一种网络节点时钟同步方法及节点、系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种网络节点时钟同步方法，包括：第二节点接收第一节点发送的信标和第一节点发送信标的时间t1，获得第二节点接收信标的时间t2；第二节点根据t1和t2的时间差Δt1，调整第二节点的本地时间，使得第二节点与第一节点的时钟同步；在调整第二节点的本地时间之后，第二节点向第三节点发送信标和第二节点发送信标的时间t3，以使第三节点调整第三节点的本地时间，使得第三节点与第二节点及第一节点的时钟同步。本发明通过节点间传输信标和信标的发送时间，实现节点间的时钟同步，不仅简单有效的解决了无线自组织网络的时钟同步问题，而且没有增加额外的同步设备，成本低。
【专利说明】一种网络节点时钟同步方法及节点、系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，特别是涉及一种网络节点时钟同步方法及节点、系统。【背景技术】
[0002]目前，时钟同步在网络技术中得到大量的使用，特别是互联网中的网络时间协议(NTP,Network Time Protocol)精度高、健壮性和可扩充性好,其时间同步功能得到广泛认同。但是，NTP协议有其局限性，首先，应用NTP协议须具有良好传输环境的有线传输网络；其次，NTP协议在时间误差校对过程中，需要频繁进行消息交换，并通过复杂的时间修正算法来消除信息传输中的非确定因素，没有考虑到网络时间复杂性、空间资源消耗和节点能力等因素。由于NTP协议的局限性，当NTP协议技术应用于信息采集网络时，信息采集网络复杂的应用环境(如链路失效概率频繁发生)使得传输链路的健壮性无法保证，而且NTP协议技术大大增加了信息采集网络的建设成本。因此，如何简单有效的实现自组织无线网络的时钟同步是一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0003]本发明实施例提供一种网络节点时钟同步方法及节点、系统。本发明实施例中，第二节点根据接收信标的时间和第一节点发送信标的时间，调整本地时间，使得第二节点与第一节点时钟同步。在第二节点调整本地时间之后，第二节点还向第三节点发送信标和第二节点发送信标的时间，使得第三节点根据接收信标的时间和第二节点发送信标的时间，调整本地时间，使得第三节点与第二节点、第一节点时钟同步。因此，本发明在实现节点间的时钟同步过程中，节点间传输的信息量少，无需进行多次信息交互，时钟同步过程简单，无需依赖额外的同步设备，成本低。
[0004]需要指出的是，本发明适合应用于信息采集网络，在采集数据之前，能够简单有效的进行节点间的时钟同步，有效降低数据的采集成本。
[0005]一种网络节点时钟同步方法，包括:
[0006]第二节点接收第一节点发送的信标和所述第一节点发送所述信标的时间h，获得所述第二节点接收所述信标的时间t2 ；
[0007]所述第二节点根据所述^和所述t2的时间差At1，调整所述第二节点的本地时间，使得所述第二节点与所述第一节点的时钟同步；
[0008]在调整所述第二节点的本地时间之后，所述第二节点向第三节点发送所述信标和所述第二节点发送所述信标的时间t3，以使所述第三节点接收第二节点发送的所述信标和所述t3，获得所述第三节点接收所述信标的时间t4，根据所述t3和所述t4的时间差，调整所述第三节点的本地时间，使得所述第三节点与所述第二节点及所述第一节点的时钟同步。
[0009]可选的，所述第二节点根据所述h与所述t2的时间差Λ h，调整所述第二节点的本地时间的步骤包括:比较所述t2与所述h，若所述t2晚于所述h，则将所述第二节点的本地时间提前At1的时间。[0010]可选的，所述第二节点根据所述ti与所述t2的时间差Λ ，调整所述第二节点的本地时间的步骤包括:比较所述t2与所述h，若所述t2早于所述h，则将所述第二节点的本地时间延迟At1的时间。
[0011]可选的，所述第二节点为所述第一节点的下层网络节点或同层网络节点，所述第三节点为所述第二节点的下层网络节点或同层网络节点。
[0012]可选的，所述第一节点与所述第二节点为相邻节点，所述第二节点与所述第三节点为相邻节点。
[0013]一种第二节点，包括:
