用于在通信装置间进行同步和补偿时钟漂移的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术的名称为“用于在通信装置间进行同步和补偿时钟漂移的方法和装置”。为了在互连来形成网状通信网络的多个通信装置之间进行同步和补偿时钟漂移，除一个给定通信装置以外的所有的通信装置进行第一基于分布式一致性的同步。给定通信装置进行：获取至少从来源于第一基于分布式一致性的同步的时钟定时和参考时钟定时之间的差别导出的第一校正信息；以及通过网状通信网络传送第一校正信息。除所述给定通信装置以外的所有的通信装置还进行通过考虑到所传送的第一校正信息而更新来源于第一基于分布式一致性的同步的时钟定时。

【技术实现步骤摘要】
用于在通信装置间进行同步和补偿时钟漂移的方法和装置
本专利技术通常涉及基于网格的通信网络的通信装置之间的同步和时钟漂移校正。
技术介绍
无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）已得到兴趣和普及，用于自配置、相当不贵、并且对非常广范围的可能应用（例如能量控制、环境监测、工业自动化等）有用。智能仪表网络（SmartMeterNetwork，SMN）是这样的无线传感器网络的应用例子。智能仪表通常是记录给定时期间隔中的电能消耗并且通信该信息给用于监测和收费目的的服务器的电表。智能仪表通常能够接收来自中央系统的命令。智能仪表也用于其他数据捕获领域中并且也可以例如指测量天然气或水消耗的装置。在这样的通信网络中，期望通信装置以同步方式动作。特别地，期望设立全局时钟同步（globalclocksynchronization），即所有的通信装置参考公共的时间参考。这意味着，当通信装置之间的传播时间段与当通信装置的振荡器不严格等效时，时钟漂移从一个通信装置出现到另一通信装置。这一时钟漂移需要被校正或补偿。此外，两个通信装置之间的绝对时钟定时（clocktiming）也必须尽可能地对准。在无线传感器网络中并且因此在智能仪表网络中，由于这些网络的网状结构，致使全局时钟同步很复杂。实际上，典型地以自组织（adhoc）方式形成这样的通信网络。因此，所有的通信装置不能彼此直接通信或与主通信装置直接通信，并且必须建立多跳（multi-hop）通信。通过使用这样的无线网状通信网络的多跳特性来进行全局时钟同步是有可能的。一个主通信装置定义为全局时钟参考，然后建立以该主通信装置为根的生成树（spanningtree）。每个节点将自己与定义的生成树中的其父节点同步并且补偿探测到的与其父节点的时钟漂移。然而，这一方式具有大的缺点。实际上，当无线网状通信网络具有许多通信装置时或当通信装置之间的地理距离是几百米或甚至千米量级时，同步信息的传播时间显著地高。这对于TDMA（时分多址）调度是特别地易损害的，这是因为TDMA调度要求随跳数的增加和/或通信装置之间的距离的增加而增加互通间隙的长度。这显著减小了整体无线网状通信网络有效带宽以避免通信干扰。为了避免此传播时间问题，可使用基于分布式一致性的同步（distributedconsensus-basedsynchronization）方式，其对于网络拓扑改变也更具鲁棒性。根据此方式，无线网状通信网络的所有装置参与参考时钟定时的确定。每个通信装置通过在预定的时刻传送同步信号来示出时钟定时的自己的视角。由于一个通信装置与另一通信装置的时钟定时视角不同（归因于时钟定时的未对准，其来源于不可忽略的传播时间段和振荡器性能中的差别），所以在不同的时刻有效地进行传送。每个通信装置测量其自己的时钟定时和由另一通信装置示出的时钟定时观察之间的相对时差，并且因此调整其自己的时钟定时。因此，通信装置向大体上相同的时钟定时收敛。然而，通信装置向其收敛的时钟定时可能受时钟漂移（其可导致传送频移）的影响。此外，当每个群集（cluster）施加其自己的基于分布式一致性的同步但其中所有的群集共享相同的传送资源（即TDMA型接入中的时间或FDMA（频分多址）型接入中的频率）时，基于分布式一致性的同步的这样的漂移可能产生通信装置的群集之间的干扰。前述未对准和时钟漂移问题还可能发生在其他种类的网状通信网络（例如长距离网状光网络或长距离网状有线网络）中。期望克服前述问题，其发生在网状通信网络中，并且更特别地发生在智能仪表的群集中。特别地，期望提供一种允许补偿网状通信网络中的时钟漂移并提供精细的全局同步的方案。此外，期望提供一种允许补偿形成共享相同的传送资源的群集的网状通信网络中的时钟漂移并提供精细的全局同步的方案。
