CN102869084B - 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 - Google Patents

Abstract

本发明的名称为“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。

Description

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

技术领域

本发明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。

背景技术

无线传感器网络（Wireless Sensor Network，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（Smart Meter Network，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（global clock synchronization），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（clock timing）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（ad hoc）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-based synchronization）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。

发明内容

为了那个目的，本发明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致性的同步的时钟定时。

从而建立两级分布式基于一致性的算法。从而这样的方法允许向参考时钟定时（通过所述给定通信装置定义）收敛。其避免实现在每个网状通信网络上可用的同步参考时钟，例如基于GPS（全球定位系统）信令的同步参考时钟等。

根据特定的特征，所述给定通信装置从至少一个时钟定时和至少一个其他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，该至少一个其他时钟定时从当进行另一基于分布式一致性的同步时接收自所述至少一个相应通信装置的其他同步信号导出。

从而即使给定通信装置不与另一网状通信网络的装置共享参考时钟定时，由于给定通信装置可以观察来源于所述另一基于分布式一致性的同步的时钟定时，所以其可以使所有的基于分布式一致性的同步向相同的参考时钟定时收敛。

根据特定的特征，所述给定通信装置从至少一个时钟定时和至少一个其他时钟定时调整参考时钟定时，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所述至少一个相应通信装置的同步信号导出，至少一个其他时钟定时从当进行所述另一基于分布式一致性的同步时接收自所述至少一个相应通信装置的其他同步信号导出。

从而参考时钟定时向时钟定时收敛，其他装置使用该时钟定时进行所述另一基于分布式一致性的同步。

本发明还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和补偿时钟漂移的系统。该系统是这样的：除一个给定通信装置以外的所有的所述通信装置包括用于进行第一基于分布式一致性的同步的组件。该系统还是这样的：所述给定通信装置包括：用于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的组件；用于通过网状通信网络传送第一校正信息的组件。此外该系统是这样的：除所述给定通信装置以外的所有的所述通信装置还包括用于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的组件。

本发明还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和补偿时钟漂移的方法。该方法是这样的：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，第一基于分布式一致性的同步由除所述给定通信装置以外的所有的所述通信装置进行；通过网状通信网络传送第一校正信息，所传送的第一校正信息针对除所述给定通信装置以外的所有的所述通信装置来更新来源于第一基于分布式一致性的同步的时钟定时。

本发明还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和补偿时钟漂移的通信装置。所考虑的通信装置是这样的：该通信装置包括：用于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的组件，第一基于分布式一致性的同步由除要求保护的通信装置以外的所有的所述通信装置进行；用于通过网状通信网络传送第一校正信息的组件，所传送的第一校正信息针对除所述给定通信装置以外的所有的所述通信装置来更新来源于第一基于分布式一致性的同步的时钟定时。

本发明还涉及一种用于进行同步和补偿时钟漂移的方法，该方法由与互连来形成相应网状通信网络的多组通信装置连接的服务器装置进行。该方法是这样的：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，所述本地校正信息从一个时钟定时和参考时钟获取，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；组合所接收的本地校正信息来获取第一校正信息；传送第一校正信息到每个所述组的所述一个通信装置，所传送的第一校正信息针对每个所述组的所述一个通信装置来允许更新来源于第一基于分布式一致性的同步的时钟定时。

本发明还涉及一种用于进行同步和补偿时钟漂移的服务器装置，服务器装置针对连接到互连来形成相应网状通信网络的多组通信装置。服务器装置是这样的：其包括：用于从每个所述组的一个通信装置接收本地校正信息的组件，所述本地校正信息从一个时钟定时和参考时钟获取，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；用于组合所接收的本地校正信息来获取第一校正信息的组件；用于传送第一校正信息到每个所述组的所述一个通信装置的组件，所传送的第一校正信息针对每个所述组的所述一个通信装置来允许更新来源于第一基于分布式一致性的同步的时钟定时。

本发明还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和补偿时钟漂移的方法。该方法是这样的：所考虑的通信装置与除一个给定通信装置以外的所有的所述通信装置协作来进行第一基于分布式一致性的同步；从所述给定通信装置接收第一校正信息，所述第一校正信息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；通过考虑到已接收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。

本发明还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和补偿时钟漂移的通信装置。所考虑的通信装置是这样的：通信装置包括：用于与除一个给定通信装置以外的所有的所述通信装置协作来进行第一基于分布式一致性的同步的组件；用于从所述给定通信装置接收第一校正信息的组件，所述第一校正信息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；用于通过考虑到已接收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的组件。

在至少一个实施例中，本发明还涉及一种计算机程序，该计算机程序可以从通信网络下载和/或存储在计算机可以读取并且处理器可以运行的介质上。这一计算机程序包括当处理器运行所述程序时用于实现前述方法的指令。

本发明还涉及一种信息存储组件，存储包括指令集的计算机程序，当计算机读取并且处理器运行已存储的信息时，处理器可以运行该指令集用于实现前述方法。

由于与装置、系统以及计算机程序相关的特征和优势与关于对应前述方法已提及的那些特征和优势是相同的，此处不重复它们。

附图说明

从实施例的例子的以下描述的阅读，本发明的特性将变得更清晰，所述描述参考附图而产生，其中：

图1示意性地表示可实现本发明的通信网络的第一架构；

图2示意性地表示可实现本发明的通信网络的第二架构；

图3a示意性地表示图1或图2的通信网络的集中器（concentrator）装置的架构；

图3b示意性地表示图2的通信网络的服务器装置的架构；

图4示意性地表示图1或图2的通信网络的智能仪表的架构；

图5示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的算法，该算法由图1或图2的通信网络的集中器装置进行；

图6示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的算法，该算法由图1或图2的通信网络的智能仪表进行；

图7示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的算法，该算法由图2的通信网络的集中器装置进行；

图8示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的算法，该算法由图2的通信网络的服务器装置进行；

图9示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的另一算法，该算法由图2的通信网络的集中器装置进行；

图10示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的又一算法，该算法由图2的通信网络的集中器装置进行；

图11示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的又一算法，该算法由图2的通信网络的集中器装置进行；

图12示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的另一算法，该算法由图2的通信网络的智能仪表进行；

图13示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的又一算法，该算法由图2的通信网络的集中器装置进行。

