CN106559867A - 无线网络中节点间裂变式时钟同步系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种无线网络中节点间裂变式时钟同步系统及方法，该系统包括：N个节点，所述N个节点中包括一个标准节点，其中，将预设时间段划分为n个时隙，所述N个节点分别与所述n个时隙中的一个时隙相对应，标准节点与卫星进行通信获取标准时钟，系统中其它节点与标准节点通信进行时钟同步后，在自己对应的时隙内向相邻的节点发送时钟同步信息，从而实现整个系统中所有节点与标准时钟完成同步，其中系统中只需一个节点与卫星通信即可，其它节点依次传递时钟同步信息即可完成时钟同步，节约通信资源的占用，且大大减少了时钟同步的成本。

Description

无线网络中节点间裂变式时钟同步系统及方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤其涉及一种无线网络中节点间裂变式时钟同步系统及方法。

背景技术

随着通信技术的不断发展，通信的准确可靠性要求越来越高。在通信网络中，各个节点之间需要进行时钟同步，例如，多个基站(Base Station，简称BS)间需要保持时钟同步，若基站间时钟同步做的不好，那么当用户设备(User Equipment，简称UE)从一个基站的覆盖范围移动到另一个基站的覆盖范围时，就可能出现掉线的问题。

现有技术中，为了提高时钟同步的精度，网络中的各个节点分别与卫星进行时钟同步，以实现各个节点间的高精度的时钟同步。

但是，采用现有技术，网络部署时各个节点都需要有与卫星同步的设备，成本太高。而且无线网络各个节点必须总处于相互通信联络的状态，作为网络维护性的通信。

发明内容

本发明提供一种无线网络中节点间裂变式时钟同步系统及方法，用于解决现有无线网络中节点实现时钟同步成本高的问题和无线网络各个节点必须总处于相互通信联络的状态，作为网络维护性的通信的问题。

本发明第一方面提供一种无线网络中节点间裂变式时钟同步系统，包括：N个节点，所述N个节点中包括一个标准节点，其中，将预设时间段划分为n个时隙，所述N个节点分别与所述n个时隙中的一个时隙相对应，n大于或等于N；

所述标准节点与卫星通信连接，用于与卫星通信获取标准时钟；

所述N个节点中除所述标准节点外的其它节点中的第一节点，用于与所述标准节点进行时钟同步，并在与所述标准节点进行时钟同步之后，在所述第一节点所对应的时隙内向所述第一节点相邻的至少2个节点发送时钟同步信息；

所述第一节点相邻的至少2个节点，用于在与所述第一节点进行时钟同步之后，分别在各自对应的时隙内向各自所相邻的下一跳节点发送时钟同步信息，直到所述N个节点全部进行时钟同步。

本发明第二方面提供一种无线网络中节点间裂变式时钟同步方法，所述方法用于无线网络中节点间裂变式时钟同步系统，该系统包括N个节点，所述N个节点中包括一个标准节点，其中，将预设时间段划分为n个时隙，所述N个节点分别与所述n个时隙中的一个时隙相对应，n大于或等于N；

所述方法包括：

标准节点与卫星通信获取标准时钟；

第一节点与所述标准节点进行时钟同步，并在与所述标准节点进行时钟同步之后，在所述第一节点所对应的时隙内向所述第一节点相邻的至少2个节点发送时钟同步信息，其中，所述第一节点是所述N个节点中除所述标准节点外的任意节点；

所述第一节点相邻的至少2个节点在与所述第一节点进行时钟同步之后，分别在各自对应的时隙内向各自所相邻的下一跳节点发送时钟同步信息，直到所述N个节点全部进行时钟同步。