[0014]接收单元，用于接收第一节点发送的信标和所述第一节点发送所述信标的时间h，获得所述第二节点接收所述信标的时间t2 ；
[0015]调整单元，用于根据所述h和所述t2的时间差At1，调整所述第二节点的本地时间，使得所述第二节点与所述第一节点的时钟同步；
[0016]发送单元，用于在调整单元调整所述第二节点的本地时间之后，向所述第三节点发送所述信标和所述第二节点发送所述信标的时间t3，以使所述第三节点接收所述信标和所述t3，获得所述第三节点接收所述信标的时间t4，根据所述t3和所述t4的时间差，调整所述第三节点的本地时间，使得所述第三节点与所述第二节点及所述第一节点的时钟同步。
[0017]可选的，所述调整单元还用于比较所述与所述t2，若所述t2晚于所述t1;则将所述第二节点的本地时间提前At1的时间。
[0018]可选的，所述调整单元还`用于比较所述h与所述t2，若所述t2早于所述t1;则将所述第二节点的本地时间延迟At1的时间。
[0019]一种第一节点，包括:
[0020]生成单元，用于生成信标；
[0021]发送单元，用于向所述第二节点发送所述生成单元生成的信标以及所述信标的发送时间。
[0022]一种自组织网络系统，包括:
[0023]第一节点，用于向第二节点发送信标和向第二节点发送所述信标的时间& ；
[0024]第二节点，用于接收第一节点发送的所述信标和所述^，获得所述第二节点接收所述信标的时间t2，还用于根据所述h和所述t2的时间差，调整所述第二节点的本地时间，使得所述第二节点与所述第一节点的时钟同步，还用于在调整所述第二节点的本地时间之后，向第三节点发送所述信标和所述第二节点发送所述信标的时间t3 ；
[0025]第三节点，用于接收所述第二节点发送的所述信标和所述t3，获得所述第三节点接收所述信标的时间t4，根据所述t3和所述t4的时间差，调整所述第三节点的本地时间，使得所述第三节点与所述第二节点及所述第一节点的时钟同步。
[0026]本发明实施例通过节点间传输信标和信标的发送时间，实现节点间的时钟同步，不仅简单有效的解决了无线自组织网络的时钟同步问题，而且没有增加额外的同步设备，成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是实施例1 一种网络节点时钟同步方法的流程示意图；[0028]图2是实施例2 —种网络节点时钟同步方法的流程示意图；
[0029]图3是实施例3 —种第二节点单元结构示意图；
[0030]图4是实施例4 一种第二节点单元结构示意图；
[0031]图5是实施例5 —种第一节点单元结构示意图；
[0032]图6是实施例6的一种网络系统单元结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]以下列举实施例，并结合附图对本发明进行详细说明。
[0034]实施例1
[0035]如图1所示，一种网络节点时钟同步方法，包括:
[0036]101、第二节点接收第一节点发送的信标和所述第一节点发送所述信标的时间t1;获得所述第二节点接收所述信标的时间t2。
[0037]102、所述第二节点根据所述&和所述t2，调整所述第二节点的本地时间，使得所述第二节点与所述第一节点的时钟同步。
[0038]所述^为第一节点向所述第二节点发送信标的时间，属于第一节点的本地时间，所述t2为第二节点接收所述第一节点发送的信标时间，属于第二节点的本地时间。因此，所述t2与所述h之间的时间差即为第一节点与第二节点的本地时间的时间差。
[0039]103、在调整所述第二节点的本地时间之后，所述第二节点向第三节点发送所述信标和所述第二节点发送所述信标的时间t3，以使所述第三节点接收第二节点发送的所述信标和t3，获得所述第三节点接收所述信标的时间t4，根据所述t3和所述t4的时间差，调整所述第三节点的本地时间，使得所述第三节点与所述第二节点及所述第一节点的时钟同步。
[0040]在调整所述第二节点的本地时间之后，所述第二节点的本地时间与所述第一节点的本地时间同步。此时，所述第二节点向第三节点发送所述信标和所述t3，以使所述第三节点在接收到所述信标和所述&后，调整本地时间。第三节点在调整本地时间后，与所述第二节点的本地时间同步，即也与所述第一节点的本地时间同步。