技术实现思路
为了那个目的，本专利技术涉及一种用于在互连来形成网状通信网络的多个通信装置之间进行同步并且补偿时钟漂移的方法。该方法是这样的：除一个给定通信装置以外的所有的所述通信装置进行第一基于分布式一致性的同步。另外该方法是这样的：所述给定通信装置进行：获取至少从来源于第一基于分布式一致性的同步的时钟定时和参考时钟定时之间的差别导出的第一校正信息；通过网状通信网络传送第一校正信息。此外该方法是这样的：除所述给定通信装置以外的所有的所述通信装置还进行：通过考虑到所传送的第一校正信息而更新来源于第一基于分布式一致性的同步的时钟定时。从而除一个所谓的给定通信装置以外的所有的通信装置进行基于分布式一致性的同步。给定通信装置不参与基于分布式一致性的同步但观察其过程。为了进行精细的全局同步并且补偿来源于通过所述给定通信装置观察的基于分布式一致性的同步的时钟定时和参考时钟之间的时钟漂移，所述给定通信装置获取校正信息（所谓的第一校正信息），并且遍及网状通信网络广播这一校正信息。由于基于分布式一致性的同步的过程的其观察，其允许以校正信息为基础来调整来源于基于分布式一致性的同步的时钟定时，其还允许对准所有的通信装置的时钟定时。此允许确保时钟定时到参考时钟的对准。根据特定的特征，所述给定通信装置从至少一个时钟定时获取第一校正信息，该至少一个时钟定时从当进行第一基于分布式一致性的同步时接收自至少一个相应通信装置的同步信号导出。从而仅以网状通信网络中进行的基于分布式一致性的同步为基础来补偿时钟漂移并且对准通信装置的时钟定时。根据特定的特征，所述给定通信装置从服务器装置获取第一校正信息并且其中所述给定通信装置进行：从一个时钟定时获取本地校正信息，该一个时钟定时从当进行基于分布式一致性的同步时接收自至少一个相应通信装置的同步信号导出；传送本地校正信息到服务器装置。该方法是这样的，服务器装置连接到互连来形成相应网状通信网络的多组通信装置，所述服务器装置进行：从每个所述组的一个通信装置接收本地校正信息；组合所接收的本地校正信息来获取所述第一校正信息。从而，由于所述服务器装置的使用，通信装置被同步成好像它们会属于单个群集那样并且不再存在群集间不同步。根据特定的特征，所述给定通信装置与互连来形成至少一个其他相应网状通信网络的至少一组通信装置互连，所述给定通信装置进行：从一个时钟定时和参考时钟获取本地校正信息，该一个时钟定时从当进行第一基于分布式一致性的同步时接收自至少一个相应通信装置的同步信号导出；传送本地校正信息到每个所述另一组的一个通信装置；从每个所述另一组的所述通信装置接收另一本地校正信息；组合所接收的本地校正信息来获取所述第一校正信息。从而，由于每个网状通信网络中的一个通信装置的协作，通信装置被同步成好像它们会属于单个群集那样并且不再存在群集间不同步而无需服务器节点的使用。根据特定的特征，所述给定通信装置与互连来形成多个相应其他网状通信网络的多组通信装置互连，通信装置的集进行第二基于分布式一致性的同步，所述集通过每个所述其他网状通信网络的一个通信装置而形成。该方法是这样的：所述给定通信装置进行：获取至少从来源于第二基于分布式一致性的同步的时钟定时和参考时钟定时之间的差别导出的第二校正信息；传送第二校正信息到所述通信装置的集。另外，该方法是这样的：所述通信装置的集还进行：通过考虑到所传送的第二校正信息而更新来源于第二基于分布式一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在互连来形成网状通信网络的多个通信装置之间进行同步和补偿时钟漂移的方法，其特征在于，除一个给定通信装置以外的所有的所述通信装置进行第一基于分布式一致性的同步；并且其中所述给定通信装置进行：获取第一校正信息，所述第一校正信息至少从来源于所述第一基于分布式一致性的同步的时钟定时和参考时钟定时之间的差别导出；通过所述网状通信网络传送所述第一校正信息；并且其中除所述给定通信装置以外的所有的所述通信装置还进行：通过考虑到所述所传送的第一校正信息而更新来源于所述第一基于分布式一致性的同步的所述时钟定时。

【技术特征摘要】
