CN107248895B - 一种物联网终端设备与汇聚单元的时间同步方法及系统 - Google Patents
一种物联网终端设备与汇聚单元的时间同步方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例涉及物联网技术领域，公开了一种物联网终端设备与汇聚单元的时间同步方法及系统，该方法包括：物联网接入点在其无线网络覆盖范围内发送包括第一时间标签的广播消息，以及接收终端设备发送的包括终端设备类型、第一时间标签、终端设备接收到广播消息的第二时间标签和终端设备发送响应消息的第三时间标签的响应消息，判断终端设备类型是否与汇聚单元指定的设备类型相匹配，如果是，根据第一时间标签、第二时间标签、第三时间标签和接收到响应消息的第四时间标签，获得物联网接入点与终端设备之间的时间差并发送给终端设备；终端设备根据时间差，进行时间同步调整；用于同步物联网终端设备与汇聚单元之间的时间。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种物联网终端设备与汇聚单元的时间同步方法及系统。
背景技术
物联网通过传感器、射频识别技术、定位技术等实时采集任何需要监控、互动的物体或者过程，采集其声光热电、力学、化学、生物等各种需要的信息，通过各类终端设备接入网络，实现物与物、物与人的连接，实现对物体或者过程的智能化感知和管理。物联网中的终端设备通过物联网接入节点接入到物联网，将采集的数据上报给汇聚单元，由汇聚单元对终端设备产生的数据进行分析和处理。
物联网中终端设备的数量比较庞大，汇聚单元通常只从其感兴趣的终端设备处收集数据，这就需要它对表征时间、特定类型等相关特征的小数据流进行分析，但是由于物联网设备具有独立的时间系统，在使用表征时间这一特征时，需要确保所采用的时间数据的可靠性。
发明内容
本发明实施例公开了一种物联网终端设备与汇聚单元的时间同步方法及系统，用于同步物联网终端设备与汇聚单元之间的时间。
本发明第一方面公开了一种物联网终端设备与汇聚单元的时间同步方法，可包括：
物联网接入点在其无线网络覆盖范围内发送广播消息，所述广播消息包括所述物联网接入点发送所述广播消息的第一时间标签，所述物联网接入点与汇聚单元时间同步；
所述物联网接入点接收终端设备对所述广播消息的响应消息，所述响应消息包括终端设备类型、所述第一时间标签、所述终端设备接收到所述广播消息的第二时间标签和所述终端设备发送所述响应消息的第三时间标签；
所述物联网接入点判断所述终端设备类型是否与所述汇聚单元指定的设备类型相匹配；
如果匹配，所述物联网接入点根据所述第一时间标签、所述第二时间标签、所述第三时间标签和接收到所述响应消息的第四时间标签，获得所述物联网接入点与所述终端设备之间的时间差并发送给所述终端设备；
所述终端设备根据所述时间差，进行时间同步调整。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述响应消息还包括所述终端设备采用的时刻类型；所述物联网接入点根据所述第一时间标签、所述第二时间标签、所述第三时间标签和接收到所述响应消息的第四时间标签，获得所述物联网接入点与所述终端设备之间的时间差并发送给所述终端设备，包括：
所述物联网接入点判断其所采用的时刻类型与所述终端设备采用的时刻类型是否一致；
如果一致，所述物联网接入点根据所述第一时间标签、所述第二时间标签、所述第三时间标签和接收到所述响应消息的第四时间标签，获得所述物联网接入点与所述终端设备之间的时间差并发送给所述终端设备；
如果不一致，所述物联网接入点将所述第一时间标签转换成所述终端设备采用的时刻类型对应的第五时间标签、以及将所述第四时间标签转换成所述终端设备采用的时刻类型对应的第六时间标签，根据所述第五时间标签、所述第六时间标签、所述第二时间标签和所述第三时间标签，获得所述物联网接入点与所述终端设备之间的时间差并发送给所述终端设备。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述物联网接入点在其无线网络覆盖范围内发送广播消息之前，所述方法还包括：
所述物联网接入点调用时间接口，利用所述时间接口与时间服务器交互时间同步信号，获得与所述时间服务器之间的时间偏移量；
所述物联网接入点根据所述时间偏移量，调整所述物联网接入点的时间，以实现与所述汇聚单元之间的时间同步。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述物联网接入点调用时间接口，利用所述时间接口与时间服务器交互时间同步信号，获得与所述时间服务器之间的时间偏移量，包括：
所述物联网接入点调用时间接口，利用所述时间接口接收时间服务器在专用子载波信道上传输的第一时间同步信号，获得所述第一时间同步信号的第一到达时间；
所述物联网接入点利用所述时间接口接收所述时间服务器在所述专用子载波信道上传输的第二时间同步信号，从所述第二时间同步信号中获取所述第一时间同步信号的第一发送时间；
