时钟同步方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种时钟同步方法及装置，其中，该方法包括：为网络中的每个节点分配节点号，并根据每个节点的节点号确定网络中的时钟参考节点；根据时钟参考节点的时隙号信息对网络中其余节点进行时隙号纠正，以完成网络中节点的时隙的同步；根据往返延时校正机制和时钟参考节点的时钟计数器信息对网络中其余节点进行时钟同步，以完成网络中节点的时钟的同步；获取预先为节点设置的定时校正时间，并根据定时校正时间周期性对节点的时钟计数器进行校正。该方法减少了传播延时和处理延时带来的同步误差，纠正节点内部时钟频率的差异，减少了网络时钟同步的开销，使得网络能够快速达到同步状态，提高了的时钟同步精度并维持较为稳定的同步状态。

【技术实现步骤摘要】
时钟同步方法及装置
本专利技术涉及通信
，特别涉及一种时钟同步方法及装置。
技术介绍
Ad-hoc网络也被称为多跳无线网、自组织网络。Ad-hoc网络有三个主要的特征：自组织、对等式、多跳。自组织指Ad-hoc网络不依赖于预设的基础网络设施，对等式指其无中心节点、所有节点地位平等，多跳指节点可以利用中间节点的多跳转发与其覆盖范围之外的节点进行通信。Ad-hoc网络是一种动态的网络，网络中的节点状态在动态变化，它不依赖于基础设施、无需基站，可以自组织地形成网络，并且具有很强的抗毁性，因此在军事运用和恶劣环境等条件下具有较好的表现。Ad-hoc网络启动时，各节点间的时钟存在一个偏移量；由于制作工艺和时钟老化问题，网络中各节点内部时钟频率不一致，因此，即使一个同步的网络，在工作过程中也不可避免地会产生时钟异步的现象。这些原因都将导致各节点内部参考时钟不一致。CDMA(CodeDivisionMultipleAcces，码分多址)等多址方式虽然有较高的系统容量，但要求传输节点具有功率控制的能力，在Ad-hoc网络的设备中难以实现。而在Ad-hoc网络的一些运用(如军事运用)中，对实时性的要求较高，因此Ad-hoc网络采用TDMA(TimeDivisionMultipleAddress，时分多址)的多址方式。TDMA需要较高同步精度的时钟以完成多址工作，同时，Ad-hoc中的数据包接收、节点的休眠与唤醒等工作也需要同步的时钟。Ad-hoc各节点的时钟同步面临着一些困难。Ad-hoc是对等式网络，各节点处于分布式状态，无中心节点对各节点进行同步；由于成本高、能耗大、高风险，一般不采用GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)进行时钟同步；Ad-hoc网络形成初期存在较多的冲突，而且网络的拓扑结构在迅速变化，同步算法实现的复杂度较高。相关技术中，通常采用的时钟同步算法主要分为主从同步算法和互同步算法两种，其中，主从同步算法通过一定的方式选取出代表网络参考时钟的主节点，主节点给其他节点广播自身的时钟信息，以此达到网络的同步。该类算法实现简单，收敛速度快，但在网络规模较大，主节点的多跳邻居节点存在较大的累计延时，同步精度较差。互同步算法中，网络中的每个节点都向邻居节点广播自身的时钟信息，邻居节点间可根据该时钟信息做出反馈，实现两者间的时钟同步。该方法受累计延时和网络拓扑变化的影响较小，但一般情况下每次同步需要邻居节点间实现一次往来通信，在网络规模较大时，收敛速度较慢。两类算法各有优劣，但单纯的主从同步算法和互同步算法无法满足Ad-hoc网络对于时钟同步精度及同步算法开销的要求。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本专利技术的第一个目的在于提出一种时钟同步方法，通过对网络中的节点先进行时隙同步再进行时钟同步，并通过定时校正时间周期性地对节点的时钟计数器进行校正，减少了传播延时和处理延时带来的同步误差，纠正节点内部时钟频率的差异，减少了网络时钟同步的开销，使得网络能够快速达到同步状态，提高了的时钟同步精度并维持较为稳定的同步状态。本专利技术的第二个目的在于提出一种时钟同步装置。