具体实施方式

尽管以下描述在智能仪表的无线网状通信网络的部署的范围中详述本发明，但在下文中详述的原理可类似地应用在其他种类的无线网状通信网络的部署中。例如，在下文中详述的原理可类似地应用在飞蜂窝（femtocell）的部署（即典型地设计用于在家庭或小型办公室中的使用的蜂窝基站的部署）中，其允许服务提供商延伸入户服务覆盖，尤其当接入会被限制或不可用时。在该情况下，为了进行同步，蜂窝基站适应于彼此无线通信。

此外，尽管以下描述在无线网状通信网络的部署的范围中详述本发明，但在下文中详述的原理可类似地应用在其他种类的网状通信网络的部署中。例如，在下文中详述的原理可类似地应用在光网状通信网络或有线网状通信网络的部署中。

图1示意性地表示可实现本发明的通信网络100的第一架构。

通信网络100是包括智能仪表（也称作智能计量装置）的集和集中器装置110的网状通信网络。在图1中示出六个智能仪表120i，其中i = a，b，…，g。不同的多个智能仪表可呈现在通信网络100中。通信网络100也称作群集。

通信网络100的装置优选使用半双工无线通信。然而通信网络100的装置可使用全双工无线通信。

这样的无线网状通信网络特别地适应于以自组织方式的智能仪表的部署。

为了限制功耗和辐射，通信网络100中的装置不能与通信网络100中的任何其他装置直接通信。通信网络100的每个装置通常只能够与通信网络100中的少数其他装置直接通信。这意味着，对于这些少数其他装置，传送信号强度被认为充分高的（例如超出预定的阈值），用于交换同步信号、消息和更一般的数据。

网状通信网络100的每个装置因此能够与网状通信网络100的至少一个其他装置直接通信。

共同直接通信的网状通信网络100的两个装置是相邻装置。更一般地，相邻装置是可以在基于分布式一致性的同步（如下文中详述）的范围中交换同步信号的装置。

网状通信网络100的任何一对装置可以直接或间接地（即经由网状通信网络100的至少一个其他装置）共同通信。更特别地，每个智能仪表120i（其中i = a，b，…，g）可以与集中器装置110直接或间接地通信。

在图1中，通过有关装置之间的相应直线来图示地表示可能的直接通信。例如：集中器装置110具有两个相邻装置，它们是智能仪表120a、120b；智能仪表120a具有两个相邻装置，它们是智能仪表120c和集中器装置110；并且智能仪表120b具有三个相邻装置，它们是智能仪表120c、120d以及集中器装置110。图1图示地示出在网状通信网络100中的其他可能的直接通信，但本文不另外详述它们。

优选使用TDMA进行网状通信网络100中的通信。还可以使用FDMA或CDMA（码分多址）进行网状通信网络100中的通信。

无线网状通信网络100中的通信根据传送周期来调度。无线网状通信网络100的所有的装置将理想地共享公共的参考时钟定时。然而，由于通信装置之间的不可忽略的传播时间段并且当通信装置具有不完全相同的内部振荡器时，每个通信装置具有其自己的时钟定时，即定义传送周期的时钟定时的其自己的视角。

此外，即使在给定群集中使用基于分布式一致性的算法，围绕通信装置也可能发生干扰。下文中关于图5和图6的描述特别地针对解决这一问题。

图2示意性地表示可实现本发明的通信网络200的第二架构。

通信网络200包括服务器装置230和一组集中器装置。在图2中示出三个集中器装置110m，其中m = a，b或c。不同的多个集中器装置可呈现在通信网络200中。

每个集中器装置110m与服务器装置230通信。优选使用因特网协议（IP）进行集中器装置110m和服务器装置230之间的通信，如RFC791规格详述的，并且可为有线或无线。集中器装置110m可彼此通信，也优选使用因特网协议。

每个集中器装置110m是群集100m的一部分，其中m = a，b或c，群集100m对应于图1中示出的网状无线通信网络100。集中器装置110m起到服务器装置230和所述集中器装置110m分别属于的相应群集100m的智能仪表之间的网关的作用。

在图2中示出的架构中，每个智能仪表仅属于一个群集并且经由单个集中器装置110m与服务器装置230通信。

在图2中示出的架构中，群集100m（其是网状型）使用星型拓扑网络经由相应集中器装置110m连接到服务器装置230。

服务器装置230收集经由集中器装置110m通过智能仪表提供的数据并且处理已收集的数据，例如用于统计和/或监测和/或收费目的。服务器装置230还可以经由集中器装置110m传送命令到任何智能仪表。这样的命令例如用于请求来自智能仪表的报告，用于指示通过智能仪表监测的系统的关机，用于提供软件更新给智能仪表，等等。

在图2中示出的架构中，可以注意到给定群集中的至少一个智能仪表可从另一群集中的至少一个其他智能仪表接收同步信号。在此情况下，所考虑的智能仪表被认为是相邻装置，即使它们不属于相同的群集。因此可不考虑智能仪表，在基于分布式一致性的同步的实现中，从属于不同群集的智能仪表接收同步信号，好像从属于相同的群集的智能仪表接收同步信号那样。

如关于图1已提及的，考虑到通信装置之间的传播时间段是不可忽略的并且通信装置具有不完全相同的内部振荡器，每个通信装置具有其自己的时钟定时，即定义传送周期的时钟定时的其自己的视角。

此外，即使在给定群集中使用基于分布式一致性的算法，由于群集间的时钟漂移可能发生干扰。下文中关于图7到图13的描述特别地针对解决这一问题。

图3a示意性地表示集中器装置110的架构。参考图2，集中器装置110可对应于任何集中器装置110m，其中m = a，b或c。

根据所示出的架构，集中器装置110包括通过通信总线306互连的以下部件：处理器、微处理器、微控制器或CPU（中央处理单元）300；RAM（随机访问存储器）301；ROM（只读存储器）302；SD（安全数字）读卡器303、或适应于读取存储在存储组件上的信息的任何其他装置；第一通信接口304和第二通信接口305。