所述物联网接入点利用所述时间接口向所述时间服务器发送第三时间同步信号，并记录发送所述第三时间同步信号的第二发送时间；
所述物联网接入点利用所述时间接口，接收所述时间服务器在所述专用子载波信道上传输的第四时间同步信号，从所述第四时间同步信号中获取所述第三时间同步信号的第二到达时间；
所述物联网接入点根据第一到达时间、第一发送时间、第二发送时间和第二到达时间，获得与所述时间服务器之间的时间偏移量。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述响应消息还包括终端设备地址信息，所述物联网接入点接收终端设备对所述广播消息的响应消息之后，以及所述物联网接入点判断所述终端设备类型是否与所述汇聚单元指定的设备类型相匹配之前，所述方法还包括：
所述物联网接入点判断所述终端设备地址信息是否与所述汇聚单元指定的位置信息相匹配，如果匹配，所述物联网接入点执行判断所述终端设备类型是否与所述汇聚单元指定的设备类型相匹配的步骤。
本发明第二方面公开了一种物联网终端设备与汇聚单元的时间同步系统，可包括：
终端设备，用于接收物联网接入点周期性发送的广播消息，以及发送针对所述广播消息的响应消息，所述广播消息包括所述物联网接入点发送所述广播消息的第一时间标签，所述响应消息包括终端设备类型、所述第一时间标签、所述终端设备接收到所述广播消息的第二时间标签和所述终端设备发送所述响应消息的第三时间标签；
所述物联网接入点，用于在其无线网络覆盖范围内周期性发送所述广播消息，以及接收所述终端设备对所述广播消息的所述响应消息；所述物联网接入点与汇聚单元时间同步；
所述物联网接入点还用于，判断所述终端设备类型是否与所述汇聚单元指定的设备类型相匹配；
所述物联网接入点还用于，根据所述第一时间标签、所述第二时间标签、所述第三时间标签和接收到所述响应消息的第四时间标签，获得所述物联网接入点与所述终端设备之间的时间差并发送给所述终端设备；
所述终端设备，用于根据所述时间差，进行时间同步调整。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述响应消息还包括所述终端设备采用的时刻类型；所述物联网接入点还用于根据所述第一时间标签、所述第二时间标签、所述第三时间标签和接收到所述响应消息的第四时间标签，获得所述物联网接入点与所述终端设备之间的时间差并发送给所述终端设备的方式具体为：
所述物联网接入点还用于，判断其所采用的时刻类型与所述终端设备采用的时刻类型是否一致；如果一致，根据所述第一时间标签、所述第二时间标签、所述第三时间标签和接收到所述响应消息的第四时间标签，获得所述物联网接入点与所述终端设备之间的时间差并发送给所述终端设备；如果不一致，将所述第一时间标签转换成所述终端设备采用的时刻类型对应的第五时间标签、以及将所述第四时间标签转换成所述终端设备采用的时刻类型对应的第六时间标签，根据所述第五时间标签、所述第六时间标签、所述第二时间标签和所述第三时间标签，获得所述物联网接入点与所述终端设备之间的时间差并发送给所述终端设备。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述物联网接入点还用于，在其无线网络覆盖范围内周期性发送广播消息之前，调用时间接口，利用所述时间接口与时间服务器交互时间同步信号，获得与所述时间服务器之间的时间偏移量；
所述物联网接入点还用于，根据所述时间偏移量，调整所述物联网接入点的时间，以实现与所述汇聚单元之间的时间同步。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述物联网接入点还用于在其无线网络覆盖范围内周期性发送广播消息之前，调用时间接口，利用所述时间接口与时间服务器交互时间同步信号，获得与所述时间服务器之间的时间偏移量的方式具体为：
所述物联网接入点还用于在其无线网络覆盖范围内周期性发送广播消息之前，调用时间接口，利用所述时间接口接收时间服务器在专用子载波信道上传输的第一时间同步信号，获得所述第一时间同步信号的第一到达时间；利用所述时间接口接收所述时间服务器在所述专用子载波信道上传输的第二时间同步信号，从所述第二时间同步信号中获取所述第一时间同步信号的第一发送时间；利用所述时间接口向所述时间服务器发送第三时间同步信号，并记录发送所述第三时间同步信号的第二发送时间；利用所述时间接口，接收所述时间服务器在所述专用子载波信道上传输的第四时间同步信号，从所述第四时间同步信号中获取所述第三时间同步信号的第二到达时间；根据第一到达时间、第一发送时间、第二发送时间和第二到达时间，获得与所述时间服务器之间的时间偏移量。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述响应消息还包括终端设备地址信息，所述物联网接入点还用于在接收终端设备对所述广播消息的响应消息之后，以及判断所述终端设备类型是否与所述汇聚单元指定的设备类型相匹配之前，判断所述终端设备地址信息是否与所述汇聚单元指定的位置信息相匹配，如果匹配，执行判断所述终端设备类型是否与所述汇聚单元指定的设备类型相匹配。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