为达上述目的，根据本专利技术第一方面实施例提出了一种时钟同步方法，包括：S1，为网络中的每个节点分配节点号，并根据每个节点的节点号确定网络中的时钟参考节点；S2，根据所述时钟参考节点的时隙号信息对网络中其余节点进行时隙号纠正，以完成网络中节点的时隙的同步；S3，根据往返延时校正机制和所述时钟参考节点的时钟计数器信息对网络中其余节点进行时钟同步，以完成网络中节点的时钟的同步；S4，获取预先为节点设置的定时校正时间，并根据所述定时校正时间周期性对节点的时钟计数器进行校正。本专利技术实施例的时钟同步方法，为网络中的每个节点分配节点号，并根据每个节点的节点号确定网络中的时钟参考节点；根据时钟参考节点的时隙号信息对网络中其余节点进行时隙号纠正，以完成网络中节点的时隙的同步；根据往返延时校正机制和时钟参考节点的时钟计数器信息对网络中其余节点进行时钟同步，以完成网络中节点的时钟的同步，以及获取预先为节点设置的定时校正时间，并根据定时校正时间周期性对节点的时钟计数器进行校正。由此，通过对网络中的节点先进行时隙同步再进行时钟同步，并通过定时校正时间周期性地对节点的时钟计数器进行校正，减少了传播延时和处理延时带来的同步误差，纠正节点内部时钟频率的差异，减少了网络时钟同步的开销，使得网络能够快速达到同步状态，提高了的时钟同步精度并维持较为稳定的同步状态。本专利技术第二方面实施例提出了一种时钟同步装置，包括：确定模块，用于为网络中的每个节点分配节点号，并根据每个节点的节点号确定网络中的时钟参考节点；第一处理模块，用于根据所述时钟参考节点的时隙号信息对网络中其余节点进行时隙号纠正，以完成网络中节点的时隙的同步；第二处理模块，用于根据往返延时校正机制和所述时钟参考节点的时钟计数器信息对网络中其余节点进行时钟同步，以完成网络中节点的时钟的同步；校正模块，用于获取预先为节点设置的定时校正时间，并根据所述定时校正时间周期性对节点的时钟计数器进行校正。本专利技术实施例的时钟同步装置，为网络中的每个节点分配节点号，并根据每个节点的节点号确定网络中的时钟参考节点；根据时钟参考节点的时隙号信息对网络中其余节点进行时隙号纠正，以完成网络中节点的时隙的同步；根据往返延时校正机制和时钟参考节点的时钟计数器信息对网络中其余节点进行时钟同步，以完成网络中节点的时钟的同步，以及获取预先为节点设置的定时校正时间，并根据定时校正时间周期性对节点的时钟计数器进行校正。由此，通过对网络中的节点先进行时隙同步再进行时钟同步，并通过定时校正时间周期性地对节点的时钟计数器进行校正，减少了传播延时和处理延时带来的同步误差，纠正节点内部时钟频率的差异，减少了网络时钟同步的开销，使得网络能够快速达到同步状态，提高了的时钟同步精度并维持较为稳定的同步状态。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的时钟同步方法的流程图；图2为自组织网络的网络拓扑结构示例图；图3为时隙结构的示例图；图4为图2中节点在竞争选择时钟参考节点的时隙占用情况的示例图；图5为步骤S2的细化流程图；图6为第一广播包的格式的示例图；图7为图2中节点的时隙同步过程的示例图；图8为步骤S3的细化流程图；图9为第二广播包的格式的示例图；图10为第三广播包的格式的示例图；图11为图2中的节点在进行时钟同步时所对应的时隙的示例图；图12为根据本专利技术一个实施例的时钟同步装置的结构示意；图13为根据本专利技术另一个实施例的时钟同步装置的结构示意。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“多个”指两个或两个以上；术语“第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时钟同步方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，为网络中的每个节点分配节点号，并根据每个节点的节点号确定网络中的时钟参考节点；S2，根据所述时钟参考节点的时隙号信息对网络中其余节点进行时隙号纠正，以完成网络中节点的时隙的同步；S3，根据往返延时校正机制和所述时钟参考节点的时钟计数器信息对网络中其余节点进行时钟同步，以完成网络中节点的时钟的同步；S4，获取预先为节点设置的定时校正时间，并根据所述定时校正时间周期性对节点的时钟计数器进行校正。

【技术特征摘要】
