低传输速率下无线网络的自适应时钟同步方法技术

本发明专利技术公开了低传输速率下无线网络的自适应时钟同步方法，无线网络内网关周期性发布同步信标帧，节点通过收听所述同步信标帧和网关进行时钟同步，其中，所述节点进行时钟同步的周期设置为n个严格递增的周期状态；根据所述节点和所述网关的时钟偏差设置n‑1个严格递减的偏差阈值；若所述节点进行多次连续的时钟同步时，所述节点和所述网关的时钟偏差均小于某个偏差阈值，则前进到更长的周期状态；若所述节点进行一次连续的时钟同步时，所述节点和所述网关的时钟偏差大于某个偏差阈值，就回退至更短的周期状态。本发明专利技术能够尽可能地延长同步周期，降低同步的功耗开销。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线传输领域。更具体地说，本专利技术涉及一种低传输速率下无线网络的自适应时钟同步方法。
技术介绍
由于节点每次接收网关的同步信标帧都会消耗一定的能量，为了尽量降低节点的能量开销，我们希望同步周期足够长，这样节点消耗的功耗可以更低。然而，由于晶体频率漂移，太长的同步周期会导致错过同步时机，同步失败。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种尽量延长同步周期，降低同步的功耗开销的无线网络的自适应时钟同步方法。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种低传输速率下无线网络的自适应时钟同步方法，无线网络内网关周期性发布同步信标帧，节点通过收听所述同步信标帧和网关进行时钟同步，其中，所述节点进行时钟同步的周期设置为n个严格递增的周期状态，所述周期状态为所述同步周期的整数倍；其中，根据所述节点和所述网关的时钟偏差设置n-1个严格递减的偏差阈值；若所述节点以某一个周期状态进行多次连续的时钟同步时，所述节点和所述网关的时钟偏差均小于某个偏差阈值，则前进到相邻的更长的周期状态；若所述节点以某一个周期状态进行一次时钟同步时，所述节点和所述网关的时钟偏差大于某个偏差阈值，就回退至更短的周期状态。优选地，所述节点进行时钟同步的周期设置为4个严格递增的周期状态S1、S2、L1以及L2，所述节点和所述网关的时钟偏差设置为3个严格递减的偏差阈值D1、D2以及D3。优选地，周期状态前进的方法具体为：在S1周期状态下，若连续x次时钟偏差都小于D1，则延长同步周期至S2；若连续N次时钟偏差都小于D2，则再次延长同步周期至L1；若连续N次时钟偏差都小于D3，则再次延长同步周期，至L2。优选地，周期状态回退的方法具体为：在S2周期状态下，一旦某次时钟偏差大于D1，就回退至同步周期S1；在L1周期状态下，一旦某次时钟偏差大于D2，就回退至同步周期S1；在L2周期状态下，一旦某次时钟偏差大于D3且小于D2，就回退至S2状态；若某次时钟偏差大于等于D2，就直接回退至比S2更短的同步周期S1。优选地，所述x设置为3。本专利技术至少包括以下有益效果：针对低传输速率无线网络内的网关和节点时钟晶体频率漂移而带来的时钟同步偏差问题，根据晶体漂移情况而动态调整节点的时间同步周期，从而尽可能最大化时间同步周期。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术的同步状态变换的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。一种低传输速率下无线网络的自适应时钟同步方法，无线网络内网关周期性发布同步信标帧，节点通过收听所述同步信标帧和网关进行时钟同步，其中，所述节点进行时钟同步的周期设置为n个严格递增的周期状态，所述周期状态为所述同步周期的整数倍；其中，根据所述节点和所述网关的时钟偏差设置n-1个严格递减的偏差阈值；若所述节点以某一个周期状态进行多次连续的时钟同步时，所述节点和所述网关的时钟偏差均小于某个偏差阈值，则前进到相邻的更长的周期状态；若所述节点以某一个周期状态进行一次时钟同步时，所述节点和所述网关的时钟偏差大于某个偏差阈值，就回退至更短的周期状态。所述节点进行时钟同步的周期设置为4个严格递增的周期状态S1、S2、L1以及L2，所述节点和所述网关的时钟偏差设置为3个严格递减的偏差阈值D1、D2以及D3。周期状态前进的方法具体为：在S1周期状态下，若连续x次时钟偏差都小于D1，则延长同步周期至S2；若连续N次时钟偏差都小于D2，则再次延长同步周期至L1；若连续N次时钟偏差都小于D3，则再次延长同步周期，至L2。