在本发明实施例中，物联网接入点在其无线网络覆盖范围内发送包括第一时间标签的广播消息，然后接收终端设备对该广播消息的响应消息，响应消息包括终端设备类型、第一时间标签、终端设备接收到广播消息的第二时间标签和终端设备发送响应消息的第三时间标签，物联网接入点进一步判断终端设备类型与汇聚单元指定的设备类型是否相匹配，如果物联网接入点确定出终端设备类型与汇聚单元指定的设备类型相匹配，那么将根据第一时间标签、第二时间标签、第三时间标签和第四时间标签，获取其与终端设备之间的时间差，然后将时间差发送给终端设备，最后，终端设备将根据时间差调整其与物联网接入点之间的时间，由于物联网接入点与汇聚单元之间的时间同步，因此，终端设备的时间在调整后也与汇聚单元同步。可以看出，本发明实施例在物联网接入点与汇聚单元时间同步的情况下，进一步基于物联网接入点同步终端设备与汇聚单元之间的时间，提高时间数据的有效和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明一些实施例公开的物联网架构示意图；
图2为本发明实施例公开的物联网终端设备与汇聚单元的时间同步方法的流程示意图；
图3为本发明实施例公开的物联网终端设备与汇聚单元的时间同步方法的另一流程示意图；
图4为本发明实施例公开的物联网终端设备与汇聚单元的时间同步系统的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅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做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。
需要说明的是，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例公开了一种物联网终端设备与汇聚单元的时间同步方法，用于同步物联网终端设备与汇聚单元之间的时间。本发明实施例相应地公开了一种物联网终端设备与汇聚单元的时间同步系统。
在介绍本发明技术方案之前，先简单介绍本发明一些实施例公开的物联网架构，图1为本发明一些实施例公开的物联网架构示意图，需要说明的是，图1仅为本发明一些实施例公开的物联网架构示意图，其它在图1基础上进行优化或者变形得到的示意图均属于本发明的保护范围，在此不再一一举例。图1所示的物联网架构按照功能划分可以包括终端设备层、接入点层以及汇聚单元层三个层。其中，终端设备层包括位于物联网边缘的海量终端设备，例如湿度计、烟感器、通风设备、雨量传感器、灌溉阀等等；接入点层可以包括大量物联网接入点，这些大量的物联网接入点之间可以通过网络互联(图1未全部示出)。在接入点层中，物联网接入点可以是路由器、中继器等各种中间设备，本发明实施例不作限定。汇聚单元层可以包括汇聚单元，其中，汇聚单元在这种物联网架构中用作物联网的人机接口，用于通过物联网接入点对整个物联网进行高层管理，包括收集某段时间内的海量终端设备上报的数据，对数据进行分析和决策，然后转化成为用户需要的简单预警、异常或者相关报告；汇聚单元还可以通过发指令去获取信息或者配置终端设备参数(此时数据的传输指向终端设备)；汇聚单元还可以引入各种输入业务，从大数据到社交网络、甚至从社交工具“点赞”到天气分享等。另外，物联网接入点可以使用任何标准的组网协议，而且物联网接入点可以在不同的网络制式之间实现数据解析；在图1所示的物联网架构中，每一个物联网接入点可以为其自身无线网络所覆盖范围内的海量终端设备提供物联网数据收发服务，其中，每一个物联网接入点自身无线网络所覆盖范围内的每一个终端设备可以内置有无线通讯模块，这使得每一个物联网接入点可以通过无线网络通讯方式与自身无线网络所覆盖范围内的每一个终端设备进行无线通讯。在图1所示的物联网架构中，终端设备内置的无线通讯模块在生产时，可以输入上频点470MHz，下频点510MHz，这样无线通讯模块可以自动将通讯频段定义为470MHz～510MHz，以符合中国SRRC标准的规定；或者，也可以输入上频点868MHz，下频点908MHz，这样无线通讯模块可以自动将通讯频段定义为868MHz～908MHz，以符合欧洲ETSI标准的规定；或者，可以输入上频点918MHz，下频点928MHz，这样无线通讯模块可以自动将通讯频段定义为918MHz～928MHz，以符合美国FCC标准的规定；或者，无线通讯模块的通讯频段也可以定义为符合日本ARIB标准或加拿大IC标准的规定，本发明实施例不作限定。在图1所示的物联网架构中，终端设备可以采用频分复用(Frequency DivisionMultiple Access，FDMA)、跳频(Frequency-Hopping Spread Spectrum，FHSS)、动态时分复用(Dynamic Time Division Multiple Access，DTDMA)、退避复用(CSMA)相结合的方法来解决干扰问题。
