CN109041202A - 一种适用于Ad hoc网络的分布式时钟同步算法 - Google Patents

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马林华
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Abstract

本发明提供一种适用于Ad hoc网络的分布式时钟同步算法，这种同步算法针对无中心参考节点不同的时钟频率偏差引起的时间偏差，各节点利用多次Hello消息的时间戳信息，计算出修正因子，从而使两节点的时钟频率收敛到一个中间值，最后在两两节点的相互修正下，网络中所有节点的时钟频率修正到一个相同的虚拟值上，最后达到时钟同步。

Description

一种适用于Ad hoc网络的分布式时钟同步算法
技术领域
本发明属于网络时钟同步领域，具体涉及一种适用于Ad hoc网络的分布式时钟同步算法。
背景技术
时钟同步算法归根到底就是为各个节点的本地时间提供一个统一的参考，最后使得所有节点的时间同步。时间同步算法是基于时钟的偏差而进行时间的补偿，进而实现节点的时间同步，其并没有考虑到时钟频率偏差带来的时间同步误差。
通过全球导航卫星系统(GNSS)，时间同步问题可以很容易解决，其在理想的条件下，可以为节点提供一个非常准确的网络参考时钟来实现时间同步；其次就是在网络中以某一基准参考时钟来实现整个网络的时间同步。但是新老设备仪器混合在同一个网络中要实现时间同步时，就不得不考虑设备间的时钟频率偏差。也就是说，虽然节点间能通过基准时钟达到瞬时同步，但是由于时钟频率偏差的存在，很快又会出现时间偏差，从而导致需要频繁地进行时间上的同步。
发明内容
本发明的目的在于提出一种适用于Ad hoc网络的分布式时钟同步算法，解决了由于设备间的时钟频率偏差的存在，需要频繁地进行时间上的同步的问题。
这种同步算法针对无中心参考节点不同的时钟频率偏差引起的时间偏差，各节点利用多次Hello消息的时间戳信息，计算出修正因子，从而使两节点的时钟频率收敛到一个中间值，最后在两两节点的相互修正下，网络中所有节点的时钟频率修正到一个相同的虚拟值上，最后达到时钟同步。
基于上述思路，该算法包括以下步骤：
一、在无中心参考时钟的Ad hoc分布式网络中，进行多次Hello消息交换，得到时间戳信息：
(1)在无中心参考时钟的Ad hoc分布式网络中，对不同分布式节点间进行Hello消息交换；
(2)节点与其邻居节点进行三次Hello信息交换，通过前六个时间戳的交换值，对节点自身的时钟进行修正；
(3)节点与其邻居节点进行三次Hello信息交换，通过后六个时间戳的交换值，对其邻居节点的时钟进行修正；
二、计算修正因子对节点自身的时钟进行修正：
(4)所述步骤(2)中节点与其邻居节点进行三次Hello信息交换，通过前六个时间戳的交换值T1、T2、T3、T4、T5和T6，可以得到一端两节点时钟的比值kA；通过后六个时间戳的交换值，可以得到另一端两节点时钟的比值kB；
(5)所述步骤(2)通过得到两端节点的时钟比值kA和kB，从而得到两端节点的修正因子αA和αB；进而对节点的时钟进行修正，趋向两节点的时钟频率的中间值；
三、计算修正因子对其邻居节点的时钟进行修正：
(6)所述步骤(3)通过得到两端节点的时钟比值kA和kB，从而得到两端节点的修正因子αA和αB；进而对其邻居节点的时钟进行修正，趋向两节点的时钟频率的中间值；
四、时钟同步
(7)在两两节点的相互修正下，网络中所有节点的时钟频率修正到一个相同的虚拟值上，最后达到时钟同步。
一种适用于Ad hoc网络的分布式时钟同步算法，包括如下步骤：
(1)在无中心参考时钟的Ad hoc分布式网络中，不同分布式节点间进行Hello消息交换；
(2)节点与其邻居节点进行三次Hello信息交换，通过两个节点时钟比值，得到节点自身的时钟修正因子；
(3)节点与其邻居节点进行三次Hello信息交换，通过两个节点时钟比值，得到其邻居节点的时钟修正因子；
(4)在两两节点的相互修正下，网络中所有节点的时钟频率修正到一个相同的虚拟值上，最后达到时钟同步。
本发明同步算法针对无中心参考节点不同的时钟频率偏差引起的时间偏差，各节点利用多次Hello消息的时间戳信息，计算出修正因子，从而使两节点的时钟频率收敛到一个中间值，最后在两两节点的相互修正下，网络中所有节点的时钟频率修正到一个相同的虚拟值上，最后达到时钟同步。
附图说明
图1本发明适用于Ad hoc网络的分布式时钟同步算法基本模型；
图2本发明实施例中单边时钟频率修复；
图3本发明实施例中双向同步修正时钟同步图。
具体实施方式
如图1所示的情况，其描绘的本发明实施例的基本模型，两个节点之间时间戳交换过程。T1、T2、T3、T4所代表的是四个时间戳的交换值。假设节点时钟是稳定的，则两个节点在真实时间的各自观测时间比值为：
在一种实施方式中，单边时钟频率修复方法，如图2所示：时间戳在节点A和B之间交换过程。T1、T2、T3、T4、T5和T6表示的6个时间戳的交换值。
由式(1)和式(2)可以得到两节点时钟的比值k：
在一种实施例中，如图3所示，利用式(2)根据T3、T4、T5和T6计算得：
又可以利用式(3)根据T3、T4、T9和T10计算得：
由式(4)和式(5)可以得到B端两节点时钟的比值kB：
为了使网络中的所有节点时钟修正于一个值，则可对其进行两两取平均的双向修正，在A端，由得fB＝kAfA可得到修正的A端时钟频率为：
从而得到A端的修正因子为
同理可在B端计算得到
通过αA，αB就可以对收发的两节点的时钟频率进行修正，使其趋向节点A和节点B时钟频率的中间值，最终实现趋向于整个网络的平均时钟频率，即近似于收敛到一个相似的参考时间。

