TAYLORS: A Fast, Scalable Yet Lightweight Protocol for Resilient Synchronization of WSN
TAYLORS : un protocole rapide, évolutif et léger pour une synchronisation résiliente des réseaux de capteurs sans fil.
Résumé
As of today, wireless sensor networks (WSNs) are regularly deployed to monitor physical phenomena. This is made possible by the collection of time-stamped data building on synchronized sensor clocks. Some applications benefit from a temporary deployment of the network. This is for instance the case for the instrumentation of an aircraft during flight tests using connected microphones and accelerometers. In this case, the clock synchronization protocol must converge fast and in a bounded time. In this paper, we propose TAYLORS, a distributed and thus robust synchronization protocol for WSN that offers a fast bounded convergence and that keeps a stable clock even in dynamic settings. TAYLORS combines both max-consensus at initialization and average-consensus over the long term. This work provides as well a novel mathematical model to derive a worst-case bound on convergence of low memory averageconsensus protocols, that is leveraged to motivate the design of TAYLORS. Experimental results show that the proposed solution is simple, fast and suitable for very basic microcontrollers.
À l'heure actuelle, les réseaux de capteurs sans fil (WSN) sont régulièrement déployés pour surveiller des phénomènes physiques. Cela est rendu possible grâce à la collecte de données horodatées à partir d'horloges de capteurs synchronisées. Certaines applications tirent parti d'un déploiement temporaire du réseau. C'est par exemple le cas de l'instrumentation d'un avion pendant les essais en vol à l'aide de microphones et d'accéléromètres connectés. Dans ce cas, le protocole de synchronisation des horloges doit converger rapidement et dans un temps limité. Dans cet article, nous proposons TAYLORS, un protocole de synchronisation distribué et donc robuste pour les WSN, qui offre une convergence rapide et limitée et qui maintient une horloge stable même dans des environnements dynamiques. TAYLORS combine à la fois le consensus maximal lors de l'initialisation et le consensus moyen sur le long terme. Ce travail fournit également un nouveau modèle mathématique permettant de dériver une limite dans le pire des cas pour la convergence des protocoles de consensus moyen à faible mémoire, qui est utilisé pour motiver la conception de TAYLORS. Les résultats expérimentaux montrent que la solution proposée est simple, rapide et adaptée aux microcontrôleurs très basiques.