基于上述介绍，下面将结合具体实施例，对本发明技术方案进行详细说明。
实施例一
请参阅图2，图2为本发明实施例公开的物联网终端设备与汇聚单元的时间同步方法的流程示意图；如图2所示，一种物联网终端设备与汇聚单元的时间同步方法可包括：
201、物联网接入点在其无线网络覆盖范围内发送广播消息，广播消息包括物联网接入点发送广播消息的第一时间标签，物联网接入点与汇聚单元时间同步；
其中，物联网接入点在检测到达预设的时间同步周期时，物联网接入点在其无线网络覆盖范围内发送该广播消息。
进一步地，物联网接入点接收汇聚单元发送的时间同步周期，然后在本地设置该时间同步周期，并在检测到达预设的时间同步周期时，物联网接入点在其无线网络覆盖范围内发送该广播消息。
作为一种可选的实施方式，物联网接入点在其无线网络覆盖范围内发送广播消息之前，物联网接入点调用时间接口，利用时间接口与时间服务器交互时间同步信号，获得与时间服务器之间的时间偏移量；物联网接入点根据时间偏移量，调整物联网接入点的时间，以实现与汇聚单元之间的时间同步。在该实施方式中，物联网接入点先完成与汇聚单元之间的时间同步，以确保后续基于物联网接入点同步终端设备与汇聚单元之间的时间是可靠的。
进一步地，物联网接入点调用时间接口，利用时间接口与时间服务器交互时间同步信号具体包括：
物联网接入点调用时间接口，利用时间接口接收时间服务器在专用子载波信道上传输的第一时间同步信号，获得第一时间同步信号的第一到达时间；
物联网接入点利用时间接口接收时间服务器在专用子载波信道上传输的第二时间同步信号，从第二时间同步信号中获取第一时间同步信号的第一发送时间；
物联网接入点利用时间接口向时间服务器发送第三时间同步信号，并记录发送第三时间同步信号的第二发送时间；
物联网接入点利用时间接口，接收时间服务器在专用子载波信道上传输的第四时间同步信号，从第四时间同步信号中获取第三时间同步信号的第二到达时间；
物联网接入点根据第一到达时间、第一发送时间、第二发送时间和第二到达时间，获得与时间服务器之间的时间偏移量。
其中，在上述实施方式中，专用子载波信道可以在100MHz～1GHz之间以跳频方式选择，选择出100MHz～1GHz之间的一个子载波信道作为传输第一时间同步信号的专用子载波信道。另外，专用子载波信道也可以根据信道的质量选择信道质量较好的子载波信道作为专用子载波信道。
第二时间同步信号是第一时间同步信号的跟随信号，第二时间同步信号在第一时间同步信号发出之后发出，其中，第二时间同步信号包括第一时间同步信号的第一发送时间。第二时间同步信号可以调用与第一时间同步信号相同的专用子载波信道，也可以调用不同的专用子载波信道。如果是不同的专用子载波信道，可以采用与第一时间同步信号选择专用子载波信道的方法进行选择。
第三时间同步是在接收到第一时间同步信号后发出。可以理解，第三时间同步信号可以采用与第一时间同步信号相同的专用子载波信道、也可以采用与第一时间同步信号不同的专用子载波信道。
第四时间同步信号包括第三时间同步信号的第二到达时间。
实际情况下，从物联网接入点到时间服务器之间，以及时间服务器到物联网接入点之间都存在着网络时延，但是由于这两种网络时延是双向的，符合平均值为0，因此，物联网接入点与时间服务器之间的时间偏移量如下公式所示：
物联网接入点与时间服务器之间的时间偏移量＝【(第一到达时间-第一发送时间)-(第二到达时间-第二发送时间)】/2
物联网接入点根据时间偏移量调整自身的时间，使得物联网接入点时间与时间服务器同步。另外，汇聚单元也将通过该种方式将时间调整到与时间服务器同步，从而实现物联网接入点与汇聚单元之间的时间同步。
第一发送时间、第一到达时间、第二发送时间和第二到达时间为(时，分，秒)对应的绝对时间。
202、物联网接入点接收终端设备对广播消息的响应消息，响应消息包括终端设备类型、第一时间标签、终端设备接收到广播消息的第二时间标签和终端设备发送响应消息的第三时间标签；
203、物联网接入点判断终端设备类型是否与汇聚单元指定的设备类型相匹配；
其中，如果终端设备类型与汇聚单元指定的设备类型相匹配，转向步骤204；如果终端设备类型与汇聚单元指定的设备类型谢不匹配，则结束流程。
204、物联网接入点根据第一时间标签、第二时间标签、第三时间标签和接收到响应消息的第四时间标签，获得物联网接入点与终端设备之间的时间差并发送给终端设备；
205、终端设备根据时间差，进行时间同步调整。
物联网接入点与终端设备之间的时间差，如下公式所示：
