CN107454668A - 一种基于无线动态自组织网络的群组校时方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无线电时标校准校时技术领域，具体涉及一种基于无线动态自组织网络的群组校时方法。该方法是一种利用无线电波实现同时测量无线自组织网络中一个成员与其他多个成员之间时标同步的方法。该方法校时时间短，同时精度较高，能够解决单向校时方法校时时间短但精度差、基于时分的往返校时方法精度较高但群组校时时间长的问题。

Description

一种基于无线动态自组织网络的群组校时方法
技术领域
本发明属于无线电时标校准校时技术领域，具体涉及一种基于无线动态自组织网络的群组校时方法。
背景技术
目前多用户无线组网，主要是基于时分系统，每台端机只有一个收发端口，硬件成本低。为了节约硬件成本，牺牲了网络资源和效率，设计了复杂的时隙划分和时钟同步的网络架构，目前学术研究的方向，多是在现有硬件基础上，通过复杂的算法解决时隙分配，提高同步精度和测距精度。
在无线动态自组织网络领域，在尽量短的时间内利用尽量少的网络资源使一个成员与群组中其他成员之间的时标同步是一项重要的实际应用需求，而解决这一问题的关键是设计出高效的无线网络群组校时方法。
在无线网络实现成员之间校时的常用方法有两种：单向校时方法和基于时分的往返校时方法。
单向校时方法步骤如下：
首先，在无线自组织网络中指定一个网络时间基准(NTR)。
其次，网络时间基准(NTR)发送一个校时信息。
最后，其他成员同时接收并各自测量接收到的无线电波的时间，以这个时间作为整个网络的同步时间。
单向校时方法的优点是可以在一个时隙实现一个成员与其他网络成员之间时间同步，缺点是由于是单向通信，测量的时间包含无线电波在传输距离上耗费的时间，在不同成员之间距离不同时，会有不同的时间差，当成员之间距离较大时，校时精度较差。
基于时分的往返校时(RTT校时)方法步骤如下，如图1所示：
首先，成员1向成员2发送RTT询问消息。
其次，成员2接收到RTT询问消息后，测量RTT询问消息到达时间TOAI，在下一时隙，向成员1发送RTT响应消息，在响应消息中写入成员2接收到询问消息到达时间TOAI。成员1测量RTT响应消息到达时间TOAR，并计算出两者之间的时间差ε。
最后，成员1重复前两个步骤，测量与其他成员之间的时间差。
基于时分的往返校时方法的优点是往返校时利用查询消息的接收时间和应答消息的接收时间，可以去掉由于传输距离带来的误差，所以校时精度较高，缺点是一个往返只能测量两个成员之间的距离，要实现群组校时，需要浪费大量的网络时隙。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提出一种基于无线动态自组织网络的群组校时方法，以解决如何进行校时时间短同时精度较高的无线群组校时的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于无线动态自组织网络的群组校时方法，无线动态自组织网络包括N个成员端机，每个成员端机均设有N-1个发送端口和N-1个接收端口；
群组校时方法包括：
S1、成员端机1通过N-1个发送端口，分别向其他成员端机2～N发送无线校时查询信息；
S2、成员端机2～N记录各自接收到无线校时查询信息的时刻tai，i＝2～N；等待固定时间td，分别向成员端机1发送应答消息；
S3、成员端机1通过N-1个接收端口接收成员端机2～N发送的应答消息，并记录接收到每个应当消息的时间tbi；
S4、根据公式Ti＝0.5×(tbi-tai+td)，计算成员端机2～N与成员端机1之间的时间差Ti，以进行群组校时。
(三)有益效果
本发明提出的基于无线动态自组织网络的群组校时方法，是一种利用无线电波实现同时测量无线自组织网络中一个成员与其他多个成员之间时标同步的方法。该方法校时时间短，同时精度较高，能够解决单向校时方法校时时间短但精度差、基于时分的往返校时方法精度较高但群组校时时间长的问题。
附图说明
图1为现有技术基于时分的往返校时流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本实施例提出一种基于无线动态自组织网络的群组校时方法。本方法通过对接收机的改造和应答流程的优化设计，实现了短时高精度群组校时。其中，校时的核心思想是：
1、采用往返校时保证校时精度，优化应答流程，在一成员发送消息后，网络中的其他成员在收到后同时应答。
2、增加接收机的接收通道，以保证校时发起成员能够同时接收到其他网络成员的校时消息。
本实施例的群组校时方法，基于无线动态自组织网络来实施，该无线动态自组织网络包括N个成员端机，每个成员端机均设有N-1个收发端口。群组校时方法包括：
S1、成员端机1通过N-1个发送端口，分别向其他成员端机2～N发送无线校时查询信息；
S2、成员端机2～N记录各自接收到无线校时查询信息的时刻tai，i＝2～N；等待固定时间td，分别向成员端机1发送应答消息；
S3、成员端机1通过N-1个接收端口接收成员端机2～N发送的应答消息，并记录接收到每个应当消息的时间tbi；
S4、根据公式Ti＝0.5×(tbi-tai+td)，计算成员端机2～N与成员端机1之间的时间差Ti，以进行群组校时。
采用本实施例的方法进行群组校时，与现有的单向校时方法比可以大大提高校时精度，从毫秒级别提高到几十纳秒，即精度可以提高100000倍；与基于时分的往返校时方法比可以节省校时时隙从而提高时隙使用效率，一个有N个网络成员的无线动态自组织网络可以节省N-1个时隙。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于无线动态自组织网络的群组校时方法，其特征在于，所述无线动态自组织网络包括N个成员端机，每个所述成员端机均设有N-1个发送端口和N-1个接收端口；所述群组校时方法包括：
S1、成员端机1通过N-1个发送端口，分别向其他成员端机2～N发送无线校时查询信息；
S2、成员端机2～N记录各自接收到所述无线校时查询信息的时刻tai，i＝2～N；等待固定时间td，分别向成员端机1发送应答消息；
S3、成员端机1通过N-1个接收端口接收成员端机2～N发送的所述应答消息，并记录接收到每个所述应当消息的时间tbi；
S4、根据公式Ti＝0.5×(tbi-tai+td)，计算成员端机2～N与成员端机1之间的时间差Ti，以进行群组校时。
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