多跳自组织网络的分布式时间同步方法_2

文档序号:9924329阅读:来源:国知局
是全部的实施例。基于 本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例,都属于本发明保护的范围。
[0033] 在下面的描述中阐述了很多具体细节W便于充分理解本发明,但是本发明还可W 采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可W在不违背本发明内涵的 情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0034] 实施例一
[0035] 总体的,本发明公开了一种多跳自组织网络的分布式时间同步方法,所述方法将 所述多跳自组织网络中的每个节点分为空闲态、中屯、态和接接收态=种状态,处于空闲态 的节点没有参与时间同步过程,处于中屯、态的节点主动发起同步请求,处于接收态的节点 只参与对应中屯、态节点的同步,而忽略后续的其它同步请求,直到此次同步交互结束;邻域 内不同的中屯、态节点向其一跳邻域内时钟最快的节点进行一次或多次时间同步,直到所述 网络中的任意两个节点之间的时钟偏差最大值满足精度要求为止。
[0036] 具体的,所述方法包括如下步骤:
[0037] 1)当多跳自组织网络中的节点有时间同步请求时,该节点的状态由空闲态转为中 屯、态,向其一跳邻居节点广播SR分组,同时SR分组携带中屯、态节点的发包时刻Tl,其中SR (Synchronization Request)表示同步请求;
[0038] 2)所有的一跳邻居节点接收SR分组,由空闲态转为接收态,同时W各自的时钟基 准记录下接收时刻T2,即对于中屯、态节点的任意邻居节点i,i EN,有接收时刻7;:,其中N为 中屯、态节点的一跳邻居集;
[0039] 3)任意邻居节点i向中屯、态节点回复SA分组,分组中携带SR的接收时刻巧和SA的 发包时刻皆,SR的接收时刻巧和SA的发包时刻巧W各邻居节点自己的时间为基准,其中SA (Synchronization Acknowledge)是指同步石角认;
[0040] 4)中屯、节点收到各个邻居节点i包含巧和巧的SA分组后,记录下对应的SA分组的 接收时刻巧,此时,中屯、态节点有一张巧,7^',?7,r)的时刻表,表共InI项,每项对应一个邻 居节点i的4个时刻仍7^/;'',別:
[0041] 5)中屯、态节点从表中找出巧值最大的一项,记为贷,疋胃,巧胃,巧胃),其中111曰劝12 时刻值最大的对应邻居节点的标号,利用公式S= ( (T2-Ti)-(T4-T3) )/2,计算出中屯、态节点 与时钟最快邻居max之间的时钟偏差S;
[00创 6)若S>0,表示中屯、态节点时钟慢于邻居节点max时钟,中屯、态节点按1/ =t+s修 正自己的本地时钟,设置革= ;其中,t表示修正前中屯、态节点的时钟,表示修正后中 屯、态节点的时钟,Ts表示中屯、态节点的一跳邻域内的最快时钟基准;若5< = 0,表示中屯、态 节点时钟等于或快于邻居节点max的时钟,中屯、态节点不用修正本地时钟,设置 7; = -d ;之后,中屯、态节点广播携带Ts时刻值的STA分组给邻居节点i,由中屯、态转为空 闲态,其中STA(Sync虹onization Time Adjust)表不同步时间校正;
[0043] 7)任意邻居节点i接收STA分组,按^,'=^,+马-7;'修正自己的本地时钟,由接收态 转为空闲态,其中iEN,ti表示任意邻居节点i修正前的时钟,t/表示任意邻居节点i修正后 的时钟;
[0044] 8)节点W-定的频率再次发起同步请求,转步骤1)-7),进行下一次同步迭代,直 到满足时间同步精度为止。
[0045] 实施例二