物联网接入点与终端设备之间的时间差＝【(第二时间标签-第一时间标签)-(第四时间标签-第三时间标签)】/2
第一时间标签、第二时间标签、第三时间标签和第四时间标签为(时，分，秒)对应的绝对时间。
在本发明实施例中，物联网接入点在其无线网络覆盖范围内发送包括第一时间标签的广播消息，然后接收终端设备对该广播消息的响应消息，响应消息包括终端设备类型、第一时间标签、终端设备接收到广播消息的第二时间标签和终端设备发送响应消息的第三时间标签，物联网接入点进一步判断终端设备类型与汇聚单元指定的设备类型是否相匹配，如果物联网接入点确定出终端设备类型与汇聚单元指定的设备类型相匹配，那么将根据第一时间标签、第二时间标签、第三时间标签和第四时间标签，获取其与终端设备之间的时间差，然后将时间差发送给终端设备，最后，终端设备将根据时间差调整其与物联网接入点之间的时间，由于物联网接入点与汇聚单元之间的时间同步，因此，终端设备的时间在调整后也与汇聚单元同步。可以看出，本发明实施例在物联网接入点与汇聚单元时间同步的情况下，进一步基于物联网接入点同步终端设备与汇聚单元之间的时间，提高时间数据的有效和可靠性。
实施例二
请参阅图3，图3为本发明实施例公开的物联网终端设备与汇聚单元的时间同步方法的另一流程示意图；如图3所示，一种物联网终端设备与汇聚单元的时间同步方法可包括：
301、物联网接入点在其无线网络覆盖范围内发送广播消息，广播消息包括物联网接入点发送广播消息的第一时间标签，物联网接入点与汇聚单元时间同步；
302、物联网接入点接收终端设备对广播消息的响应消息，响应消息包括终端设备类型、终端设备采用的时刻类型、第一时间标签、终端设备接收到广播消息的第二时间标签和终端设备发送响应消息的第三时间标签；
303、物联网接入点判断终端设备类型是否与汇聚单元指定的设备类型相匹配；
其中，如果终端设备类型与汇聚单元指定的设备类型相匹配，转向步骤304；如果终端设备类型与汇聚单元指定的设备类型谢不匹配，结束流程。
作为一种可选的实施方式，响应消息中还包括终端设备地址信息，物联网接入点判断终端设备类型是否与汇聚单元指定的设备类型相匹配之前，物联网接入点先判断终端设备地址信息是否与汇聚单元指定的位置信息相匹配，如果匹配，物联网接入点再进一步判断终端设备类型是否与汇聚单元指定的设备类型相匹配。其中，汇聚单元指定的位置信息可以包括某个农场、某个车库或者某个高架桥等。举例来说，汇聚单元需要指定位置信息(车库)下的某种终端设备类型(烟感器)能够按时发送数据，进而，需要同步终端设备与汇聚单元之间的时间。
作为另一种可选的实施方式，响应消息中还包括终端设备上传数据的时间段，物联网接入点判断终端设备类型是否与汇聚单元指定的设备类型相匹配之前，物联网接入点先判断终端设备上传数据的时间段是否与汇聚单元感兴趣的时间段相匹配，如果匹配，物联网接入点再进一步判断终端设备类型是否与汇聚单元指定的设备类型相匹配。举例来说，汇聚单元需要指定位置信息(车库)下的某种终端设备类型(烟感器)能够在某个时间段(23:00～5:00)发送数据，通过同步终端设备与汇聚单元之间的时间，使终端设备能够在汇聚单元感兴趣的时间段上传数据。
304、物联网接入点判断其所采用的时刻类型与终端设备采用的时刻类型是否一致；
其中，如果物联网接入点所采用的时刻类型与终端设备采用的时刻类型一致，转向步骤305；如果物联网接入点所采用的时刻类型与终端设备采用的时刻类型不一致，转向步骤306。
时刻类型包括中国时钟、英国时钟、韩国时钟等。
305、物联网接入点根据第一时间标签、第二时间标签、第三时间标签和接收到响应消息的第四时间标签，获得物联网接入点与终端设备之间的时间差并发送给终端设备；
执行完步骤305后，转向步骤307。
306、物联网接入点将第一时间标签转换成终端设备采用的时刻类型对应的第五时间标签、以及将第四时间标签转换成终端设备采用的时刻类型对应的第六时间标签，根据第五时间标签、第六时间标签、第二时间标签和第三时间标签，获得物联网接入点与终端设备之间的时间差并发送给终端设备；
执行完步骤306后，转向步骤307。
307、终端设备根据时间差，进行时间同步调整。
可以看出，本发明实施例在物联网接入点与汇聚单元时间同步的情况下，进一步基于物联网接入点同步终端设备与汇聚单元之间的时间。首先，在终端设备类型与汇聚单元指定的设备类型相匹配的情况下，进一步地，确保终端设备采用的时刻类型是否与物联网接入点的相同，如果相同，直接计算物联网接入点与终端设备之间的时间差，如果不相同，先进行时间换算，再计算物联网接入点与终端设备之间的时间差。
实施例三
请参阅图4，图4为本发明实施例公开的物联网终端设备与汇聚单元的时间同步系统的结构示意图；如图4所示，一种物联网终端设备与汇聚单元的时间同步系统可包括：
终端设备410，用于接收物联网接入点420周期性发送的广播消息，以及发送针对广播消息的响应消息，广播消息包括物联网接入点420发送广播消息的第一时间标签，该响应消息包括终端设备类型、第一时间标签、终端设备410接收到广播消息的第二时间标签和终端设备410发送响应消息的第三时间标签；