第一通信接口304允许集中器装置110与网状通信网络100中的相邻智能仪表无线通信。

第二通信接口305允许集中器装置110与服务器230通信。

CPU 300能够执行从ROM 302或从外部存储器（例如SD卡）加载到RAM 301的指令。在集中器装置110已经通电之后，CPU 300能够从RAM 301读取指令并且执行这些指令。指令形成引起CPU 300进行在下文中关于图5、7、9、10、11、以及13描述的算法的一些或所有的步骤的一个计算机程序。

在下文中关于图5、7、9、10、11、以及13描述的算法的任何以及所有的步骤可通过可编程计算机器（例如PC（个人计算机）、DSP（数字信号处理器）或微控制器）的指令集或程序的执行而用软件实现；或可通过机器或专用部件（例如FPGA（现场可编程门阵列）或ASIC（专用集成电路））而用硬件实现。

图3b示意性地表示服务器装置230的架构。

根据所示出的架构，服务器装置230包括通过通信总线316互连的以下部件：处理器、微处理器、微控制器或CPU 310；RAM 311；ROM 312；HDD（硬盘驱动）313、或适应于读取存储在存储组件上的信息的任何其他装置；通信接口314。

通信接口314允许服务器装置230与集中器装置110a、110b、110c通信。

CPU 310能够执行从ROM 312或从外部存储器（例如HDD 313）加载到RAM 311的指令。在服务器装置230已经通电之后，CPU 310能够从RAM 311读取指令并且执行这些指令。指令形成引起CPU 310进行在下文中关于图8描述的算法的一些或所有的步骤的一个计算机程序。

在下文中关于图8描述的算法的任何以及所有的步骤可通过可编程计算机器（例如PC、DSP或微控制器）的指令集或程序的执行而用软件实现；或可通过机器或专用部件（例如FPGA或ASIC）而用硬件实现。

图4示意性地表示智能仪表120的架构。参考图1，智能仪表120对应于任何智能仪表120i，其中i = a，b，…，g。

根据所示出的架构，智能仪表120包括通过通信总线406互连的以下部件：处理器、微处理器、微控制器或CPU 400；RAM 401；ROM 402；SD读卡器403、或适应于读取存储在存储组件上的信息的任何其他装置；通信接口404；以及计量接口405。

第一通信接口404允许智能仪表120与无线网状通信网络100或通信网络200中的任何相邻装置无线通信，所述相邻装置是集中器装置或另一智能仪表。

计量接口405允许智能仪表120进行监测、测量以及数据捕获，例如电或水消耗数据。计量接口405允许智能仪表120传送命令到所监测的系统。

CPU 400能够执行从ROM 402或从外部存储器（例如SD卡）加载到RAM 401的指令。在智能仪表装置120已经通电之后，CPU 400能够从RAM 401读取指令并且执行这些指令。指令形成引起CPU 400进行在下文中关于图6和图12描述的算法的一些或所有的步骤的一个计算机程序。

在下文中关于图6和图12描述的算法的任何以及所有的步骤可通过可编程计算机器（例如PC、DSP或微控制器）的指令集或程序的执行而用软件实现；或可通过机器或专用部件（例如FPGA或ASIC）而用硬件实现。

图5示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的算法，该算法由集中器装置110来进行。

优选在预定的时间段的基础上重复图5的算法。

在步骤S501中，集中器装置110从其相邻装置（即智能仪表120a和120b）接收同步信号。这些同步信号在通过智能仪表120i（其中i = a，b，…，g）进行的基于分布式一致性的同步期间传送，如下文中关于图6详述的。这些同步信号允许集中器装置110确定来源于由智能仪表120i进行的基于分布式一致性的同步的时钟定时。可以注意到集中器装置110所做的该观察受智能仪表120a、120b以及集中器装置110之间的传播延迟的影响。

换句话说，集中器装置110观察由智能仪表120i进行的基于分布式一致性的同步的过程，通过如下表达测量定时未对准：

其中集中器装置110具有索引0并且其中n是算法的所考虑的迭代的索引；

并且其中：

是在算法的迭代n-1处第j个通信装置的时钟定时，即从集中器装置110的观点智能仪表120a、120b中的一个所考虑的智能仪表；

是第j个通信装置的时钟漂移；

是集中器装置110和第j个通信装置之间的传播延迟。

在随后的步骤S502中，集中器装置110确定来源于通过智能仪表120i进行的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相对时钟定时差别。

参考时钟定时优选从集中器装置110的内部时钟导出，但还可以从外部时钟导出。

在随后的步骤S503中，集中器装置110获取由智能仪表使用的校正信息以补偿来源于基于分布式一致性的同步的时钟漂移并且确保同步。校正信息至少从来源于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。更特别地，在图1的无线网状通信网络100的范围中，集中器装置110从所确定的时钟定时差别来确定由智能仪表使用的校正信息，以补偿来源于基于分布式一致性的同步的时钟漂移。此外，如关于图7到图13在下文的其他实施例中详述的，在图2的无线网状通信网络200的范围中，集中器装置获取从来源于群集100a、100b、100c的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校正信息。

时钟定时差别与相邻智能仪表的组合可如下表达：

其中：

T是算法的两个迭代之间的参考时间段；

是在算法的迭代n处集中器装置110从其接收同步信号的相邻装置的索引集，即智能仪表120a和/或智能仪表120b；

是在算法的迭代n处由集中器装置110确定的相对时钟定时差别集；

是组合函数，其可定义为：

可以注意到，当集中器装置110提供参考时钟定时时：

换句话说，集中器装置110确定来源于由智能仪表120i进行的基于分布式一致性的同步的观察的时钟定时，但当它保持参考时钟定时时不更新其自己的时钟定时。

然后通过下式确定对应于校正信息的校正值：

换句话说，校正信息是校正值或表示校正值的信息或在算法的几个迭代上确定的校正值的过滤值或表示这样的过滤值的信息。在下文中让我们指代对应于无线网状通信网络100中传播的值的校正值。

在随后的步骤S504中，集中器装置110遍及无线网状通信网络100传送校正信息。换句话说，考虑到图1中示出的无线网状通信网络100，集中器装置110传送校正信息到其相邻装置，即智能仪表120a和120b。智能仪表120a和120b然后中继校正信息到除集中器装置110以外的它们相应相邻装置，即智能仪表120c和120d等。另外关于图6在下文中详述校正信息的中继。