Claims (2)

1.一种适用于Ad hoc网络的分布式时钟同步算法，其特征在于，包括如下步骤：
一、在无中心参考时钟的Ad hoc分布式网络中，进行多次Hello消息交换，得到时间戳信息：
(1)在无中心参考时钟的Ad hoc分布式网络中，对不同分布式节点间进行Hello消息交换；
(2)节点与其邻居节点进行三次Hello信息交换，通过前六个时间戳的交换值，对节点自身的时钟进行修正；
(3)节点与其邻居节点进行三次Hello信息交换，通过后六个时间戳的交换值，对其邻居节点的时钟进行修正；
二、计算修正因子对节点自身的时钟进行修正：
(4)所述步骤(2)中节点与其邻居节点进行三次Hello信息交换，通过前六个时间戳的交换值T1、T2、T3、T4、T5和T6，可以得到一端两节点时钟的比值kA；通过后六个时间戳的交换值，可以得到另一端两节点时钟的比值kB；
(5)所述步骤(2)通过得到两端节点的时钟比值kA和kB，从而得到两端节点的修正因子αA和αB；进而对节点的时钟进行修正，趋向两节点的时钟频率的中间值；
三、计算修正因子对其邻居节点的时钟进行修正：
(6)所述步骤(3)通过得到两端节点的时钟比值kA和kB，从而得到两端节点的修正因子αA和αB；进而对其邻居节点的时钟进行修正，趋向两节点的时钟频率的中间值；
四、时钟同步
(7)在两两节点的相互修正下，网络中所有节点的时钟频率修正到一个相同的虚拟值上，最后达到时钟同步。
2.一种适用于Ad hoc网络的分布式时钟同步算法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在无中心参考时钟的Ad hoc分布式网络中，不同分布式节点间进行Hello消息交换；
(2)节点与其邻居节点进行三次Hello信息交换，通过两个节点时钟比值，得到节点自身的时钟修正因子；
(3)节点与其邻居节点进行三次Hello信息交换，通过两个节点时钟比值，得到其邻居节点的时钟修正因子；
(4)在两两节点的相互修正下，网络中所有节点的时钟频率修正到一个相同的虚拟值上，最后达到时钟同步。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112235861A (zh) * 2020-09-03 2021-01-15 西安电子科技大学 适用于自组织网络的时间同步方法、时间同步系统和设备
WO2022021010A1 (en) * 2020-07-27 2022-02-03 Shenzhen University Method and apparatus for clock synchronization in wireless network

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101562489A (zh) * 2009-05-30 2009-10-21 华中科技大学 一种无线传感器网络时间同步方法
CN105188126A (zh) * 2015-08-04 2015-12-23 西北工业大学 基于平均场的分布式多跳无线网络时钟同步方法
CN107395308A (zh) * 2017-07-14 2017-11-24 国网上海市电力公司 一种低内存开销的分布式无线传感网络时间同步方法
CN107567689A (zh) * 2015-05-14 2018-01-09 瑞典爱立信有限公司 用于在无线网络中同步节点的方法和系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101562489A (zh) * 2009-05-30 2009-10-21 华中科技大学 一种无线传感器网络时间同步方法
CN107567689A (zh) * 2015-05-14 2018-01-09 瑞典爱立信有限公司 用于在无线网络中同步节点的方法和系统
CN105188126A (zh) * 2015-08-04 2015-12-23 西北工业大学 基于平均场的分布式多跳无线网络时钟同步方法
CN107395308A (zh) * 2017-07-14 2017-11-24 国网上海市电力公司 一种低内存开销的分布式无线传感网络时间同步方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KYOUNG-LAE NOH等: "A New Approach for Time Synchronization in Wireless Sensor Networks: Pairwise Broadcast Synchronization", 《IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS》 *
陈旿等: "一种基于平均场的无线自组织网络时钟同步方法", 《计算机学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022021010A1 (en) * 2020-07-27 2022-02-03 Shenzhen University Method and apparatus for clock synchronization in wireless network
CN112235861A (zh) * 2020-09-03 2021-01-15 西安电子科技大学 适用于自组织网络的时间同步方法、时间同步系统和设备
CN112235861B (zh) * 2020-09-03 2021-11-30 西安电子科技大学 适用于自组织网络的时间同步方法、时间同步系统和设备

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