物联网接入点420，用于在其无线网络覆盖范围内周期性发送广播消息，以及接收终端设备410对广播消息的响应消息；物联网接入点420与汇聚单元430时间同步；
物联网接入点420还用于，判断终端设备类型是否与汇聚单元430指定的设备类型相匹配；
物联网接入点420还用于，根据第一时间标签、第二时间标签、第三时间标签和接收到响应消息的第四时间标签，获得物联网接入点420与终端设备410之间的时间差并发送给终端设备410；
终端设备410，用于根据时间差，进行时间同步调整。
其中，物联网接入点420在检测到达预设的时间同步周期时，物联网接入点420在其无线网络覆盖范围内发送该广播消息。
进一步地，物联网接入点420接收汇聚单元430发送的时间同步周期，然后在本地设置该时间同步周期，并在检测到达预设的时间同步周期时，物联网接入点420在其无线网络覆盖范围内发送该广播消息。
作为一种可选的实施方式，该响应消息还包括终端设备410采用的时刻类型；物联网接入点420还用于根据第一时间标签、第二时间标签、第三时间标签和接收到响应消息的第四时间标签，获得物联网接入点420与终端设备410之间的时间差并发送给终端设备410的方式具体为：
物联网接入点420还用于，判断其所采用的时刻类型与终端设备410采用的时刻类型是否一致；如果一致，根据第一时间标签、第二时间标签、第三时间标签和接收到响应消息的第四时间标签，获得物联网接入点420与终端设备410之间的时间差并发送给终端设备410；如果不一致，将第一时间标签转换成终端设备410采用的时刻类型对应的第五时间标签、以及将第四时间标签转换成终端设备410采用的时刻类型对应的第六时间标签，根据第五时间标签、第六时间标签、第二时间标签和第三时间标签，获得物联网接入点420与终端设备410之间的时间差并发送给终端设备410。
作为一种可选的实施方式，响应消息还包括终端设备地址信息，物联网接入点420还用于在接收终端设备410对广播消息的响应消息之后，以及判断终端设备类型是否与汇聚单元430指定的设备类型相匹配之前，判断终端设备地址信息是否与汇聚单元430指定的位置信息相匹配，如果匹配，执行判断终端设备类型是否与汇聚单元430指定的设备类型相匹配。其中，汇聚单元430指定的位置信息可以包括某个农场、某个车库或者某个高架桥等。举例来说，汇聚单元430需要指定位置信息(车库)下的某种终端设备类型(烟感器)能够按时发送数据，进而，需要同步终端设备410与汇聚单元430之间的时间。
作为另一种可选的实施方式，响应消息中还包括终端设备410上传数据的时间段，物联网接入点420判断终端设备类型是否与汇聚单元430指定的设备类型相匹配之前，物联网接入点420先判断终端设备410上传数据的时间段是否与汇聚单元430感兴趣的时间段相匹配，如果匹配，物联网接入点420再进一步判断终端设备类型是否与汇聚单元430指定的设备类型相匹配。举例来说，汇聚单元430需要指定位置信息(车库)下的某种终端设备类型(烟感器)能够在某个时间段(23:00～5:00)发送数据，通过同步终端设备410与汇聚单元430之间的时间，使终端设备410能够在汇聚单元430感兴趣的时间段上传数据。
作为一种可选的实施方式，物联网接入点420还用于，在其无线网络覆盖范围内周期性发送广播消息之前，调用时间接口，利用时间接口与时间服务器交互时间同步信号，获得与时间服务器之间的时间偏移量；
物联网接入点420还用于，根据时间偏移量，调整物联网接入点420的时间，以实现与汇聚单元430之间的时间同步。
作为一种可选的实施方式，物联网接入点420还用于在其无线网络覆盖范围内周期性发送广播消息之前，调用时间接口，利用时间接口与时间服务器交互时间同步信号，获得与时间服务器之间的时间偏移量的方式具体为：
物联网接入点420还用于在其无线网络覆盖范围内周期性发送广播消息之前，调用时间接口，利用时间接口接收时间服务器在专用子载波信道上传输的第一时间同步信号，获得第一时间同步信号的第一到达时间；利用时间接口接收时间服务器在专用子载波信道上传输的第二时间同步信号，从第二时间同步信号中获取第一时间同步信号的第一发送时间；利用时间接口向时间服务器发送第三时间同步信号，并记录发送第三时间同步信号的第二发送时间；利用时间接口，接收时间服务器在专用子载波信道上传输的第四时间同步信号，从第四时间同步信号中获取第三时间同步信号的第二到达时间；根据第一到达时间、第一发送时间、第二发送时间和第二到达时间，获得与时间服务器之间的时间偏移量。
其中，在上述实施方式中，专用子载波信道可以在100MHz～1GHz之间以跳频方式选择，选择出100MHz～1GHz之间的一个子载波信道作为传输第一时间同步信号的专用子载波信道。另外，专用子载波信道也可以根据信道的质量选择信道质量较好的子载波信道作为专用子载波信道。