图6示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的算法，该算法由智能仪表120来进行。图6中示出的算法结合图5中示出的算法来进行。图6中示出的算法还可以结合图7和图8中示出的算法、或结合图9中示出的算法来进行。

优选在预定的时间段的基础上重复图6的算法。

在步骤S600中，智能仪表120结合无线网状通信网络100的其他智能仪表来进行基于分布式一致性的同步。智能仪表通过传送同步信号来示出时钟定时的它们自己的视角。期望在预定的时刻传送同步信号。由于一个通信装置与另一通信装置的时钟定时视角不同，所以在不同的时刻传送同步信号；并且，由于通信装置之间的传播时间段，所以在另一些不同的时刻接收同步信号。基于分布式一致性的同步的目的是用于智能仪表向时钟定时的相同视角收敛。为此，每个智能仪表组合时钟定时的其自己的视角和由其相邻装置示出的时钟定时的观察。通过以此方式根据其他时钟定时来调整智能仪表的自己的时钟定时，实现更好的同步。这允许例如减少内部通信间隙，因此增加网络流量，或例如限制TDM通信中的干扰或通过使用低等待多跳中继协议允许无线网状通信网络100中的等待减小。

通过步骤S601到S606在图6中示意性地表示的算法中详述步骤S600。

在步骤S601中，当通信装置使用半双工通信时，智能仪表120选择传送模式或接收模式；另外，当通信装置使用全双工通信时，并行进行信号的传送和信号的接收。

可随机地进行传送模式和接收模式之间的选择。在变形方式中，可根据预定的序列做出传送模式和接收模式之间的选择。

在随后的步骤S602中，检查是否选择传送模式或接收模式。若选择传送模式，则进行步骤S603；否则，进行步骤S604。

在步骤S603中，智能仪表120传送同步信号到无线网状通信网络100中的其相邻装置。同步信号是预定的形状和/或内容的信号，具有自相关和互相关特性。

所传送的同步信号与智能仪表120的时钟定时对准。换句话说，期望智能仪表120在根据参考时钟定时定义的给定时刻传送同步信号。通过基于分布式一致性的同步的结果驱动智能仪表120并且通过其自己的振荡器较不重要地驱动智能仪表120，它在根据其自己的时钟定时定义的时刻（而不是在给定时刻）传送同步信号。此外，通信装置之间的传播时间段增加了根据参考时钟定时定义的给定时刻和有效地接收同步信号的时刻之间的差别。因此为了允许通信装置传送同步信号而定义同步时期，同步时期对应于给定时刻周围的空白以考虑可能的时钟漂移，其中时钟漂移是由于来源于基于分布式一致性的同步的未对准，由于传播时间段并且由于智能仪表的振荡器性能中的公差。

一旦进行步骤S603，算法结束。

在步骤S604中，智能仪表120从其相邻装置中的至少一个接收同步信号。这些同步信号是当它们进行步骤S603时通过所述相邻装置传送的信号。

在随后的步骤S605中，智能仪表120确定来源于从其相邻装置接收的同步信号的时钟定时和其自己的时钟定时之间的相对时钟定时差别，表达如下：

其中：

k是所考虑的智能仪表的索引；

是算法的迭代n-1处的所考虑的智能仪表的时钟定时；

是所考虑的智能仪表的时钟漂移；

是所考虑的智能仪表和第j个智能仪表之间的传播延迟；

在随后的步骤S606中，智能仪表120以在步骤S605中确定的相对时钟定时差别为基础来更新其自己的时钟定时。换句话说，智能仪表120调整其自己的时钟定时来匹配对应于其自己的时钟定时和从其相邻装置观察的时钟定时之间的一致性的值。

在随后的步骤S607中，智能仪表120接收校正信息，校正信息是在步骤S504中通过集中器装置110所传送的。

在随后的步骤S608中，智能仪表120以所接收的校正信息为基础来更新其自己的时钟定时。换句话说，智能仪表120用与从集中器装置110接收的校正信息对应的校正值来调整其自己的时钟定时。

例如，智能仪表的自己的时钟定时的更新可以如下进行：

其中：

k是所考虑的智能仪表的索引；

是对应于从集中器装置110接收的校正信息的校正值。

在随后的步骤S609中，智能仪表120中继所接收的校正信息到无线网状通信网络100中的其相邻智能仪表。

在其中中继校正信息的消息或分组或帧字段优选包括校正信息标识符，其避免在无线网状通信网络中循环相同的校正信息。当通信装置用已经接收的标识符来接收校正信息时，通信装置丢弃并且不中继校正信息。

可以注意到，可与步骤S601到S606并行来进行步骤S607到S609。

可以注意到，可逐渐地将校正值施加到智能仪表自己的时钟定时。它意味着可在几个时钟周期上展开校正，为了平滑周期长度的变化。

从图5和图6的算法可以理解无线网状通信网络100的除集中器装置110以外的所有的通信装置通过传送同步信号来参与基于分布式一致性的同步并且因此更新它们的相应内部时钟定时。集中器装置110不参与基于分布式一致性的同步并且不传送同步信号并且不更新其内部时钟定时。然而，为了避免相较于参考时钟的来源于基于分布式一致性的同步的时钟定时的任何漂移，集中器装置110观察由智能仪表120i（其中i = a，b，…，g）进行的基于分布式一致性的同步的进展并且广播校正信息。

如果集中器装置110会通过在其时机传送同步信号来参与基于分布式一致性的同步，则通信装置会向大体上相同的时钟定时收敛，但它会受时钟漂移（其可能导致传送频移）的影响。通过观察由智能仪表120i（其中i = a，b，…，g）进行的基于分布式一致性的同步的进展并且通过广播校正信息以避免来源于基于分布式一致性的同步的时钟定时的任何漂移，集中器装置110允许避免这样的传送频移，允许确保装置时钟定时对准并且因此允许增加通信网络的整体性能。

图7示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的算法，该算法由通信网络200的集中器装置110a、110b、110c来进行。让我们考虑该算法由集中器装置110a来进行。