本发明提供的无线网络中节点间裂变式时钟同步系统及方法中，标准节点与卫星进行通信获取标准时钟，系统中其它节点与标准节点通信进行时钟同步后，在自己对应的时隙内向相邻的节点发送时钟同步信息，从而实现整个系统中所有节点与标准时钟完成同步，其中系统中只需一个节点与卫星通信即可，其它节点依次传递时钟同步信息即可完成时钟同步，节约通信资源的占用，且大大减少了时钟同步的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的无线网络中节点间裂变式时钟同步系统实施例一的结构示意图；

图2为本发明提供的无线网络中节点间裂变式时钟同步方法实施例一的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提供的无线网络中节点间裂变式时钟同步系统实施例一的结构示意图。

如图1所示，该系统中包括N个节点，其中，这N个节点中包括一个标准节点。具体地，可以指定这N个节点中的任意一个节点作为标准节点。具体地，可以设定一段预设时间段，将该预设时间段划分为n个时隙，该N个节点分别与上述n个时隙中的一个时隙相对应，n大于或等于N。优选地，这N个节点中任意一个节点与其它至少2个下一跳节点相邻。

系统中的各个节点只能在自己对应的时隙发送消息。

较优地，n＝N时，N个节点与n个时隙一一对应，即每个节点对应的时隙都不同。其中，每个时隙的大小可以根据整个系统的节点数N来确定，为了确保第一节点在发出消息后，在小于或等于T的时间内，消息被系统中其它节点接收到，每个时隙的大小可以小于或等于T/N，具体时隙的大小在此不作限制，可以根据系统的实际情况进行设定。

标准节点与卫星通信连接，用于与卫星通信获取标准时钟。具体地，可以是获取卫星发射的载波信号，从载波信号中获取同步时间信息。上述卫星具体可以是北斗卫星，也可以是全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)，在此不作限定。

N个节点中除上述标准节点外的其它节点中的第一节点，用于与上述标准节点进行时钟同步，并在与上述标准节点进行时钟同步之后，在该第一节点对应的时隙内向该第一节点相邻的至少2个节点发送时钟同步信息，与该相邻的至少2个节点进行时钟同步。具体地，可以是标准时钟在自己对应的时隙内向N个节点中的第一节点发送时钟同步信息，也可以是第一节点主动跟标准节点进行通信，请求时钟同步，在此不作限定，标准时钟在自己对应的时隙内也可以向多个节点发送时钟同步信息。

上述第一节点相邻的至少2个节点，用于在与上述第一节点进行时钟同步之后，分别在各自对应的时隙内上各自所相邻的下一跳节点发送时钟同步信息，依次类推，直到系统中N个节点全部进行时钟同步。具体实现时，节点时隙可以以标准节点为圆心递增分配，以保证N个节点的时钟同步在一个通信周期内完成，通信周期可以是上述预设时间段。

即本实施例中，N个节点中只要有任意一个或多个节点与卫星进行通信获取标准时钟，其它的节点可以采用裂变式传递的方式逐步获取时钟同步信息，即按照系统中节点的通信连接，每个节点都在自己对应的时隙内向相邻的节点发送时钟同步信息，进行时钟同步，以实现整个网络中所有节点的时钟同步。

具体实现过程中，上述N各节点中的各个节点可以通过自身的监控装置确定所相邻的节点。具体地，各个节点通过自身监控装置自动进行环境扫描，并通过自适应程序确定所相邻的节点的数量和参数。

以图1为例举例说明，如图1所示，该系统中包括：A、B、C、D、E、F、G、H、K9个节点。假设节点A为标准节点，该节点A与卫星进行通信，获取了标准时钟。节点A在自己对应的时隙内向相邻的下一跳节点C、D、E发送时钟同步信息，节点C、D、E接收到时钟同步信息后，可以根据其中携带的时间进行时钟同步，进而节点C、D、E分别在自己对应的时隙向各自相邻的节点发送时钟同步信息。

