用于无线自组网的时间同步方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种用于无线自组网的时间同步方法 及装置。
【背景技术】
[0002] 与传统的蜂窝网络相比，无线自组网没有中心控制器，所有节点分布式运行，不需 要依靠现有固定通信网络基础设施，能够迅速展开使用，所需人工干预少，网络中所有节点 地位平等。各个网络节点相互协作、通过无线链路进行通信、交换信息，实现信息和服务的 共享，网络节点能够动态地、随意地、频繁地进入和离开网络，而常常不需要事先示警或通 知，而且不会破坏网络中其他节点的通信。因此，具有良好的快速组网和抗摧毁性能，适合 在传统移动通信网络所无法胜任的环境中工作。例如，在浩瀚无边的大海、荒芜人烟的沙 漠、被地震或海啸所毁坏的城市、以及战场环境等特殊场所。
[0003] 时间同步技术是无线网络重要的基础支撑技术之一，不仅是保证无线传感网络工 程正常运行的必要条件，而且同步精度直接影响其它中间件的性能。在分布式无线自组网 络系统中，由于物理上的分散性，系统无法为相互独立的模块提供统一的时间。而各模块都 有自己的本地时钟，每个模块的本地时钟由于记时速率和运行环境的差异，即使在初始时 都校准统一，但是一段时间后，所有模块的本地时钟还是会出现时钟偏移。为了让这些模块 再次校准统一的时间，必须进行时间同步操作，达到整个网络所有节点的时隙对齐。
[0004] 目前自组网络系统中采用的时间互同步技术主要采用萤火虫算法。但是，采用萤 火虫算法的时间同步技术具有以下缺点：无线网络中，单独的脉冲信号无法被监测到，同 时，现有的技术难以将信号在时间上收缩成一个无限短的脉冲；信号通过随机的无线信道 进行传输，当节点之间的距离较大时，传播时延就不能被忽略，发送端发完信号，节点立即 收到无法实现；接收端在收到信号后，需要时间来进行解析操作，也不可能瞬间完成相应操 作。这就限制了萤火虫时间同步算法在无线自组网中的应用。
[0005] 因此，如何改进传统的萤火虫算法，克服其对耦合延迟、网络拓扑和传播时延等因 素很敏感的缺点，使其能够很好的适用于无线自组网，就成了本发明要研究的关键问题。
【发明内容】
[0006] 本发明实施例的目的在于提供一种用于无线自组网的时间同步方法及装置，以实 现无线自组网中各节点稳定同步的目的。具体技术方案如下：
[0007] 第一方面，本发明提供了一种用于无线自组网的时间同步方法，应用于无线自组 网中的第一节点，所述方法包括：
[0008] 在当前同步周期的侦听时段内，监听是否接收到来自其它节点的第一同步信号， 其中，所述无线自组网中的任一节点在每一同步周期均依次经历等待时段、向自身以外节 点发送同步信号的信号发送时段、不反应时段和监听并处理自身以外节点所发送的同步信 号的侦听时段，所述第一同步信号为该其他节点在任一同步周期内的信号发送时段所发送 的；
[0009] 若是，则根据所述第一同步信号调整所述第一节点的当前相位，若调整后相位达 到阈值，相位置零，提前进入下一个同步周期的等待时段，准备发送同步信号；
[0010] 否则，控制所述相位线性增长，当所述相位增长至阈值时，进入下一个同步周期的 等待时段。
[0011] 进一步地，所述方法还包括：
[0012] 在当前同步周期的信号发送时段内，向自身以外的节点发送第二同步信号，以使 得在侦听时段接收到所述第二同步信号的节点基于所述第二同步信号调整相位，并在相位 调整至阈值时，进入下一个同步周期的等待时段。
[0013] 进一步地，所述根据所述第一同步信号调整所述第一节点的当前相位包括：
[0014] 控制相位持续线性增长，在此期间，对所述第一同步信号进行译码，根据所述无线 自组网中各节点的身份标识确定所述第一同步信号的发送节点；
[0015] 基于所述发送节点，在预先建立的时延补偿列表中查询相应的补偿时间；
[0016] 延迟所述补偿时间后，计算相位增量；
[0017] 根据所述相位增量对所述相位进行调整。
[0018] 进一步地，根据下述公式计算相位增量：