优选在预定的时间段的基础上重复图7的算法。

在步骤S701中，当考虑到群集100a对应于图1的无线网状通信网络100时，集中器装置110a从其相邻装置（即智能仪表120a和120b）接收同步信号。这些同步信号来源于由智能仪表120i（其中i = a，b，…，g）进行的基于分布式一致性的同步，如已经关于图6详述的。这些同步信号允许集中器装置110a确定来源于由智能仪表120i进行的基于分布式一致性的同步的时钟定时。

换句话说，集中器装置110a观察由群集100a的智能仪表进行的基于分布式一致性的同步的过程。

在随后的步骤S702中，集中器装置110a确定来源于由智能仪表120i进行的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相对时钟定时差别。参考时钟定时可从由GPS提供的外部时钟导出。在下文中关于图10和图11详述用于定义参考时钟定时的另一方式。在下文中关于图12和图13详述用于定义参考时钟定时的又一方式。

在随后的步骤S703中，集中器装置110a获取本地校正信息，其对应于在图1的无线网状通信网络100的范围中在步骤S503中获取的校正信息。换句话说，本地校正信息从所确定的时钟定时差别导出。

在随后的步骤S704中，集中器装置110a传送所获取的本地校正信息到服务器装置230。

在随后的步骤S705中，集中器装置110a从服务器装置230接收全局校正信息。如下文中关于图8详述的，全局校正信息从来源于群集100a、100b、100c的相应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。

在随后的步骤S706中，集中器装置110a遍及群集100a传送所接收的全局校正信息。换句话说，当考虑到群集100a对应于图1的无线网状通信网络100时，集中器装置传送全局校正信息到其相邻装置，即智能仪表120a和120b。智能仪表120a和120b然后中继校正信息到除集中器装置110a以外的它们的相应相邻装置，即智能仪表120c和120d等。

图8示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的算法，该算法由通信网络200的服务器装置230来进行。图8的算法结合图7的算法来进行。

当图8的算法开始时，服务器装置230等待从集中器装置110a、110b、110c接收本地校正信息。

在步骤S801中，服务器装置230从每个集中器装置110a、110b、110c接收本地校正信息。换句话说，服务器装置230接收由群集100a的集中器装置110a确定的本地校正信息、由群集100b的集中器装置110b确定的本地校正信息以及由群集100c的集中器装置110c确定的本地校正信息。

在随后的步骤S802中，服务器装置230确定在所有的群集100a、100b以及100c内施加的全局校正信息。全局校正信息来源于所接收的本地校正信息的组合。例如，全局校正信息是所接收的本地校正信息的值的算术平均值，或全局校正信息是所接收的本地校正信息的值的加权平均值，施加于每个本地校正信息的权重以对应群集100a、100b、100c中的通信装置数量为基础来确定或以对应集中器装置110a、110b、110c的相邻装置数量为基础来确定。

在随后的步骤S803中，服务器装置230传送所确定的全局校正信息到每个集中器装置110a、110b、110c。

因此，当集中器装置110a、110b、110c遍及它们的相应群集100a、100b、100c传送相同的全局校正信息时，通信网络200的所有的智能仪表施加相同的校正信息到它们自己的时钟定时。当群集100a、100b、100c彼此充分接近时这一方式特别合适，以便一个群集的至少一个智能仪表可以从另一群集的至少一个智能仪表接收同步信号并且还考虑其群集的基于分布式一致性的同步中的这些同步信号。

然后，服务器装置230等待从集中器装置110a、110b、110c接收已更新的本地校正信息。

图9示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的另一算法，该算法由通信网络200的集中器装置110a、110b、110c来进行。让我们考虑算法由集中器装置110a来进行。

优选在预定的时间段的基础上重复图9的算法。

在步骤S901中，当考虑到群集100a对应于图1的无线网状通信网络100时，集中器装置110a从其相邻装置（即智能仪表120a和120b）接收同步信号。这些同步信号来源于由智能仪表120i（其中i = a，b，…，g）进行的基于分布式一致性的同步，如已经关于图6详述的。这些同步信号允许集中器装置110a确定来源于由智能仪表120i进行的基于分布式一致性的同步的时钟定时。

换句话说，集中器装置110a观察由群集100a的智能仪表进行的基于分布式一致性的同步的过程。

在随后的步骤S902中，集中器装置110a确定来源于由智能仪表120i进行的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相对时钟定时差别。参考时钟定时可从由GPS提供的外部时钟导出。

在随后的步骤S903中，集中器装置110a获取本地校正信息，其对应于在图1的无线网状通信网络100的范围中在步骤S503中获取的校正信息。换句话说，本地校正信息从所确定的时钟定时差别导出。

在随后的步骤S904中，集中器装置110a传送所获取的本地校正信息到其他集中器装置110b、110c。

在随后的步骤S905中，集中器装置110a从其他集中器装置110b、110c接收其他本地校正信息。换句话说，集中器装置110a接收由群集100b的集中器装置110b确定的本地校正信息以及由群集100c的集中器装置110c确定的本地校正信息。

在随后的步骤S906中，集中器装置110a确定将在所有的群集100a、100b以及100c内施加的全局校正信息。全局校正信息来源于所接收的本地校正信息的组合，类似于由步骤S802中的服务器装置230进行的。

所有的集中器装置110a、110b、110c进行相同的过程来确定全局校正信息。因此在所有的群集100a、100b以及100c内施加相同的全局校正信息。

在随后的步骤S907中，集中器装置110a遍及群集100a传送所确定的全局校正信息。换句话说，当考虑到群集100a对应于图1的无线网状通信网络100时，集中器装置110a传送全局校正信息到其相邻装置，即智能仪表120a和120b。智能仪表120a、120b然后中继校正信息到除集中器装置110a以外的它们的相应相邻装置，即智能仪表120c和120d等。

因此，当集中器装置110a、110b、110c遍及它们的相应群集100a、100b、100c传送相同的全局校正信息时，通信网络200的所有的智能仪表施加相同的校正信息到它们自己的时钟定时。当群集100a、100b、100c彼此充分接近时这一方式特别合适，以便一个群集的至少一个智能仪表可以从另一群集的至少一个智能仪表接收同步信号并且还考虑其群集的基于分布式一致性的同步中的这些同步信号。

图10示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的又一算法，该算法由无线网状通信网络200的集中器装置来进行。图10中示出的算法结合图11中示出的算法来进行并且在下文中详述。