需要说明的是，系统中的节点都具有相同的结构，可以包括：同步时间锁相电路、信息解码寄存器、时间寄存器、控制器。具体地，可以由同步时间锁相电路和信息解码寄存器接收时钟同步信息，该时钟同步信息可以是一个载波信号，同步时间锁相电路从载波信号中解析出时钟同步时间沿，根据同步时间沿触发时间寄存器清零。信息解码寄存器从上述载波信号中解析出时钟信息，该时钟信息中包括：同步时间、时隙序列位置以及时隙时间，即节点接收到时钟同步信息后可以根据时钟同步信息获知发送该时钟同步信息的时隙以及该时隙对应的时间。本实施例中，同步时间可以精确到微秒级，具体地，时钟信息可以表示为：N+Y+R+S+F+M+H+W+(TS*TT)，其中N表示年、Y表示月、R表示日、S表示时、F表示分、M表示秒、H表示毫秒、W表示微秒、TS表示时隙序列位置、TT表示时隙时间。进而控制器根据时间寄存器的微秒偏差将时钟信息进行补偿后，刷新时间寄存器，完成节点的时钟同步。

本实施例中，标准节点与卫星进行通信获取标准时钟，系统中其它节点与标准节点通信进行时钟同步后，在自己对应的时隙内向相邻的节点发送时钟同步信息，从而实现整个系统中所有节点与标准时钟完成同步，其中系统中只需一个节点与卫星通信即可，其它节点依次传递时钟同步信息即可完成时钟同步，节约通信资源的占用，且大大减少了时钟同步的成本。

在上述实施例的基础上，上述标准节点，具体可以以预设周期与卫星通信获取标准时钟。

即为了时钟同步地更加精确，标准节点每隔预设周期就跟卫星进行一次通信，以获取标准时钟进行校准，保证自身时钟的精确性。该预设周期可以大于上述预设时间段，但并不以此为限。

进一步地，本实施例中，为了提供通信效率，上述第一节点用于与标准节点进行单次通信，进行时钟同步。

本实施例提供的方法中，第一节点除了与标准节点进行通信，后续还可能会接收到其它相邻节点发送的时钟同步信息，可以通过自身校准获取精确的时钟信息，而无需与标准节点多次进行通信。即不管是第一节点接收标准节点发送的时钟同步信息，还是第一节点主动请求同步，都只需要进行一次通信，大大提高了通信效率。

在上述实施例的基础上，上述N个节点中除上述标准节点外的任一节点，用于接收N个节点中至少3个节点分别发送的时钟同步信息，并根据接收到的至少3个节点分别发送的时钟同步信息进行纠错，获取准确的时钟同步信息，并根据该准确的时钟同步信息进行时钟同步。更加提高了各节点时钟同步的精确性。

需要说明的是，上述N个节点中的各节点在预设时间段内可以接收大于或等于3个时钟同步信息，这些时钟同步信息来自不同的节点，这种情况下如果一个节点接收到大于或等于3个的时钟同步信息就可以通过自身的纠错功能获取到准确的时钟同步信息，无需再与卫星进行交互。如图1所示，节点G和节点B都有3个上一跳节点，3个上一跳节点在预设时间段内都会向节点G和节点B发送时钟同步信息。其它节点的网络关系未完全示出，在大型网络中，所有节点都可以与至少3个节点进行通信。

图2为本发明提供的无线网络中节点间裂变式时钟同步方法实施例一的流程示意图，该方法用于图1所示的无线网络中节点间裂变式时钟同步系统，如图2所示，该方法包括：

S201、标准节点与卫星通信获取标准时钟。

S202、第一节点与所述标准节点进行时钟同步，并在于该标准节点进行时钟同步之后，在该第一节点对应的时隙内向第一节点相邻的至少2个节点发送时钟同步信息。其中，该第一节点是上述N个节点中除上述标准节点外的任意节点。

S203、上述第一节点相邻的至少2个节点在于上述第一节点进行时钟同步之后，分别在各自对应的时隙内向各自所相邻的下一跳节点发送时钟同步信息，直到上述N各节点全部进行时钟同步。