1.一种时钟同步方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，为网络中的每个节点分配节点号，并根据每个节点的节点号确定网络中的时钟参考节点；S2，根据所述时钟参考节点的时隙号信息对网络中其余节点进行时隙号纠正，以完成网络中节点的时隙的同步；S3，根据往返延时校正机制和所述时钟参考节点的时钟计数器信息对网络中其余节点进行时钟同步，以完成网络中节点的时钟的同步；S4，获取预先为节点设置的定时校正时间，并根据所述定时校正时间周期性对节点的时钟计数器进行校正。2.如权利要求1所述的时钟同步方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：S21，控制所述时钟参考节点将包含自身的时隙号信息的第一广播包广播给其相邻的节点；S22，控制接收到所述第一广播包的节点根据所述时隙号信息进行时隙号纠正，以完成时隙的同步；S23，控制接收到所述第一广播包的节点将包含自身的时隙号信息的第一广播包广播给其相邻的节点；S24，重复执行步骤S22至S23，直至所述网络拓扑关系图中所有节点完成时隙的同步。3.如权利要求2所述的时钟同步方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：S31，控制所述时钟参考节点将包含自身的时钟计时器信息的第二广播包广播给其相邻的节点；S32，控制接收到所述第二广播包的节点根据所述时钟计数器信息和往返延时校正机制完成时钟计数器的同步；S33，控制接收到所述第二广播包的节点将包含自身的时钟计数器信息的第二广播包广播给其相邻的节点；S34，重复执行步骤S32至S33，直至所述网络拓扑关系图中所有节点完成时钟计数器的同步。4.如权利要求1所述的时钟同步方法，其特征在于，所述根据每个节点的节点号确定网络中的时钟参考节点，包括：为每个节点设置各自包发送的时隙；每个节点在其对应的时隙将自身的节点号广播给其相邻的节点；接收到广播的节点号的节点将自身的节点号与接收到的节点号比较，以确定出最小的节点号；接收到广播的节点号的节点在其对应的时隙将所述最小的节点号广播给其相邻的节点，直至网络中所有节点广播的节点号均相同；针对每个节点，将每个节点接收到的最小的节点号与其自身的节点号比较，如果两者相同，则将对应的节点作为所述时钟参考节点。5.如权利要求1-4任一项所述的时钟同步方法，其特征在于，所述第二广播包还包括目的节点号和节点序列号，所述时钟计时器信息包括往返延时校正时钟值，起始时所述第二广播包中的所述节点号和所述往返延时校正时钟值均为空，所述控制接收到所述第二广播包的节点根据所述时钟计数器信息和往返延时校正机制完成时钟计数器的同步，包括：接收到所述第二广播包的节点判断出所述第二广播包中的目的节点号与其自身的节点号不一致时，将自身的时钟计数器清零，并保存接收到的节点序列号，并在其对应的时隙向所述时钟参考节点发送第三广播包，其中，所述第三广播包包含时钟计数器值，所述第三广播包用于向所述时钟参考节点发送往返时延请求；如果判断出所述时钟参考节点在本周内接收到多个第三广播包，则控制所述时钟参考节点将本周期内最先接到的第三广播包中的时钟计数器值与自身的时钟计数器值进行计算，以获取第一往返延时校正值；控制所述时钟参考节点将包含所述第一往返延时校正值的第二广播包发送给与最先接到的第三广播包对应的第一节点；所述第一节点根据所述第一往返延时校正值对其自身的时钟计数器进行校正，以完成时钟的同步；控制所述时钟参考节点接收后续的第三广播包，并根据后续接收到的第三广播包中的时钟计数器值与自身的时钟计数器值进行计算，以获取第二往返延时校正值；控制所述时钟参考节点将包含所述第二往返延时校正值的第二广播包发送给第二节点，其中，所述第二节点与后续接收到的第三广播包对应；控制所述第二节点根据所述第二往返延时校正值对其自身的时钟计数器进行校正，以完成时钟的同步。6.一种时钟同步装置，其特征在于，包括：确定模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彧，宋志群，蔡培翔，梁辰，吴体龙，
申请(专利权)人：清华大学，中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11