在图10和图11的算法的执行的范围中，集中器装置110a、110b以及110c形成网状通信网络的第二等级。优选将集中器装置110a、110b以及110c无线互连，尽管可通过光链路或导线来互连它们。

图10和图11的算法的整体原理是使用集中器装置110a、110b、110c之间的基于分布式一致性的同步来定义参考时钟定时。在此情况下，有施加于不同的资源（例如时间或频率）的两级基于分布式一致性的同步。第一级由智能仪表在每个群集中进行并且第二级在集中器装置之间进行。

以类似的方式可实现基于分布式一致性的同步的更多级。

定义、推选或选择一个集中器装置作为参考。让我们称其为参考集中器装置，并且让我们考虑该参考集中器装置是集中器装置110a。然后集中器装置110b、110c称作从集中器装置。

图10的算法由每个从集中器装置110b、110c进行并且优选在预定的时间段的基础上重复。让我们考虑对于下文中的详细描述，算法由从集中器装置110b来进行。

在步骤S1000中，从集中器装置110b结合通信网络200的其他从集中器装置来进行基于分布式一致性的同步。从集中器装置通过传送同步信号来示出时钟定时的它们自己的视角。期望在预定的时刻传送同步信号。由于一个集中器装置与另一集中器装置的时钟定时视角不同，所以在不同的时刻传送这些同步信号；并且，由于集中器装置之间的传播时间段，所以在另一些不同的时刻接收同步信号。基于分布式一致性的同步的目的是用于从集中器装置向时钟定时的相同视角收敛。为此，每个从集中器装置组合时钟定时的其自己的视角和通过其他从集中器装置示出的时钟定时的观察。

通过步骤S1001到S1006在图10中示意性地表示的算法中详述步骤S1000。

在步骤S1001中，当集中器装置使用半双工通信时，从集中器装置110b选择传送模式或接收模式；否则，当集中器装置使用全双工通信时，并行进行信号的传送和信号的接收。

可随机地进行传送模式和接收模式之间的选择。在变形方式中，可根据预定的序列做出传送模式和接收模式之间的选择。

在随后的步骤S1002中，检查是否选择传送模式或接收模式。若选择传送模式，则进行步骤S1003；否则，进行步骤S1004。

在步骤S1003中，从集中器装置110b传送同步信号到通信网络200中的至少一个其他从集中器装置110c。同步信号是预定的形状和/或内容的信号，具有自相关和互相关特性。通过参考集中器装置110a可接收所传送的同步信号。

所传送的同步信号与从集中器装置110b的时钟定时对准。换句话说，期望从集中器装置110b在根据参考时钟定时定义的给定时刻传送同步信号。由基于分布式一致性的同步的结果驱动从集中器装置110b并且由其自己的振荡器较不重要地驱动从集中器装置110b，它在根据其自己的时钟定时定义的时刻（而不是在给定时刻）传送同步信号。此外，集中器装置之间的传播时间段增加了根据参考时钟定时定义的给定时刻和有效地接收同步信号时的时刻之间的差别。因此为了允许集中器装置传送同步信号而定义了同步时期，同步时期对应于给定时刻周围的空白以考虑可能的时钟漂移（时钟漂移是由于来源于基于分布式一致性的同步的未对准并且由于从集中器装置的振荡器性能中的公差）。

一旦进行步骤S1003，算法结束。

在步骤S1004中，从集中器装置110b从至少一个其他从集中器装置110c接收同步信号。这些同步信号是当它们进行步骤S1003时由所述从集中器装置传送的信号。

在随后的步骤S1005中，从集中器装置110b确定来源于从所述其他从集中器装置110c接收的同步信号的时钟定时和其自己的时钟定时之间的相对时钟定时差别。

在随后的步骤S1006中，从集中器装置110b以在步骤S1005中确定的相对时钟定时差别为基础来更新其自己的时钟定时。换句话说，从集中器装置110b调整其自己的时钟定时来匹配对应于其自己的时钟定时和所述其他从集中器装置110c的时钟定时之间的一致性的值。

在随后的步骤S1007中，从集中器装置110b接收校正信息，校正信息是在步骤S1104中由参考集中器装置110a传送的，如关于图11在下文中详述的。

在随后的步骤S1008中，从集中器装置110b以所接收的校正信息为基础来更新其自己的时钟定时。换句话说，从集中器装置110b用对应于从参考集中器装置110a接收的校正信息的校正值来调整其自己的时钟定时。

例如，从集中器装置的自己的时钟定时的更新可以如下地进行：

其中：

是算法的所考虑的迭代的索引；

是所考虑的从集中器装置110b的索引；

是在算法的迭代处第个通信装置的时钟定时；

是算法的两个迭代之间的参考时间段；

是第个通信装置的时钟漂移；

是在算法的迭代处从集中器装置110b从其接收同步信号的从集中器装置的索引集；

是从集中器装置110b和第个从集中器装置之间的传播延迟；

是在算法的迭代处由从集中器装置110b确定的相对时钟定时差别的集；

是组合函数，其可类似于上述组合函数而定义；并且

是对应于从参考集中器装置110a接收的校正信息的校正值。

在随后的步骤S1009中，从集中器装置110b中继所接收的校正信息到通信网络200中的其他从集中器装置。

在其中中继校正信息的消息或分组或帧字段优选包括校正信息标识符，其避免在通信网络200中循环相同的校正信息。当从集中器装置用已经接收的标识符来接收校正信息时，从集中器装置丢弃并且不中继校正信息。

可以注意到，可与步骤S1001到S1006并行地进行步骤S1007到S1009。

可以注意到，可逐渐地将校正值施加到从集中器装置自己的时钟定时。它意味着可在几个时钟周期上展开校正，以平滑周期长度中的变化。

因此，在步骤S1006和S1008中进行的时钟定时调整对从集中器装置110b所属的群集100b的参考时钟定时具有影响以及因此对在图5和图6的算法的执行中传播的校正值具有影响。

图11示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的又一算法，该算法由通信网络200的集中器装置来进行。图11的算法结合图10的算法来进行。图11的算法由参考集中器装置110a来进行。