[0020] 其中，所述ω为所述第一节点的调整前相位值，所述△ω为所述相位增量，所述 b为0-3之间的常数，所述ε为0-0. 25之间的常数。
[0021] 进一步地，任一同步周期的所述等待时段持续时间Twalt满足：
[0023] 所述不反应时段持续时间?；&满足：
[0025] 所述侦听时段持续时间TRx满足：
[0026] TTx+Twait+Trefr+TRx= 2T
[0027] 其中所述T为所述无线自组网的时间同步周期，所述Ττχ为所述信号发送时段持续 时间，所述Τ&为所述第一节点对所述第一同步信号进行译码所需的时间，所述为所述 无线自组网中最大通信距离的两节点之间的传播时延。
[0028] 进一步地，所述方法还包括：
[0029] 通过预设的所述第一节点的训练序列和发送所述第一同步消息的所述其他节点 的训练序列，计算所述第一同步消息所对应的传播时延；
[0030] 基于所计算的传播时延，更新所述时延补偿列表中所述第一节点对发送所述第一 同步消息的所述其他节点的补偿时间；
[0031] 其中，更新所述补偿时间所利用的公式为：
[0033] 其中，所述i为所述第一节点，所述j为发送所述第一同步消息的所述其他节点， 所述为所述第一同步消息所对应的传播时延，所述2：二为所述第一节点对发送所述第 一同步消息的所述其他节点的补偿时间，所述△Ti为增加补偿时间时的调整步径，所述A丁2为减小补偿时间时的调整步径，且ΔΤΑΔT2。
[0034] 进一步地，所述方法还包括：
[0035] 当根据所述第一同步信号所调整的相位没有达到阈值时，控制相位继续线性增 长，在此期间，继续执行监听是否接收到来自其它节点的第一同步信号的步骤。
[0036] 第二方面，本发明提供了一种用于无线自组网的时间同步装置，应用于无线自组 网中的第一节点，所述装置包括：
[0037] 监听模块，用于在当前同步周期的侦听时段内，监听是否接收到来自其它节点的 第一同步信号，其中，所述无线自组网中的任一节点在每一同步周期均依次经历等待时段、 向自身以外节点发送同步信号的信号发送时段、不反应时段和监听并处理自身以外节点所 发送的同步信号的侦听时段，所述第一同步信号为该其他节点在任一同步周期内的信号发 送时段所发送的；
[0038] 调整模块，用于响应于接收到来自其它节点的第一同步信号，根据所述第一同步 信号调整所述第一节点的当前相位，若调整后相位达到阈值，相位置零，提前进入下一个同 步周期的等待时段，准备发送同步信号；
[0039] 第一控制模块，用于响应于没有接收到来自其它节点的第一同步信号，控制所述 相位线性增长，当所述相位增长至阈值时，进入下一个同步周期的等待时段。
[0040] 进一步地，所述调整模块包括：
[0041] 执行子模块，用于控制相位持续线性增长，在此期间，对所述第一同步信号进行译 码，根据所述无线自组网中各节点的身份标识确定所述第一同步信号的发送节点；
[0042] 查询子模块，用于基于所述发送节点，在预先建立的时延补偿列表中查询相应的 补偿时间；
[0043] 计算子模块，用于延迟所述补偿时间后，计算相位增量；
[0044] 调整子模块，用于根据所述相位增量对所述相位进行调整。
[0045] 进一步地，所述装置还包括：
[0046] 第二控制模块，用于当根据所述第一同步信号所调整的相位没有达到阈值时，控 制相位继续线性增长，在此期间，继续执行监听是否接收到来自其它节点的第一同步信号 的步骤。
[0047] 本发明实施例提供的用于无线自组网的时间同步方法及装置，可以解决传统无线 网络中时间同步算法对时延和网络拓扑结构变化的敏感性问题，打破同步收敛精度受限于 网络中最大传输时延的限制，摆脱传统无线网络对外部时间同步信号的依赖，实现无线自 组网的网内高精度时间互同步，为网络中节点间的通信提供了基础和技术支撑。当然，实施 本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【附图说明】
[0048] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术