[0041]在本实施例中，所述第一节点、所述第二节点和所述第三节点可以为自组织网络的节点，如蜂窝(Zigbee)网络节点。本实施例方法可以应用于Zigbee等无线自组织网络，尤其适合应用于用于无线信息采集的自组织网络。当需要进行各个节点的数据信息采集时，可以采用本实施例方法进行节点间的时间同步，再进行数据采集，有效保障了节点间数据的传输。
[0042]实施例2
[0043]如图2所示，一种网络节点时钟同步方法，包括:
[0044]201、第二节点接收第一节点发送的信标和所述第一节点发送所述信标的时间t1;获得所述第二节点接收所述信标的时间t2。
[0045]202、所述第二节点比较所述&和所述t2，若所述t2晚于所述&，则将所述第二节点的本地时间提前At1的时间，At1为所述h和所述t2的时间差，使得所述第二节点与所述第一节点的时钟同步。
[0046]203、所述第二节点比较所述&和所述t2，若所述t2早于所述&，则将所述第二节点的本地时间延迟At1的时间，使得所述第二节点与所述第一节点的时钟同步。[0047]所述^为第一节点向所述第二节点发送信标的时间，属于第一节点的本地时间。所述t2为第二节点接收所述第一节点发送的信标时间，属于第二节点的本地时间。因此，所述t2与所述h之间的时间差即为第一节点与第二节点的本地时间的时间差。当所述t2晚于所述h时，则所述第二节点的本地时间晚于所述第一节点的本地时间，所述第二节点应提前At1的时间，使得所述第二节点与所述第一节点的时钟同步。当所述t2早于所述1^时，贝1J所述第二节点的本地时间早于所述第一节点的本地时间，所述第二节点应延迟Δ的时间，使得所述第二节点与所述第一节点的时钟同步。
[0048]204、在调整所述第二节点的本地时间之后，所述第二节点向第三节点发送所述信标和所述第二节点发送所述信标的时间t3，以使所述第三节点接收第二节点发送的所述信标和所述t3，获得所述第三节点接收所述信标的时间t4，根据所述t3和所述t4的时间差，调整所述第三节点的本地时间，使得所述第三节点与所述第二节点及所述第一节点的时钟同
步 O
[0049]第三节点调整本地时间的方式可以与第二节点调整本地时间的方式相同，可以参考步骤202和203。
[0050]在调整所述第二节点的本地时间之后，所述第二节点的本地时间与所述第一节点的本地时间同步。此时，所述第二节点向第三节点发送所述信标和所述t3，以使所述第三节点在接收到所述信标和所述&后，调整本地时间。第三节点在调整本地时间后，与所述第二节点的本地时间同步，即也与所述第一节点的本地时间同步。
[0051]可选的，所述第二节点为所述第一节点的下层网络节点或同层网络节点，所述第三节点为所述第二节点的下层网络节点或同层网络节点。
[0052]可选的，所述第一节点与所述第二节点为相邻节点，所述第二节点与所述第三节点为相邻节点。
[0053]本发明实施例方法可以应用于多层次化结构的网络。在进行时钟同步之前，网管中心节点读取全网关系矩阵表，计算出全网子节点的层次布局，再按照层次越小节点时隙越小的原则，给全网每个字节点分配唯一时隙。在完成节点的时隙分配后，网管中心节点可以发出信标和该信标的发送时间，与网管中心节点相邻的第一层网络节点接收信标及发送时间，根据接收信标的时间及该发送时间，调整第一层网络节点的本地时间，使得其与网管中心节点的时钟同步。调整时间后的第一层网络节点再向同层或下层网络的相邻节点转发信标，该相邻节点调整本地时间，使得其与网管中心节点的时钟同步。信标可以通过相邻节点逐级传递至边缘节点，使得网络上的节点与中心节点的时钟同步。采用本发明实施例，网管中心节点可以以不定期的方式发送信标，从而实现网络时间的同步。
[0054]实施例3
[0055]如图3所示，一种第二节点，包括:
[0056]接收单元301，用于接收第一节点发送的信标和所述第一节点发送所述信标的时间A，获得所述第二节点接收所述信标的时间t2 ；
[0057]调整单元302，用于根据所述h和所述t2的时间差，调整所述第二节点的本地时间，使得所述第二节点与所述第一节点的时钟同步；
[0058]发送单元303，用于在调整单元302调整所述第二节点的本地时间之后，向所述第三节点发送所述信标和所述第二节点发送所述信标的时间t3，以使所述第三节点接收所述信标和t3，获得所述第三节点接收所述信标的时间t4，根据所述t3和所述t4的时间差，调整所述第三节点的本地时间，使得所述第三节点与所述第二节点及所述第一节点的时钟同