第二时间同步信号是第一时间同步信号的跟随信号，第二时间同步信号在第一时间同步信号发出之后发出，其中，第二时间同步信号包括第一时间同步信号的第一发送时间。第二时间同步信号可以调用与第一时间同步信号相同的专用子载波信道，也可以调用不同的专用子载波信道。如果是不同的专用子载波信道，可以采用与第一时间同步信号选择专用子载波信道的方法进行选择。
第三时间同步是在接收到第一时间同步信号后发出。可以理解，第三时间同步信号可以采用与第一时间同步信号相同的专用子载波信道、也可以采用与第一时间同步信号不同的专用子载波信道。
第四时间同步信号包括第三时间同步信号的第二到达时间。
实际情况下，从物联网接入点420到时间服务器之间，以及时间服务器到物联网接入点之间都存在着网络时延，但是由于这两种时延是双向的，符合均值为0，因此，物联网接入点420与时间服务器之间的时间偏移量如公式1：
时间偏移量＝【(第一到达时间-第一发送时间)-(第二到达时间-第二发送时间)】/2 公式1
然后，物联网接入点420根据时间偏移量调整自身的时间，该时间与时间服务器同步。另外，汇聚单元430也将通过该种方式将时间调整到与时间服务器同步，从而实现物联网接入点420与汇聚单元430之间的时间同步。
第一发送时间、第一到达时间、第二发送时间和第二到达时间为(时，分，秒)对应的绝对时间。
通过实施图4所示的系统，在物联网接入点420与汇聚单元430时间同步的情况下，进一步基于物联网接入点420同步终端设备410与汇聚单元430之间的时间。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
以上对本发明实施例公开的一种物联网终端设备与汇聚单元的时间同步方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种物联网终端设备与汇聚单元的时间同步方法，其特征在于，包括：
物联网接入点在其无线网络覆盖范围内发送广播消息，所述广播消息包括所述物联网接入点发送所述广播消息的第一时间标签，所述物联网接入点与汇聚单元时间同步；
所述物联网接入点接收终端设备对所述广播消息的响应消息，所述响应消息包括终端设备类型、所述第一时间标签、所述终端设备接收到所述广播消息的第二时间标签和所述终端设备发送所述响应消息的第三时间标签；
所述物联网接入点判断所述终端设备类型是否与所述汇聚单元指定的设备类型相匹配；
如果匹配，所述物联网接入点根据所述第一时间标签、所述第二时间标签、所述第三时间标签和接收到所述响应消息的第四时间标签，获得所述物联网接入点与所述终端设备之间的时间差并发送给所述终端设备；
所述终端设备根据所述时间差，进行时间同步调整；
所述响应消息还包括所述终端设备采用的时刻类型；所述物联网接入点根据所述第一时间标签、所述第二时间标签、所述第三时间标签和接收到所述响应消息的第四时间标签，获得所述物联网接入点与所述终端设备之间的时间差并发送给所述终端设备，包括：
所述物联网接入点判断其所采用的时刻类型与所述终端设备采用的时刻类型是否一致；
如果一致，所述物联网接入点根据所述第一时间标签、所述第二时间标签、所述第三时间标签和接收到所述响应消息的第四时间标签，获得所述物联网接入点与所述终端设备之间的时间差并发送给所述终端设备；
如果不一致，所述物联网接入点将所述第一时间标签转换成所述终端设备采用的时刻类型对应的第五时间标签、以及将所述第四时间标签转换成所述终端设备采用的时刻类型对应的第六时间标签，根据所述第五时间标签、所述第六时间标签、所述第二时间标签和所述第三时间标签，获得所述物联网接入点与所述终端设备之间的时间差并发送给所述终端设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物联网接入点在其无线网络覆盖范围内发送广播消息之前，所述方法还包括：
所述物联网接入点调用时间接口，利用所述时间接口与时间服务器交互时间同步信号，获得与所述时间服务器之间的时间偏移量；
所述物联网接入点根据所述时间偏移量，调整所述物联网接入点的时间，以实现与所述汇聚单元之间的时间同步。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述物联网接入点调用时间接口，利用所述时间接口与时间服务器交互时间同步信号，获得与所述时间服务器之间的时间偏移量，包括：
所述物联网接入点调用时间接口，利用所述时间接口接收时间服务器在专用子载波信道上传输的第一时间同步信号，获得所述第一时间同步信号的第一到达时间；
所述物联网接入点利用所述时间接口接收所述时间服务器在所述专用子载波信道上传输的第二时间同步信号，从所述第二时间同步信号中获取所述第一时间同步信号的第一发送时间；
所述物联网接入点利用所述时间接口向所述时间服务器发送第三时间同步信号，并记录发送所述第三时间同步信号的第二发送时间；