2011.07.04 EP 11172491.01.一种用于在通信装置间进行同步和补偿时钟漂移的方法，其中，通过多个所述通信装置互相连接来形成网状通信网络，其特征在于，除一个给定通信装置以外的所有的所述通信装置进行第一基于分布式一致性的同步；并且其中所述给定通信装置进行：获取第一校正信息，所述第一校正信息至少从第一时钟定时和参考时钟定时之间的差别导出，所述第一时钟定时来源于所述第一基于分布式一致性的同步；通过所述网状通信网络传送所述第一校正信息；并且其中除所述给定通信装置以外的所有的所述通信装置还进行：通过考虑到所传送的所述第一校正信息而更新所述第一时钟定时。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述给定通信装置从至少一个第二时钟定时获取所述第一校正信息，所述至少一个第二时钟定时从执行所述第一基于分布式一致性的同步时的至少一个相应通信装置处接收的同步信号导出。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述给定通信装置从服务器装置获取所述第一校正信息并且其中所述给定通信装置进行：从一个第二时钟定时获取本地校正信息，所述一个第二时钟定时从执行所述第一基于分布式一致性的同步时的至少一个相应通信装置处接收的同步信号导出；传送所述本地校正信息到所述服务器装置；并且其中，所述服务器装置连接到通过互相连接来形成相应网状通信网络的多组通信装置，所述服务器装置进行：从每个所述组的一个给定通信装置接收本地校正信息；组合所接收的所述本地校正信息来获取所述第一校正信息。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述给定通信装置与至少一组通信装置互相连接，所述至少一组通信装置通过互相连接来形成至少一个其他相应网状通信网络，所述给定通信装置进行：从一个第二时钟定时和所述参考时钟获取本地校正信息，所述第二时钟定时从执行所述第一基于分布式一致性的同步时的至少一个相应通信装置处接收的同步信号导出；传送所述本地校正信息到通信装置的每个所述组中的所述给定通信装置；从通信装置的每个所述组的所述给定通信装置接收另一本地校正信息；组合所接收的所述本地校正信息来获取所述第一校正信息。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述给定通信装置与多组通信装置互相连接，所述多组通信装置互相连接来形成多个相应其他网状通信网络，通信装置的集进行第二基于分布式一致性的同步，所述集通过用于每个所述其他网状通信网络的一个给定通信装置而形成；并且所述给定通信装置进行：获取第二校正信息，所述第二校正信息至少从第二时钟定时和所述参考时钟定时之间的差别导出，所述第二时钟定时来源于所述第二基于分布式一致性的同步；传送所述第二校正信息到所述通信装置的集；并且其中所述通信装置的集还进行：通过考虑到所传送的所述第二校正信息而更新所述第二时钟定时。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述给定通信装置从至少一个第二时钟定时和至少一个第三时钟定时获取所述第一校正信息，所述至少一个第二时钟定时从执行所述第一基于分布式一致性的同步时的至少一个相应通信装置处接收的同步信号导出，所述至少一个第三时钟定时从执行另一基于分布式一致性的同步时的所述至少一个相应通信装置处接收的其他同步信号导出。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述给定通信装置从所述至少一个第二时钟定时和所述至少一个第三时钟定时来调整所述参考时钟定时。8.一种用于在通信装置间进行同步和补偿时钟漂移的系统，其中，通过多个所述通信装置互相连接来形成网状通信网络，其特征在于，除一个给定通信装置以外的所有的所述通信装置包括用于进行第一基于分布式一致性的同步的组件；并且其中所述给定通信装置包括：用于获取第一校正信息的组件，所述第一校正信息至少从第一时钟定时和参考时钟定时之间的差别导出，所述第一时钟定时来源于所述第一基于分布式一致性的同步；用于通过所述网状通信网络传送所述第一校正信息的组件；并且其中除所述给定通信装置以外的所有的所述通信装置还包括：用于通过考虑到所传送的所述第一校正信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：N格雷塞，J勒泰西耶，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：