本实施例中，标准节点与卫星进行通信获取标准时钟，系统中其它节点与标准节点通信进行时钟同步后，在自己对应的时隙内向相邻的节点发送时钟同步信息，从而实现整个系统中所有节点与标准时钟完成同步，其中系统中只需一个节点与卫星通信即可，其它节点依次传递时钟同步信息即可完成时钟同步，节约通信资源的占用，且大大减少了时钟同步的成本。

另一实施例中，上述标准节点与卫星通信获取标准时钟，具体为：标准节点以预设周期与卫星通信获取标准时钟。

第一节点与所述标准节点进行时钟同步，具体为：第一节点与所述标准节点单次通信，进行时钟同步。

在上述实施例的基础上，上述N个节点中除上述标准节点外的任一节点接收N个节点中至少3个节点分别发送的时钟同步信息，并根据接收到的至少3个节点分别发送的时钟同步信息进行纠错，获取准确的时钟同步信息，并根据该准确的时钟同步信息进行时钟同步。

该方法为上述系统所执行的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种无线网络中节点间裂变式时钟同步系统，其特征在于，包括：N个节点，所述N个节点中包括一个标准节点，其中，将预设时间段划分为n个时隙，所述N个节点分别与所述n个时隙中的一个时隙相对应，n大于或等于N；

所述标准节点与卫星通信连接，用于与卫星通信获取标准时钟；

所述N个节点中除所述标准节点外的其它节点中的第一节点，用于与所述标准节点进行时钟同步，并在与所述标准节点进行时钟同步之后，在所述第一节点所对应的时隙内向所述第一节点相邻的至少2个节点发送时钟同步信息；

所述第一节点相邻的至少2个节点，用于在与所述第一节点进行时钟同步之后，分别在各自对应的时隙内向各自所相邻的下一跳节点发送时钟同步信息，直到所述N个节点全部进行时钟同步。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标准节点，具体用于以预设周期与卫星通信获取标准时钟。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一节点用于与所述标准节点进行时钟同步，具体为：

所述第一节点，用于与所述标准节点单次通信，进行时钟同步。

4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述N个节点中除所述标准节点外的任一节点，用于接收所述N个节点中至少3个节点分别发送的所述时钟同步信息，根据所接收到的所述至少3多个节点分别发送的所述时钟同步信息进行纠错，获取准确的时钟同步信息，并根据所述准确的时钟同步信息进行时钟同步。

5.一种无线网络中节点间裂变式时钟同步方法，其特征在于，所述方法用于无线网络中节点间裂变式时钟同步系统，该系统包括N个节点，所述N个节点中包括一个标准节点，其中，将预设时间段划分为n个时隙，所述N个节点分别与所述n个时隙中的一个时隙相对应，n大于或等于N；

所述方法包括：

标准节点与卫星通信获取标准时钟；

第一节点与所述标准节点进行时钟同步，并在与所述标准节点进行时钟同步之后，在所述第一节点所对应的时隙内向所述第一节点相邻的至少2个节点发送时钟同步信息，其中，所述第一节点是所述N个节点中除所述标准节点外的任意节点；

所述第一节点相邻的至少2个节点在与所述第一节点进行时钟同步之后，分别在各自对应的时隙内向各自所相邻的下一跳节点发送时钟同步信息，直到所述N个节点全部进行时钟同步。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述标准节点与卫星通信获取标准时钟，包括：

所述标准节点以预设周期与卫星通信获取标准时钟。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一节点与所述标准节点进行时钟同步，包括：

所述第一节点与所述标准节点单次通信，进行时钟同步。

8.根据权利要求5-7任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

所述N个节点中除所述标准节点外的任一节点接收所述N个节点中至少3个节点分别发送的所述时钟同步信息，根据所接收到的所述至少3多个节点分别发送的所述时钟同步信息进行纠错，获取准确的时钟同步信息，并根据所述准确的时钟同步信息进行时钟同步。