所述物联网接入点利用所述时间接口，接收所述时间服务器在所述专用子载波信道上传输的第四时间同步信号，从所述第四时间同步信号中获取所述第三时间同步信号的第二到达时间；
所述物联网接入点根据第一到达时间、第一发送时间、第二发送时间和第二到达时间，获得与所述时间服务器之间的时间偏移量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述响应消息还包括终端设备地址信息，所述物联网接入点接收终端设备对所述广播消息的响应消息之后，以及所述物联网接入点判断所述终端设备类型是否与所述汇聚单元指定的设备类型相匹配之前，所述方法还包括：
所述物联网接入点判断所述终端设备地址信息是否与所述汇聚单元指定的位置信息相匹配，如果匹配，所述物联网接入点执行判断所述终端设备类型是否与所述汇聚单元指定的设备类型相匹配的步骤。
5.一种物联网终端设备与汇聚单元的时间同步系统，其特征在于，包括：
终端设备，用于接收物联网接入点周期性发送的广播消息，以及发送针对所述广播消息的响应消息，所述广播消息包括所述物联网接入点发送所述广播消息的第一时间标签，所述响应消息包括终端设备类型、所述第一时间标签、所述终端设备接收到所述广播消息的第二时间标签和所述终端设备发送所述响应消息的第三时间标签；
所述物联网接入点，用于在其无线网络覆盖范围内周期性发送所述广播消息，以及接收所述终端设备对所述广播消息的所述响应消息；所述物联网接入点与汇聚单元时间同步；
所述物联网接入点还用于，判断所述终端设备类型是否与所述汇聚单元指定的设备类型相匹配；
所述物联网接入点还用于，根据所述第一时间标签、所述第二时间标签、所述第三时间标签和接收到所述响应消息的第四时间标签，获得所述物联网接入点与所述终端设备之间的时间差并发送给所述终端设备；
所述终端设备，用于根据所述时间差，进行时间同步调整；
所述响应消息还包括所述终端设备采用的时刻类型；所述物联网接入点还用于根据所述第一时间标签、所述第二时间标签、所述第三时间标签和接收到所述响应消息的第四时间标签，获得所述物联网接入点与所述终端设备之间的时间差并发送给所述终端设备的方式具体为：
所述物联网接入点还用于，判断其所采用的时刻类型与所述终端设备采用的时刻类型是否一致；如果一致，根据所述第一时间标签、所述第二时间标签、所述第三时间标签和接收到所述响应消息的第四时间标签，获得所述物联网接入点与所述终端设备之间的时间差并发送给所述终端设备；如果不一致，将所述第一时间标签转换成所述终端设备采用的时刻类型对应的第五时间标签、以及将所述第四时间标签转换成所述终端设备采用的时刻类型对应的第六时间标签，根据所述第五时间标签、所述第六时间标签、所述第二时间标签和所述第三时间标签，获得所述物联网接入点与所述终端设备之间的时间差并发送给所述终端设备。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：
所述物联网接入点还用于，在其无线网络覆盖范围内周期性发送广播消息之前，调用时间接口，利用所述时间接口与时间服务器交互时间同步信号，获得与所述时间服务器之间的时间偏移量；
所述物联网接入点还用于，根据所述时间偏移量，调整所述物联网接入点的时间，以实现与所述汇聚单元之间的时间同步。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述物联网接入点还用于在其无线网络覆盖范围内周期性发送广播消息之前，调用时间接口，利用所述时间接口与时间服务器交互时间同步信号，获得与所述时间服务器之间的时间偏移量的方式具体为：
所述物联网接入点还用于在其无线网络覆盖范围内周期性发送广播消息之前，调用时间接口，利用所述时间接口接收时间服务器在专用子载波信道上传输的第一时间同步信号，获得所述第一时间同步信号的第一到达时间；利用所述时间接口接收所述时间服务器在所述专用子载波信道上传输的第二时间同步信号，从所述第二时间同步信号中获取所述第一时间同步信号的第一发送时间；利用所述时间接口向所述时间服务器发送第三时间同步信号，并记录发送所述第三时间同步信号的第二发送时间；利用所述时间接口，接收所述时间服务器在所述专用子载波信道上传输的第四时间同步信号，从所述第四时间同步信号中获取所述第三时间同步信号的第二到达时间；根据第一到达时间、第一发送时间、第二发送时间和第二到达时间，获得与所述时间服务器之间的时间偏移量。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述响应消息还包括终端设备地址信息，所述物联网接入点还用于在接收终端设备对所述广播消息的响应消息之后，以及判断所述终端设备类型是否与所述汇聚单元指定的设备类型相匹配之前，判断所述终端设备地址信息是否与所述汇聚单元指定的位置信息相匹配，如果匹配，执行判断所述终端设备类型是否与所述汇聚单元指定的设备类型相匹配。
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