周期状态回退的方法具体为：在S2周期状态下，一旦某次时钟偏差大于D1，就回退至同步周期S1；在L1周期状态下，一旦某次时钟偏差大于D2，就回退至同步周期S1；在L2周期状态下，一旦某次时钟偏差大于D3且小于D2，就回退至S2状态；若某次时钟偏差大于等于D2，就直接回退至比S2更短的同步周期S1。所述x设置为3。若所述节点进行多次连续的时钟同步时，所述节点和所述网关的时钟偏差均小于某个偏差阈值，则前进到更长的周期状态；原因在于，晶体频率稳定性和时钟同步精度本身也存在偶发性(不稳定因素)，多次连续同步检测可降低偶发性带来的影响；若所述节点进行一次连续的时钟同步时，所述节点和所述网关的时钟偏差大于某个偏差阈值，就回退至更短的周期状态。这是出于保守和稳健的考虑，宁可(降低同步周期)牺牲一些节点功耗，也尽量避免同步失败。普通的晶体本身是有偏差的，即，可能随着时间老化，也可能随着温度而变化。例如，普通的20ppm钟形晶体在温度偏离25℃之后可能从20ppm漂移至70ppm；在20ppm下，每隔30分钟偏差36ms；而漂移至70ppm后，每隔30分钟偏差126ms。可见，如果设定相同的同步周期，固定的提前余量，那么，当晶体频率发生漂移后，可能会造成同步偏差甚至无法同步(错过提前余量)。比如，设定节点每隔30分钟和网关同步一次，提前量100ms；那么在常温20ppm下，每隔30分钟偏差±36ms即最大偏差72ms，满足100ms提前量的要求；然而，如果温度变化和老化等因素导致晶体发生频率漂移，变成了70ppm，那么±126ms造成的252ms，就无法通过100ms的提前量来满足了，也就会造成同步失败的问题。网关周期性的发出同步信标帧。我们将此周期叫做Tbcn。Tbcn可以选择为2^13＝8192ms，2^14＝16384ms，等等。如附图1所示，同步周期S1、S2、L1以及L2是严格递增关系，S1同步周期最短，L2同步周期最长。状态跃迁偏差阈值D1、D2以及D3是严格递减关系，D1最高，D3最低。S1、S2、L1以及L2和网关发送同步信标帧的周期Tbcn是整倍数关系。如S1＝2的情况下，就是每两个Tbcn时长接收一次网关同步信标帧。当Tbcn＝8192ms时，可选择S1＝20；S2＝40；L1＝80；L2＝100，D1＝90ms；D2＝70ms；D3＝50ms。状态机参数Nsucc可设置为3。对于状态跃迁方法，举例来说，在S1＝20状态下，连续3次同步时钟偏差都小于D1＝90ms，那么就延长同步周期至S2＝40。在L1＝80状态下，连续3次同步时钟偏差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低传输速率下无线网络的自适应时钟同步方法，无线网络内网关周期性发布同步信标帧，节点通过收听所述同步信标帧和网关进行时钟同步，其特征在于，其中，所述节点进行时钟同步的周期设置为n个严格递增的周期状态，所述周期状态为所述同步周期的整数倍；其中，根据所述节点和所述网关的时钟偏差设置n‑1个严格递减的偏差阈值；若所述节点以某一个周期状态进行多次连续的时钟同步时，所述节点和所述网关的时钟偏差均小于某个偏差阈值，则前进到相邻的更长的周期状态；若所述节点以某一个周期状态进行一次时钟同步时，所述节点和所述网关的时钟偏差大于某个偏差阈值，就回退至更短的周期状态。

【技术特征摘要】
1.一种低传输速率下无线网络的自适应时钟同步方法，无线网络内网关周期性发布同
步信标帧，节点通过收听所述同步信标帧和网关进行时钟同步，其特征在于，
其中，所述节点进行时钟同步的周期设置为n个严格递增的周期状态，所述周期状态为
所述同步周期的整数倍；
其中，根据所述节点和所述网关的时钟偏差设置n-1个严格递减的偏差阈值；
若所述节点以某一个周期状态进行多次连续的时钟同步时，所述节点和所述网关的时
钟偏差均小于某个偏差阈值，则前进到相邻的更长的周期状态；若所述节点以某一个周期
状态进行一次时钟同步时，所述节点和所述网关的时钟偏差大于某个偏差阈值，就回退至
更短的周期状态。
2.如权利要求1所述的低传输速率下无线网络的自适应时钟同步方法，其特征在于，所
述节点进行时钟同步的周期设置为4个严格递增的周期状态S1、S2、L1以及L2，所述节点和
所述网关的时钟偏差设置为3个严格递减的偏差阈值D1、D2以...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨广学，李斯丹，
申请(专利权)人：武汉慧联无限科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42