一种分布式自组网节点的时间同步方法技术

本发明专利技术涉及分布式自组网技术领域，公开了一种分布式自组网节点的时间同步方法，分布式自组网包括一个时间基准节点A和N个普通节点B1、B2、B3、

【技术实现步骤摘要】
一种分布式自组网节点的时间同步方法


[0001]本专利技术涉及分布式自组网
，具体是一种分布式自组网节点的时间同步方法。

技术介绍

[0002]在分布式自组网中，整个场景由一个时间基准节点A和N个普通节点B1、B2、B3、
……
、BN组成，为了完成后续的组网、测控等功能，首先网内所有节点需要进行时间同步。在卫星拒止环境下，现有常用的一种时间同步方案，是普通节点B1、B2、B3、
……
、BN分别依次与时间基准节点A进行时间对齐，以时间基准节点A的时钟为时间基准，分别依次调整节点B1、B2、B3、
……
、BN的本地时钟。
[0003]时间同步分为粗同步和精同步两部分，粗同步即时间基准节点A广播其本地时钟，普通节点B1、B2、B3、
……
、BN收到时间基准节点A的广播帧后直接修改本地时钟为时间基准节点A的时间，此时普通节点与时间基准节点之间的定时误差主要来源于距离差值。精同步即每个普通节点与时间基准节点分别进行双向时间比对，例如节点B1向时间基准节点A发射时间测量消息，时间基准节点A收到后向节点B1回复时间测量响应消息，节点B1收到后通过消息中时间信息的解析、记录，解算出时差，修正本地时间，消除距离带来的时差，将时间进一步对齐，完成精同步；普通节点B2、B3、
……
、BN的精同步步骤依此类推，直至全网所有普通节点依照时间基准节点A的时钟完成时间同步。
[0004]在分布式自组网中，快速同步是组网测控的第一步，对网络是否能成功组建起着关键作用，如果全网时间没有同步，将直接导致整个网络的混乱。目前针对分布式自组网全网时间同步的研究，大多基于点对点的时间同步方案，采用点对点的时间同步方案，普通节点B1、B2、B3、
……
、BN分别依次与时间基准节点A完成时间同步，耗时长、效率低，且随着网络规模增大，完成全网时间同步的耗时呈倍数上升。现有技术对于多节点的时间同步方法研究较为薄弱，在一定范围内检索，至今没有与分布式多节点的时间同步方法密切相关的报道，所以设计一种适用于分布式自组网节点的时间同步方法势在必行。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种分布式自组网节点的时间同步方法，解决现有技术存在的完成全网时间同步耗时长、效率低等问题。
[0006]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：
[0007]一种分布式自组网节点的时间同步方法，分布式自组网包括一个时间基准节点A和N个普通节点B1、B2、B3、
……
、BN，节点之间可以相互通信，将N个普通节点的依次精同步优化为一次精同步，使N个普通节点可以同时修正本地时间；其中，N≥2且N为整数。
[0008]作为一种优选的技术方案，包括以下步骤：
[0009]S1,时间粗同步：时间基准节点A按时间基准节点A自身本地时钟发射广播帧信号至普通节点B1、B2、B3、
……
、BN，普通节点B1、B2、B3、
……
、BN收到时间基准节点A的广播帧
后直接修改自身本地时钟为时间基准节点A的时间，完成时间粗同步；
[0010]S2，时间精同步：普通节点B1、B2、B3、
……
、BN通过解算出自身与时间基准节点A的时差的方式，修正自身的本地时间。
[0011]作为一种优选的技术方案，步骤S2包括以下步骤：
[0012]S21，普通节点B1、B2、B3、
……
、BN发射时间测量帧，记录下本地发射时间；
[0013]S22，时间基准节点A收到了节点B1、B2、B3、
……
、BN的时间测量帧后，分别记录到达时间，根据收到的节点数量，进行第二次广播帧信息的组装与发射；
[0014]S23，普通节点B1、B2、B3、
……
、BN收到时间基准节点A第二次发射的广播帧后，记录到达时间，提取时间基准节点A第二次发射的广播帧中的时间信息并进行解析，普通节点B1、B2、B3、
……
、BN各自解算出自身与时间基准节点A的时差，修正自身的本地时间，完成精同步。
[0015]作为一种优选的技术方案，步骤S21中，普通节点B1、B2、B3、
……
、BN发射时间测量帧时，采用的发射方式为：按照自身节点编号顺序依次发射、随机发射或竞争发射。
