식, beamforming, 기록된 이벤트들의 발생 순서 구분 등 다양한 응용을 위해 필요하다. 본 논문에서는 센서 네트워크에서 신뢰성 있는 시각 동기 프로토콜(RTSP: Reliable Time Synchronization Protocol)을 제안한다. 제안하는 기법은 깊이가 낮은 계층적 트리 형태의 네트워크 토폴로지를 구성하여 동기 오류를 줄이고, 후보 부모 노드의 정보를 유지함으로써 노드의 이동, 에너지 소진 및 물리적 결함으로 인한 토폴로지 변화에 대응한다. 시뮬레이션을 통한 성능 분석 결과는 RTSP가 기존의 TPSN(Timing-sync Protocol for Sensor Networks)과 비교하여 동기 정확도에 있어 20% 가량 향상됨을 보인다. 또한, 네트워크 내 노드의 결함으로 토폴로지 변화 시 동기화에 필요한 메시지 수를 $20%{\sim}60%$ 감소시키는 효과를 보인다. 노드의 무선 전송 거리를 서로 다르게 설정했을 경우에도 RTSP의 통신 부하는 TPSN에 비해 최대 40% 이상 감소된다.