止/J/ O
[0059]接收单元301在获得所述^和所述t2之后，将所述^和所述t2传输给调整单元302，调整单元302接收所述接收单元301传输的所述h和所述t2，根据所述h和所述t2的时间差，将所述第二节点的本地时间调整至与所述第一节点一致，以及在调整本地时间之后，发送单元303向第三节点发送所述信标和所述t3，以用于第三节点调整本地时间。
[0060]实施例4
[0061]如图4所述，一种第二节点，包括:
[0062]接收单元401，用于接收第一节点发送的信标和所述第一节点发送所述信标的时间A，获得所述第二节点接收所述信标的时间t2。
[0063]调整单元402，用于比较所述&与所述t2，获得所述&与所述t2的时间差At1，若所述t2晚于所述h，则将所述第二节点的本地时间提前At1的时间，使得所述第二节点与所述第一节点的时钟同步；若所述t2早于所述^，则将所述第二节点的本地时间延迟At1的时间，使得所述第二节点与所述第一节点的时钟同步。
[0064]发送单元403，用于在调整单元402调整所述第二节点的本地时间之后，向所述第三节点发送所述信标和所述第二节点发送所述信标的时间t3，以使所述第三节点接收所述信标和所述t3，获得所述第三节点接收所述信标的时间t4，根据所述t3和所述t4的时间差，调整所述第三节点的本地时间，使得所述第三节点与所述第二节点及所述第一节点的时钟同步。
`[0065]接收单元401在获得所`述^和所述t2之后，将所述^和所述t2传输给调整单元402，调整单元402接收所述接收单元401传输的所述^和所述t2，根据所述^和所述t2的时间差，在当所述t2晚于所述h时，将所述第二节点的本地时间延迟At1的时间，使得所述第二节点与所述第一节点的时钟同步，在当所述t2早于所述h时，将所述第二节点的本地时间延迟At1的时间，使得所述第二节点与所述第一节点的时钟同步。在所述调整单元402调整本地时间之后，发送单元403向第三节点发送所述信标和所述t3，以用于第三节点调整本地时间。其中，所述第一节点与所述第二节点可以为相邻节点，第二节点与所述第三节点可以为相邻节点。
[0066]实施例5
[0067]如图5所示，一种第一节点，包括:
[0068]生成单元501，用于生成信标；
[0069]发送单元502，用于向所述第二节点发送所述生成单元501生成的信标以及所述信标的发送时间。
[0070]实施例6
[0071]如图6所示，一种自组织网络系统，包括:
[0072]第一节点601，用于向第二节点602发送信标和向第二节点602发送所述信标的时间；
[0073]第二节点602，用于接收第一节点601发送的所述信标和所述h，获得所述第二节点602接收所述信标的时间t2，还用于根据所述h和所述t2的时间差，调整所述第二节点602的本地时间，使得所述第二节点602与所述第一节点601的时钟同步，还用于在调整所述第二节点602的本地时间之后，向第三节点603发送所述信标和所述第二节点602发送所述信标的时间t3 ；
[0074]第三节点603，用于接收所述第二节点602发送的所述信标和所述t3，获得所述第三节点603接收所述信标的时间t4，根据所述t3和所述t4的时间差，调整所述第三节点603的本地时间，使得所述第三节点603与所述第二节点602及所述第一节点601的时钟同步。
[0075]可选的，所述第二节点602还可以用于比较所述&和所述t2，若所述t2晚于所述h，则将所述第二节点602的本地时间提前At1的时间，At1为所述h和所述t2的时间差，使得所述第二节点602与所述第一节点601的时钟同步；若所述t2早于所述t1;则将所述第二节点602的本地时间延迟At1的时间，使得所述第二节点602与所述第一节点601的时钟同步。
[0076]可选的，所述第三节点603还可以用于比较所述t3和所述t4，若所述t4晚于所述t3，则将所述第三节点603的本地时间提前Λ t2的时间，Δ t2为所述t3和所述t4的时间差，使得所述第三节点603与所述第二节点602的时钟同步，即也与所述第一节点601的时钟同步；若所述t4早于所述丨3，则将所述第三节点603的本地时间延迟At2的时间，使得所述第三节点603与所述第二节点602的时钟同步，即也与所述第一节点601的时钟同步。