[0016]作为一种优选的技术方案，广播帧和时间测量帧均包括帧头部分和承载信息部分；其中，帧头部分采用直扩定频波形，用直接序列扩频方式在固定频点上发射伪随机码。
[0017]作为一种优选的技术方案，承载信息部分采用直扩跳频波形，用直接序列扩频方式随发射时间在不同的跳频频点上发射伪随机码。
[0018]作为一种优选的技术方案，帧头部分包括帧类型、帧长度，承载信息部分包含信息字段、校验位、空闲位。
[0019]作为一种优选的技术方案，信息字段由多个子字段拼接而成，每个子字段包含源节点编号、目的节点编号、时间位1、时间位2、时间位3；校验位用以对帧类型、帧长度及信息字段进行校验；空闲位用以作预留用。
[0020]作为一种优选的技术方案，帧类型占8bit，帧长度占8bit,源节点编号占8bit，目的节点编号占8bit，时间位1、时间位2、时间位3各占64bit，校验位占8bit，空闲位占16bit。
[0021]作为一种优选的技术方案，还包括以下步骤：
[0022]S3，新节点时间同步：对于迟入网的新节点，如果迟入网的新节点可以与时间基准节点A直接通信，则通过时间基准节点A发射的广播帧进行时间同步，并且在公共预留频点竞争入网；如果迟入网的新节点无法与时间基准节点A直接通信，则通过任意一个普通节点B1、B2、
……
、BN发送的时间测量帧进行解算，先完成新节点与该普通节点的时间同步，然后在公共预留频点进行两跳入网或多跳入网。
[0023]本专利技术相比于现有技术，具有以下有益效果：
[0024](1)本专利技术快速完成全网时间同步；本专利技术针对分布式自组网中，基于点对点的时间同步方案完成全网时间同步耗时长、效率低的问题，提供一种快速高效的分布式自组网节点的时间同步方法，时间基准节点在精同步的广播帧中拼接多个信息子字段将所有普通节点所需的时间信息一次发射出去，普通节点收到后提取广播帧中的时间信息并进行解析，各自解算出时差，修正本节点的本地时间；本专利技术将多个普通节点的依次精同步优化为一次精同步，各个节点可以同时修正本地时间，快速对齐时间基准节点，完成全网时间同步；
[0025](2)本专利技术可容忍掉帧且掉帧后再次同步耗时短。本专利技术通过普通节点在精同步
时发射的时间测量帧中封装的源节点编号和时间位信息，可以与时间基准节点回复的第二次广播帧中跟本节点匹配的信息子字段对应上，因此普通节点只要正确收到第二次广播帧且记录下该帧到达本节点的时间，并提取出其中对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式自组网节点的时间同步方法，其特征在于，分布式自组网包括一个时间基准节点A和N个普通节点B1、B2、B3、
……
、BN，节点之间可以相互通信，将N个普通节点的依次精同步优化为一次精同步，使N个普通节点可以同时修正本地时间；其中，N≥2且N为整数。2.根据权利要求1所述的一种分布式自组网节点的时间同步方法，其特征在于，包括以下步骤：S1,时间粗同步：时间基准节点A按时间基准节点A自身本地时钟发射广播帧信号至普通节点B1、B2、B3、
……
、BN，普通节点B1、B2、B3、
……
、BN收到时间基准节点A的广播帧后直接修改自身本地时钟为时间基准节点A的时间，完成时间粗同步；S2，时间精同步：普通节点B1、B2、B3、
……
、BN通过解算出自身与时间基准节点A的时差的方式，修正自身的本地时间。3.根据权利要求2所述的一种分布式自组网节点的时间同步方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：S21，普通节点B1、B2、B3、
……
、BN发射时间测量帧，记录下本地发射时间；S22，时间基准节点A收到了节点B1、B2、B3、
……
、BN的时间测量帧后，分别记录到达时间，根据收到的节点数量，进行第二次广播帧信息的组装与发射；S23，普通节点B1、B2、B3、
……
、BN收到时间基准节点A第二次发射的广播帧后，记录到达时间，提取时间基准节点A第二次发射的广播帧中的时间信息并进行解析，普通节点B1、B2、B3、
……
、BN各自解算出自身与时间基准节点A的时差，修正自身的本地时间，完成精同步。4.根据权利要求3所述的一种分布式自组网节点的时间同步方法，其特征在于，步骤S21中，普通节点B1、B2、B...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁田，刘田，梁荟萃，张毅，商科峰，张琰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：