优选在预定的时间段的基础上重复图11的算法。

在步骤S1101中，参考集中器装置110从至少一个从集中器装置110b、110c接收同步信号。这些同步信号在由从集中器装置进行的基于分布式一致性的同步期间传送，如上文中关于图10详述的。这些同步信号允许参考集中器装置110a确定来源于由从集中器装置110b、110c进行的基于分布式一致性的同步的时钟定时。

换句话说，参考集中器装置110a观察由从集中器装置110b、110c进行的基于分布式一致性的同步的过程。

在随后的步骤S1102中，参考集中器装置110a确定来源于由从集中器装置110b、110c进行的基于分布式一致性的同步的时钟定时和其自己的时钟定时之间的相对时钟定时差别，其用作通信网络200中的参考。

参考时钟定时优选从参考集中器装置110a的内部时钟导出，但还可以从外部时钟导出。

在随后的步骤S1103中，参考集中器装置110a确定将由从集中器装置110b、110c使用的校正信息以补偿来源于基于分布式一致性的同步的时钟漂移。校正信息是至少从来源于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。更特别地，在通信网络200的范围中，参考集中器装置110a从所确定的时钟定时差别来确定将由从集中器装置110b、110c使用的校正信息，以便补偿来源于基于分布式一致性的同步的时钟漂移并且以便确保同步。

时钟定时差别与从集中器装置的组合可如下地表达：

其中参考集中器装置110a具有索引0。

可以注意到，当参考集中器装置110a提供参考时钟定时时：

换句话说，参考集中器装置110a确定来源于由集中器装置110b、110c进行的基于分布式一致性的同步的观察的时钟定时，但当它保持参考时钟定时时不更新其自己的时钟定时。

然后通过下式确定对应于校正信息的校正值：

换句话说，校正信息是校正值或表示校正值的信息或在算法的几个迭代上确定的校正值的过滤值或表示这样的过滤值的信息。

在随后的步骤S1104中，参考集中器装置110a遍及通信网络200传送校正信息。通信网络200的从集中器装置110b、110c处理所传送的校正信息。由从集中器装置进行的中继确保校正信息的传播，如上文中已关于图10详述的。

从图10和图11的算法可以理解通信网络200的除参考集中器装置110a以外的所有的集中器装置通过传送同步信号来参与基于分布式一致性的同步并且因此更新它们的相应内部时钟定时，内部时钟定时是用作它们的相应群集中的参考。参考集中器装置110a不参与基于分布式一致性的同步并且不传送同步信号并且不更新其内部时钟定时。然而，为了确保同步并且避免相较于参考时钟的来源于基于分布式一致性的同步的时钟定时的任何漂移，参考集中器装置110a观察由从集中器装置110b、110c进行的基于分布式一致性的同步的进展并且广播校正信息。

图12示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的另一算法，该算法由通信网络200范围中的智能仪表120来进行。

在通信网络200中，智能仪表可以具有属于不同群集的相邻装置。已经提及到智能仪表，在它们群集中的基于分布式一致性的同步中，可考虑由属于其他群集的相邻智能仪表所传送的同步信号。

因此，这样的智能仪表可处于用于接收在这样的其他群集中传播的校正信息的状况中。这允许这样的智能仪表处于用于参与所述其他群集的基于分布式一致性的同步的状况中。此外，这样的智能仪表可以产生同步信号（其表示来源于所述其他群集的基于分布式一致性的同步的时钟定时的它们自己的视角）并且还中继在这样的其他群集中传播的校正信息。

利用这一方式，通信网络200的所有的智能仪表处于用于参与通信网络200的任何群集100a、100b、100c的基于分布式一致性的同步的状况中。当通信网络200的集中器装置110a、110b、110c之间没有直接通信时以及当没有用于所有的所述集中器装置110a、110b、110c的公共的外部参考时钟定时时，这一方式特别有用。

图12的算法开始于步骤S600，其中智能仪表120与用于给定群集100a、100b或100c的通信网络200的其他智能仪表协作来进行基于分布式一致性的同步。

在随后的步骤S1201中，智能仪表120从其群集中的相邻智能仪表或从另一群集的相邻通信装置接收用于给定群集100a、100b或100c的校正信息。

在随后的步骤S1202中，智能仪表120以所接收的校正信息为基础来更新给定群集100a、100b或100c的时钟定时。

在随后的步骤S1203中，智能仪表120中继所接收的校正信息到其相邻通信装置。

在随后的步骤S1204中，智能仪表120检查是否已经进行所有的群集的基于分布式一致性的同步。如果情况是这样，则进行步骤S1205；否则，对另一群集重复步骤S600。

在步骤S1205中，智能仪表120在表示其自己群集的时钟定时上对准其通信，即在来源于由用于所述智能仪表120所属于的群集的通信网络200的所有的智能仪表进行的基于分布式一致性的同步的时钟定时上对准其通信。

换句话说，智能仪表120将来源于由用于所述智能仪表120所属于的群集的通信网络200的所有的智能仪表进行的基于分布式一致性的同步的时钟定时使用于通信，并且智能仪表120也传送同步信号用于至少一个其他群集的通信网络200的所有的智能仪表所进行的基于分布式一致性的同步。同步信号来源于对给定群集进行的基于分布式一致性的同步并且不与来源于对另一群集进行的基于分布式一致性的同步的同步信号先验对准。由于由集中器装置110a、110b、110c进行的过程而实际地实现同步（即对准），如下文中关于图13详述的。

可以注意到，可独立于每个群集100a、100b、100c而并行地进行步骤S600和S1201到S1203。然后，在单独的过程中或接着所述智能仪表120所属于的群集的步骤S600和S1201到S1203的执行来进行步骤S1205。

图13示意性地表示用于进行同步和时钟漂移补偿的又一算法，该算法由通信网络200的集中器装置来进行。图13的算法结合图12的算法来进行。让我们考虑图13的算法由集中器装置110a来进行。

优选在预定的时间段的基础上重复图13的算法。

在步骤S1301中，集中器装置110a从其相邻装置接收同步信号。这些同步信号在由通信网络200的智能仪表进行的基于分布式一致性的同步期间传送，如上文中关于图12详述的。这些同步信号允许集中器装置110a确定来源于由用于每个群集100a、100b或100c的通信网络200的智能仪表所进行的基于分布式一致性的同步的时钟定时。

