CN103813437B - 一种基于时域窄脉冲的移动无线自组网时钟同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于时域窄脉冲的移动无线自组网时钟同步方法，包括以下步骤：a，将时间分成连续等长的时钟同步周期，每个时钟同步周期中的特定时间段设为时钟同步窗口；b，移动无线终端各自等待时钟同步窗口的开启时刻；c，移动无线终端在各自的时钟同步窗口的中心时刻点发送时域窄脉冲，并在时钟同步窗口中接收相邻的移动无线终端发来的时域窄脉冲；d，移动无线终端在各自的时钟同步窗口的结束时刻统计在窗口中接收到的时域窄脉冲的到达时刻，取统计值作为基准时刻，将基准时刻与时钟同步窗口的中心时刻值做差，得到时钟校正值并进行时钟校正。本发明在同步过程中无需选取中心节点，网络中所有节点的时钟同步过程几乎同时进行。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于时域窄脉冲的移动无线自组网时钟同步方法。
背景技术
目前的移动无线自组网时钟同步方法大多是基于帧交换的主从同步方法。例如在具有中心时钟控制节点系统中，请求同步终端发起时钟同步请求帧，授时终端接收后向请求同步终端发送加时间戳后的时钟应答帧，请求同步终端接收后经过简单的运算得到时钟差值并据此对本地时钟进行校准。这种具有中心时钟节点的系统的不足之处在于，作为中心节点的授时终端往往是事先选定的，这在无线自组网的环境下容易遭受攻击破环，因此系统并不可靠。又例如在动态分簇分层结构的时钟同步系统中，虽然可以动态的选择授时终端，但需要建立并动态维持分簇分层结构，会造成很大的通信开销。
此外，上述基于帧交换的时钟同步方法，由于无线通信环境的特性，在每个区域的每个时间段内最多只有一个终端在进行时钟同步，并且终端要进行载波监听冲突避免以及自动规避时延等操作，这也使得全网终端进行时钟同步的效率较低。
发明内容
上述常见的基于帧交换的主从同步方法不仅可靠性差、损耗通信带宽而且在同步效率方面存在不足。针对这些问题，本发明提出了一种分布式Peer-to-Peer的并行时钟同步方法，使得在仅占用极少通信带宽的情况下，移动无线自组网中的所有移动节点能够快速有效的建立和保持时钟同步。该方法包括以下步骤：
a，把时间分成连续等长的时钟同步周期，将每个时钟同步周期中的特定时间段设为时钟同步窗口；
b，移动无线终端各自等待相应时钟同步周期中时钟同步窗口的开启时刻；
c，移动无线终端在各自的时钟同步窗口的中心时刻点发送时域窄脉冲，并在各自的时钟同步窗口中接收相邻的移动无线终端发来的时域窄脉冲；
d，移动无线终端分别在各自的时钟同步窗口的结束时刻统计在该窗口中接收到的时域窄脉冲的到达时刻，取统计值作为各自的当前时钟同步周期的基准时刻，将基准时刻与各自的时钟同步窗口的中心时刻值做差，得到各自的时钟校正值并进行时钟校正。
优选的，上述统计值为加权平均值或者均值。
优选的，如果移动无线终端在该窗口中没有接收到时域窄脉冲，则不进行本地时钟的校正。
本发明提供的基于时域窄脉冲的同步方法，适用于不限节点数目并且节点的覆盖半径较小的移动无线自组网的时钟微调同步。与现有技术相比，本发明的优点在于：1、在同步过程中无需选取中心节点，而是选取周围节点的时钟均值作为基准，这样在各节点具有随机时钟漂移的情况下具有很好的时钟稳定度；2、降低了时钟同步协议的复杂度，大大减少了通信开销，提高了同步的可靠性；3、网络中所有节点的时钟同步过程几乎同时进行，不限节点数目，解决了现有的基于帧交换的主从同步方法的效率低下的问题。
附图说明
图1是本发明实施例的由4个移动节点组成的移动无线自组网的组网示意图；
图2是本发明实施例的在时间轴上划分时钟同步周期的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体实施例对本发明做进一步详细说明。
本实施例以移动无线终端MU_1、MU_2、MU_3和MU_4组成的无线自组网网络为例。该网络的组网结构如图1所示，其中，MU_1的相邻节点为MU_2和MU_3；MU_2的相邻节点为MU_1和MU_3；MU_3的相邻节点为MU_1、MU_2和MU_4；MU_4的相邻节点为MU_3。
在进行时钟同步之前，首先把时间分成连续等长的时钟同步周期，将每个时钟同步周期中的特定时间段设为时钟同步窗口，如图2所示。
然后移动无线终端MU_1、MU_2、MU_3和MU_4各自等待相应时钟同步周期中时钟同步窗口的开启时刻，在各自的时钟同步窗口的中心时刻点发送时域窄脉冲，并在各自的时钟同步窗口中接收相邻的移动无线终端发来的时域窄脉冲。MU_1最多可以收到MU_2和MU_3发来的时域窄脉冲，MU_2最多可以收到MU_1和MU_3发来的时域窄脉冲，MU_3最多可以收到MU_1、MU_2和MU_4发来的时域窄脉冲，MU_4最多可以收到MU_1发来的时域窄脉冲。
假设移动无线终端MU_1、MU_2、MU_3和MU_4分别在第k个时钟同步周期的时钟同步窗口中接收到了相邻的移动无线终端发来的时域窄脉冲。则移动无线终端MU_1、MU_2、MU_3和MU_4分别在第k个时钟同步周期的时钟同步窗口的结束时刻统计在该窗口中接收到的时域窄脉冲的到达时刻，取均值作为各自的第k个同步周期的基准时刻，将基准时刻与各自的第k个时钟同步周期的时钟同步窗口的中心时刻值做差，得到各自的时钟校正值并进行时钟校正。
假如移动无线终端在时钟同步窗口没有接收到时域窄脉冲，则不进行当前本地时钟同步周期的的时钟校正，转为等待下一个时钟同步周期的时钟同步窗口。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于时域窄脉冲的移动无线自组网时钟同步方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a，把时间分成连续等长的时钟同步周期，将每个时钟同步周期中的特定时间段设为时钟同步窗口；
b，移动无线终端各自等待相应时钟同步周期中时钟同步窗口的开启时刻；
c，移动无线终端在各自的时钟同步窗口的中心时刻点发送时域窄脉冲，并在各自的时钟同步窗口中接收相邻的移动无线终端发来的时域窄脉冲；
d，移动无线终端分别在各自的时钟同步窗口的结束时刻统计在该窗口中接收到的时域窄脉冲的到达时刻，取统计值作为各自的当前时钟同步周期的基准时刻，将基准时刻与各自的时钟同步窗口的中心时刻值做差，得到各自的时钟校正值并进行时钟校正。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤d，所述统计值为加权平均值或者均值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤d，如果移动无线终端在该窗口中没有接收到时域窄脉冲，则不进行本地时钟的校正。
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