[0046] 本发明公开了一种多跳自组织网络的分布式时间同步方法,所述方法将所述多跳 自组织网络中的每个节点分为空闲态、中屯、态和接接收态=种状态,处于空闲态的节点没 有参与时间同步过程,处于中屯、态的节点主动发起同步请求,处于接收态的节点只参与对 应中屯、态节点的同步,而忽略后续的其它同步请求,直到此次同步交互结束;邻域内不同的 中屯、态节点向其一跳邻域内时钟最快的节点进行一次或多次时间同步,直到所述网络中的 任意两个节点之间的时钟偏差最大值满足精度要求为止。
[0047] 网络拓扑示例如图1所示,在本实施例中共5个节点形成多跳自组织网络。通信半 径R为300米,节点3与其余节点的距离均为180米,节点2与节点1、5距离300米,节点4与节点 1、5距离300米。网络拓扑对应的空中传播时延矩阵D为(单位:微秒):
[0049]网络中各节点的初始化状态如图2所示,节点1至节点5的同步初始状态都为空闲。 节点1至节点5的初始时钟基准分别为10.3毫秒、1.5毫秒、7.2毫秒、5.8毫秒W及0.5毫秒。 由此可知,网络中的初始最大时钟偏差A Tmax = 10.3-0.5 = 9.8毫秒。
[0050] 如图3所示,当时间过了 0.3毫秒后,节点2首先发起了同步请求,向其一跳邻居广 播SR(Synchronization Acknowledge,同步确认)分组。此时,节点2的状态由空闲态转为中 屯、态,W自己的时钟为基准记录SR分组的发送时刻,并将其携带于SR分组中发出。由图可 知,Ti= 1.8毫秒。
[0051] 图4表示的是与中屯、态节点2距离最短的一跳邻居节点3的SR分组接收情况,接收 至倾分组后,状态由空闲转为接收。根据空中传播时延矩阵D,节点3的SR分组接收时刻T2为 巧=7.5006毫秒;
[0052] 图5表示与中屯、态节点2距离稍远的邻居节点1和节点5接收SR分组在时间上相对 于节点3会延迟0.4微秒。因此,基本上可W近似地认为SR分组是一种对节点2的邻居们在同 一时间的时间采样,而采用值则W各自邻居的时钟为基准。根据空中传播时延矩阵D,节点1 和节点5的SR分组接收时刻分别为;[i =i0.60嘻秒、7;' =8.50]毫秒;
[0053] 图6表示的是节点3的SA分组发送过程。节点3在收到SR分组后,根据本发明的所述 方法,需回复一个SA分组,W确认同步请求。此时,节点3 W自己的时间为基准记录SA分组的 发送时刻巧=8.5〇1毫秒,并将SR分组接收时刻巧和SA分组发送时刻巧一同包括在SA分组 中发送至节点2;
[0054] 图7展示的是节点3的SA分组被节点2接收的过程。节点2收到节点3的SA分组后,W 自己的时钟基准记录收包时刻片=2.8016毫秒,并解析包中的(7;^7。信息,在时刻表上便 增加了一项巧,尽片
[0055] 图8表明节点1向节点2发送SA分组,其中巧= 12.1015毫秒;
[0化6]图9表明节点2收到节点1的SA分组,其中巧=3.3025 '毫秒;
[0057]图10表明节点5向节点徊复SA分组的发送和接收过程,其中巧=2,教25毫秒;
[0化引图11表面节点5向节点2回复SA分组的发送和接收过程,其中巧=3.巧35毫秒;
[0059] 图12列出了中屯、态节点2处所捜集的关于邻居集的巧,写,馬吼时刻表。根据本发 明所述方法,T2时刻值最大的一项为节点1的(1.8,10.601,12.1015,3.3025)。因此节点1为 节点2的一跳邻居中时刻最快的节点。利用TPSN公式(S=((T2-Ti)-(T4-T3))/2)计算节点2 与节点 1 的时钟偏差S = ((10.601-1.8)-(3.3025-12.1015) )/2 = 8.8毫秒,6>〇,表明节点 1 是节点2的邻域内(包括节点2)时钟最快的节点,节点2要向最快时钟节点1同步,而时间的 修正量是8。
[0060] 图13表明节点2修正本地时钟并广播STA分组的过程。由于5>〇,节点2需按t/=t+ 5修正本地时钟攻W = 3.6535 + 8.8 =松?巧巧毫秒,因为S >0,所W ?;=写"
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