换句话说，集中器装置110a观察由用于给定群集100a、100b或100c的通信网络200的智能仪表所进行的基于分布式一致性的同步的过程，通过如下表达测量定时未对准：

其中集中器装置110a具有索引0并且其中n是用于给定群集100a、100b或100c的算法的所考虑的迭代的索引；

并且其中：

是在用于给定群集100a、100b或100c的算法的迭代n-1处第j个通信装置的时钟定时；

是第j个通信装置的时钟漂移，对应于用于给定群集100a、100b或100c的时钟定时；

是集中器装置110a和第j个通信装置之间的传播延迟。

在随后的步骤S1302中，集中器装置110a确定来源于由给定群集100a、100b或100c的智能仪表进行的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相对时钟定时差别。

在随后的步骤S1303中，集中器装置110a检查是否已经观察用于所有的群集的基于分布式一致性的同步。如果情况是这样，则进行步骤S1304；否则，对另一群集重复步骤S1301。

在步骤S1304中，集中器装置110a以在步骤S1302中对于每个群集100a、100b、100c确定的相对时钟差别为基础来调整参考时钟定时。换句话说，集中器装置110a通过参考时钟定时和来源于由用于所有的群集100a、100b、或100c的通信网络200的智能仪表进行的基于分布式一致性的同步的时钟定时的组合来调整参考时钟定时。

在随后的步骤S1305中，集中器装置110a获取将由智能仪表120i（其中i = a，b，…，g）使用的校正信息，以确保同步并且补偿来源于其自己的群集100a进行的基于分布式一致性的同步的时钟漂移。校正信息对应于校正值，如已经在上文中关于图5详述的而确定。校正信息从来源于其自己群集100a的基于分布式一致性的同步的时钟定时和已调整的参考时钟定时之间的差别导出。

换句话说，从来源于其自己的群集100a进行的基于分布式一致性的同步的同步信号，并且从对于另一群集100a、100b进行的基于分布式一致性的同步的同步信号，集中器装置110a获取将由智能仪表120i（其中i = a，b，…，g）使用的校正信息，以确保同步并且补偿来源于其自己的群集100a进行的基于分布式一致性的同步的时钟漂移。

在随后的步骤S1306中，集中器装置110a遍及其群集传送校正信息，并且因此遍及通信网络200传送校正信息。换句话说，考虑到图2中示出的通信网络200，由智能仪表从群集100a向群集100b、100c中继校正信息。

由于图12和图13的算法的进行，尽管集中器装置110a、110b、110b不共享公共的外部参考时钟定时，但是它们可以向相同的参考时钟定时收敛。实际上，由于智能仪表参与每个群集100a、100b、100c的基于分布式一致性的同步，所以无论它们分别属于哪个群集，集中器装置110a、110b、110c都可以观察所述基于分布式一致性的同步的过程并且因此获取与其他集中器装置所使用的参考时钟定时相关的信息。然后，集中器装置110a、110b、110c可以以这些观察为基础来调整它们的参考时钟并且找到向相同的参考时钟定时的一致性，从而提升通信网络200的整体性能。

Claims (14)

1.一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而更新所述第一时钟定时的组件。

9.一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，

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第一基于分布式一致性的同步，所述第一基于分布式一致性的同步由除所述给定通信装置以外的所有的所述通信装置进行；

通过所述网状通信网络传送所述第一校正信息，所传送的所述第一校正信息针对除所述给定通信装置以外的所有的所述通信装置来更新所述第一时钟定时。

10.一种用于在多个通信装置间进行同步和补偿时钟漂移的给定通信装置，其中，通过所述多个通信装置互相连接来形成网状通信网络，其特征在于，

要求保护的给定通信装置包括：

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第一基于分布式一致性的同步，所述第一基于分布式一致性的同步由除所述给定通信装置以外的所有的所述通信装置进行；

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，所传送的所述第一校正信息针对除所述给定通信装置以外的所有的所述通信装置来更新所述第一时钟定时。

11.一种用于进行同步和补偿时钟漂移的方法，所述方法由与通过互相连接来形成相应网状通信网络的多组通信装置连接的服务器装置进行，其特征在于，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，所述本地校正信息从一个第一时钟定时和参考时钟获取，所述第一时钟定时从执行第一基于分布式一致性的同步时由所述组的所述给定通信装置接收的来自所述组中至少一个其他相应通信装置的同步信号导出；其中，由除所述给定通信装置以外的所有通信装置进行第一基于分布式一致性的同步；

组合所接收的所述本地校正信息来获取第一校正信息；

传送所述第一校正信息到每个所述组的所述给定通信装置，所述第一校正信息针对除所述给定通信装置以外的所有的所述通信装置来允许更新来源于所述第一基于分布式一致性的同步的所述第一时钟定时。

12.一种用于进行同步和补偿时钟漂移的服务器装置，所述服务器装置与通过互相连接来形成相应网状通信网络的多个组的通信装置连接，其特征在于，所述服务器装置包括：

用于从每个所述组的一个给定通信装置接收本地校正信息的组件，所述本地校正信息从一个第一时钟定时和参考时钟获取，所述第一时钟定时从执行第一基于分布式一致性的同步时由所述组的所述给定通信装置接收的来自所述组中的至少一个其他相应通信装置的同步信号导出；其中，由除所述给定通信装置以外的所有通信装置进行第一基于分布式一致性的同步；

用于组合所接收的所述本地校正信息来获取第一校正信息的组件；

用于传送所述第一校正信息到每个所述组的所述一个给定通信装置的组件，所述第一校正信息针对除所述给定通信装置以外的所有的所述通信装置来允许更新来源于所述第一基于分布式一致性的同步的所述第一时钟定时。

13.一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，所考虑的通信装置进行：

与除一个给定通信装置以外的所有的所述通信装置协作来进行第一基于分布式一致性的同步；

从所述给定通信装置接收第一校正信息，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；

通过考虑到已接收的所述第一校正信息而更新所述第一时钟定时。

14.一种用于在通信装置间进行同步和补偿时钟漂移的装置，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，要求保护的装置包括：

用于与除一个给定通信装置以外的所有的通信装置协作来进行第一基于分布式一致性的同步的组件；

用于从所述给定通信装置接收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；

用于通过考虑到已接收的所述第一校正信息而更新所述第一时钟定时的组件。