[0077]该自组织网络系统可以用于信息采集，如用作远程水表、电表的无线抄表网络，其在不增加额外同步设备，满足低成本的要求下，有效解决了抄表网络节点的时钟同步问题。
[0078]以上对本发明实施例所提供的一种网络节点时钟同步方法及节点、网络系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种网络节点时钟同步方法，其特征在于，包括: 第二节点接收第一节点发送的信标和所述第一节点发送所述信标的时间ti，获得所述第二节点接收所述信标的时间t2; 所述第二节点根据所述和所述t2的时间差At1，调整所述第二节点的本地时间，使得所述第二节点与所述第一节点的时钟同步； 在调整所述第二节点的本地时间之后，所述第二节点向第三节点发送所述信标和所述第二节点发送所述信标的时间t3，以使所述第三节点接收第二节点发送的所述信标和所述t3，获得所述第三节点接收所述信标的时间t4，根据所述t3和所述t4的时间差，调整所述第三节点的本地时间，使得所述第三节点与所述第二节点及所述第一节点的时钟同步。
2.根据权利要求1所述的网络节点时钟同步方法，其特征在于，所述第二节点根据所述h与所述t2的时间差Λ h，调整所述第二节点的本地时间的步骤包括:比较所述t2与所述^，若所述12晚于所述^，则将所述第二节点的本地时间提前At1的时间。
3.根据权利要求1所述的网络节点时钟同步方法，其特征在于，所述第二节点根据所述h与所述t2的时间差Λ h，调整所述第二节点的本地时间的步骤包括:比较所述t2与所述^，若所述〖2早于所述^，则将所述第二节点的本地时间延迟At1的时间。
4.根据权利要求1、2或3所述的网络节点时钟同步方法，其特征在于，所述第二节点为所述第一节点的下层网络节点或同层网络节点，所述第三节点为所述第二节点的下层网络节点或同层网络节点。
5.根据权利要求4所述的网络节点时钟同步方法，其特征在于， 所述第一节点与所述第二节点为 相邻节点，所述第二节点与所述第三节点为相邻节点。
6.一种第二节点，其特征在于，包括: 接收单元，用于接收第一节点发送的信标和所述第一节点发送所述信标的时间h，获得所述第二节点接收所述信标的时间t2 ； 调整单元，用于根据所述h和所述t2的时间差△ h，调整所述第二节点的本地时间，使得所述第二节点与所述第一节点的时钟同步； 发送单元，用于在调整单元调整所述第二节点的本地时间之后，向所述第三节点发送所述信标和所述第二节点发送所述信标的时间t3，以使所述第三节点接收所述信标和所述t3，获得所述第三节点接收所述信标的时间t4，根据所述t3和所述t4的时间差，调整所述第三节点的本地时间，使得所述第三节点与所述第二节点及所述第一节点的时钟同步。
7.根据权利要求6所述的第二节点，其特征在于， 所述调整单元还用于比较所述h与所述t2，若所述t2晚于所述h，则将所述第二节点的本地时间提前At1的时间。
8.根据权利要求7所述的第二节点，其特征在于， 所述调整单元还用于比较所述h与所述t2，若所述t2早于所述h，则将所述第二节点的本地时间延迟At1的时间。
9.一种第一节点，其特征在于，包括: 生成单元，用于生成信标； 发送单元，用于向所述第二节点发送所述生成单元生成的信标以及所述信标的发送时间。
10.一种自组织网络系统，其特征在于，包括: 第一节点，用于向第二节点发送信标和向第二节点发送所述信标的时间; 第二节点，用于接收第一节点发送的所述信标和所述^，获得所述第二节点接收所述信标的时间t2，还用于根据所述和所述t2的时间差，调整所述第二节点的本地时间，使得所述第二节点与所述第一节点的时钟同步，还用于在调整所述第二节点的本地时间之后，向第三节点发送所述信标和所述第二节点发送所述信标的时间t3; 第三节点，用于接收所述第二节点发送的所述信标和所述t3，获得所述第三节点接收所述信标的时间t4，根据所述t3和所述t4的时间差，调整所述第三节点的本地时间，使得所述第三节点与所述第二节点及`所述第一节点的时钟同步。
【文档编号】H04L7/00GK103516504SQ201210369823
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年9月27日 优先权日:2012年9月27日
【发明者】崔涛, 刘柱, 刘振波 申请人:深圳市友讯达科技发展有限公司