空中自组织网络时间同步系统技术方案

本发明专利技术公开的一种空中自组织网络时间同步系统，旨在提供一种动态拓扑变化快，具有更低的时间同步开销的时间同步系统。并通过下述技术方案实现：至少两路时间同步模块对应连接的无线传输模块，将检测时间基准消息的到达时间上报至时间同步模块，完成时间基准消息交互和构建多级时间同步结构；时间同步模块根据接收到的邻居时间基准消息，计算传播时延信息与时间同步信息；在时间同步链接关系中，任意网络节点动态选择父节点建立时间同步链接，利用时隙分配周期性，自主地执行时间同步状态转移规则，在粗同步状态下选择短帧数据包进行数据传输并避免时间同步误差的影响，在精同步状态或守时状态下选择长帧数据包进行数据传输以提高传输效率。

【技术实现步骤摘要】
空中自组织网络时间同步系统
本专利技术是关于网络
，涉及一种自组织网络时间同步技术，尤其是适用于空中自组织网络AANET(aeronauticalAdhocnetworks)的时间同步系统。
技术介绍
自组织网络是一种不依赖预设基础设施而快速组建的临时性网络，网络节点利用自身无线收发设备，采用分布式控制方式进行信息交换，而且可借助中间节点中继实现多跳通信，因此也被称为多跳自组织网络。多跳自组织网络中不存在可以直接和所有用户通信的中心节点，网络节点一般要经过多跳才能与其他节点通信，在这样的网络中使用TDMA接入，时间同步问题变得复杂。时间同步方法主要有内部时间解析和外部授时2种。常用的内部解析时间方式是通过网络时间解析协议(NTP)对网络中的节点划分层次，逐层进行同步。但NTP主要是针对有线计算机网络提出，其复杂度比较高，需要耗费较多的系统资源，并不适用于无线移动多跳环境。自组织网络由于采用无线传输的通信方式，同时由于无线传输过程中信号容易受到各种干扰，导致自组织网络的带宽比起有线传输的带宽要低很多。自组织网络由于采用分布式控制、无中心网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空中自组织网络时间同步系统，包括：网络拓扑覆盖范围大于600km，多个地位均等的网络节点，通过至少两个主控网络节点构建的，依据自组织网络协议与邻居节点周期性地进行时间基准消息交互的时间同步模块与无线传输模块，其特征在于：至少两路时间同步模块对应连接的无线传输模块，侦听无线信道并接收无线信号，检测时间基准消息的到达时间，并将时间基准消息的内容及其到达时间上报至时间同步模块，自适应地依据各个网络节点的时间同步状态及本地时钟信息完成时间基准消息交互，在空中自组织网络中构建多级时间同步结构；在时间基准消息交互过程中，时间同步模块根据接收到的邻居时间基准消息与数据包到达时间计算传播时延信息与时间...

【技术特征摘要】
1.一种空中自组织网络时间同步系统，包括：网络拓扑覆盖范围大于600km，多个地位均等的网络节点，通过至少两个主控网络节点构建的，依据自组织网络协议与邻居节点周期性地进行时间基准消息交互的时间同步模块与无线传输模块，其特征在于：至少两路时间同步模块对应连接的无线传输模块，侦听无线信道并接收无线信号，检测时间基准消息的到达时间，并将时间基准消息的内容及其到达时间上报至时间同步模块，自适应地依据各个网络节点的时间同步状态及本地时钟信息完成时间基准消息交互，在空中自组织网络中构建多级时间同步结构；在时间基准消息交互过程中，时间同步模块根据接收到的邻居时间基准消息与数据包到达时间计算传播时延信息与时间同步信息，并依据传播时延信息与时间同步信息进行时钟调整，同时周期地生成时隙中断并下发至无线传输模块，通过无线信道的无线信号进行广播发送；空中自组织网络AANET根据时间基准消息中父节点与子节点信息确定了两两网络节点之间的时间同步链接关系，在AANET网络中形成多级时间同步的拓扑结构；在时间同步链接关系中，任意网络节点动态选择父节点建立时间同步链接，自主地执行非时间基准源节点的时间同步状态转移规则，自适应地依据各个网络节点的时间同步状态及本地时钟信息完成时间基准消息交互，利用时隙分配周期性，在粗同步状态下选择短帧数据包进行数据传输，并采用双倍的传播保护时间来避免时间同步误差的影响，在精同步状态或守时状态下选择长帧数据包进行数据传输并依靠较高的时间同步精度来缩短传播保护时间以提高传输效率。


2.如权利要求1所述的空中自组织网络时间同步系统，其特征在于：在空中自组织网络AANET中，自组织网络包含网络拓扑覆盖范围大于600km的至少A、B、C、D、E、F的多个地位均等的网络节点，每个网络节点拥有时间同步模块和无线传输模块，时间同步模块与无线传输模块依据自组织网络协议与邻居节点周期性地进行时间基准消息交互。


3.如权利要求1或2所述的空中自组织网络时间同步系统，其特征在于：时间同步模块包括：邻居时间基准消息处理单元、本地时间基准消息生成单元和本地时钟动态调整单元，邻居时间基准消息处理单元处理接收到的邻居时间基准消息，完成邻居节点的时间基准消息处理后，计算传播时延信息与时间同步信息，将时间同步信息发送至本地时间基准消息生成单元，并将数据包到达时间及传播时延信息发送至本地时钟动态调整单元；本地时钟动态调整单元依据数据包到达时间及传播时延信息进行时钟调整，并将时间调整信息发送至本地时间基准消息生成单元，同时周期地生成时隙中断并下发至无线传输模块。


4.如权利要求2所述的空中自组织网络时间同步系统，其特征在于：无线传输模块包括：无线接收单元和向无线信道发送无线信号的无线发送单元，无线接收单元接收无线信道无线信号，检测时间基准消息的到达时间，向邻居时间基准消息处理单元发送时间基准消息、到达时间信息；邻居时间基准消息处理单元完成邻居节点的时间基准消息处理后，计算传播时延信息与时间同步信息，将数据包到达时间及传播时延信息发送至本地时钟动态调整单元，并将时间同步信息发送至本地时间基准消息生成单元；本地时钟动态调整单元依据数据包到达时间及传播时延信息进行时钟调整，并将时间调整信息发送至本地时间基准消息生成单元，同时周期地生成时隙中断并下发至无线传输模块；本地时间基准消息生成单元依据时间同步信息与时间调整信息生成时间基准消息，并将时间基准消息下发至无线发送单元，将该时间基准消息通过无线信道的无线信号进行广播发送。


5.如权利要求1所述的空中自组织网络时间同步系统，其特征在于：在时间同步链接关系中，任意网络节点依据本节点与动态选择的父节点之间的时间基准消息交互情况，按照时间同步状态转移规则自适应地决策本节点在时间同步运行过程中为未同步状态、粗同步状态、精同步状态或时钟守时状态；未同步状态的网络节点通过动态选择时间同步父节点，接收父节点时间基准消息，执行时间粗同步调整后达到粗同步状态；粗同步状态的网络节点通过与父节点至少完成一次时间基准消息交互，由父节点利用空中自组织网络的时隙周期性以及时间基准消息的到达时间等信息估算父节点与子节点之间的传播时延，随后该网络节点依据父节点提供的传播时延信息执行时间精同步调整后达到精同步状态。


6.如权利要求6所述的空中自组织网络时间同步系统，其特征在于：精同步状态的网络节点通过与父节点周期地交互时间基准消息来保持时间精同步精度并实时更新本节点的时间基准消息；同时，精同步状态的网络节点在短暂丢失父节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄盛，王昭，卢华，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51