CN115348659B - 无线Mesh网络的时钟同步方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种无线Mesh网络的时钟同步方法和装置，包括：先获取发送端发送的广播包，并解析得到广播包的实际发送时间戳和当前需要通过无线Mesh网络传输的设备操作信息，其中，广播包的实际发送时间戳为相对于设备操作信息的执行等待时间戳的相对时间戳，再根据实际发送时间戳和对广播包进行解析时的时间损耗计算出设备操作信息的开始处理时间戳，最后基于计算出的开始处理时间戳处理设备操作信息。在本公开中，由于在计算接收端的开始处理时间戳时已经考虑了设备操作信息在传输过程的损耗，因此，可以降低无线Mesh网络中各节点处理设备操作信息的时间差，提高各网络节点间的同频性。

Description

无线Mesh网络的时钟同步方法和装置

技术领域

本公开涉及无线通讯技术领域，尤其涉及一种无线Mesh网络的时钟同步方法和装置。

背景技术

无线Mesh网络(Wireless Mesh Network)是一种高容量、高带宽的分布式网络，可以看成是无线局域网WLAN和Adhoc移动自组织网络的融合， 且发挥了两者的优势。

无线Mesh网络强调的是在一个广阔的区域中实现多跳(Multi-Hops)的无线通信，基于这种多跳的无线信道特点，网络系统组建灵活，抗毁性强。在任意时刻，网络中一些带有无线收发系统的网络节点间都可以通过无线信道连接形成一个任意网状的拓扑结构。当两个网络节点之间由于功率、距离、遮挡或其它原因导致无法实现通信链路直接相连时，网内的其它节点可以提供中继转发，进而实现网络内各节点间的相互通信，可解决微波通信中的非视距传输难题。因此，无线Mesh网络可以在没有或不便利用现有的网络基础设施的情况下提供一种机动的或移动的通信支撑环境，从而拓宽了移动通信网络的应用环境。其组网快速、布网灵活、抗毁性强、维护容易、稳定度高，成为下一代无线通信系统的关键技术之一。

但是有些数据的传输是基于无线Mesh网络的中继功能实现的，这便导致接收数据的网络节点间存在着一百到几百ms的时间误差，因此无线Mesh网络技术很难应用于同频的场景，比如氛围灯组，组网范围一旦扩大，就会产生氛围灯组内个别灯具出现渐变延迟的效果，从而使得氛围灯组内的灯具不能达到同步的效果。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种无线Mesh网络的时钟同步方法和装置，可以降低无线Mesh网络中各节点处理设备操作信息的时间差，提高各网络节点间的同频性。

根据本公开的第一方面，提供了一种无线Mesh网络的时钟同步方法，包括：

获取发送端发送的广播包，并对所述广播包进行解析得到所述广播包的实际发送时间戳和当前需要通过无线Mesh网络传输的设备操作信息，其中，所述实际发送时间戳为相对于所述设备操作信息的执行等待时间戳的相对时间戳；

根据所述实际发送时间戳和对所述广播包进行解析时的时间损耗，计算出所述设备操作信息的开始处理时间戳；

基于所述开始处理时间戳处理所述设备操作信息。

在一种可能的实现方式中，对所述广播包进行解析的时间损耗包括接收端的第一时间损耗和所述接收端的第二时间损耗中的至少一种；

其中，所述第一时间损耗表征解析广播包得到操作数据包的时间损耗，所述第二时间损耗表征解析操作数据包得到所述设备操作信息的时间损耗。

在一种可能的实现方式中，所述接收端的第一时间损耗通过以下方式得到：

在抓取到测试广播包时向预先配置的示波器发送第一脉冲，在对所述测试广播包进行解析得到操作数据包时向所述示波器发送第二脉冲；

基于所述示波器根据所述第一脉冲和所述第二脉冲得到的时间差，确定所述接收端的第一时间损耗。

在一种可能的实现方式中，所述接收端的第二时间损耗通过以下方式得到：

在得到所述操作数据包时开始第一硬件定时器，在对所述操作数据包进行解析得到设备操作信息时结束所述第一硬件定时器；

根据所述第一硬件定时器的计时结果，确定所述接收端的第二时间损耗。

在一种可能的实现方式中，所述实际发送时间戳基于所述发送端的网络角色进行确定；

其中，所述发送端的网络角色包括所述设备操作信息的生成者、所述设备操作信息的转发者以及所述设备操作信息的执行和转发者。

在一种可能的实现方式中，在所述网络角色为所述设备操作信息的生成者时，在基于所述发送端的网络角色确定所述实际发送时间戳时，包括：

所述发送端获取所述设备操作信息的执行等待时间戳，并根据所述执行等待时间戳和对所述设备操作信进行封装的时间损耗，计算出所述实际发送时间戳；

对所述设备操作信息进行封装的时间损耗包括所述发送端的第三时间损耗和所述发送端的第四时间损耗中的至少一种；

其中，所述第三时间损耗表征封装设备操作信息得到操作数据包的时间损耗，所述第四时间损耗表征封装所述操作数据包得到广播包的时间损耗。

在一种可能的实现方式中，所述发送端的第三时间损耗通过以下方式得到：

所述发送端在生成设备操作信息时开启第二定时器，在对所述设备操作信息进行封装得到操作试数据包时结束所述第二定时器；

根据所述第二定时器的计时结果，确定所述发送端的第三时间损耗；

所述发送端的第四时间损耗通过以下方式得到：

所述发送端在封装得到操作数据包时向预先配置的示波器发送第三脉冲，在抓取到对所述操作数据包进行封装得到的测试广播包时向所述示波器发送第四脉冲；

基于所述示波器根据所述第三脉冲和所述第四脉冲得到的时间差，确定所述发送端的第四时间损耗。

在一种可能的实现方式中，在所述网络角色为所述设备操作信息的转发者时，在基于所述发送端的网络角色确定所述实际发送时间戳时，包括：

所述发送端获取前一端发送的广播包，并对所述广播包进行解析得到所述前一端发送所述广播包的实际发送时间戳；

根据所述前一端发送所述广播包的实际发送时间戳和转发所述广播包的时间损耗，计算出所述实际发送时间戳；

转发所述广播包的时间损耗包括所述发送端的第一时间损耗、所述发送端的第四时间损耗以及所述发送端的第五时间损耗中的至少一种，其中，所述第五时间损耗表征转发操作数据包的时间损耗；

所述发送端的第五时间损耗通过以下方式得到：

在所述发送端对转发广播包进行解析得到操作数据包时开起第三定时器，在所述发送端对所述操作数据包进行转发操作后结束所述第三定时器；

根据所述第三定时器的计时结果，确定所述发送端的第五时间损耗。

在一种可能的实现方式中，在所述网络角色为所述设备操作信息的执行和转发者时，在基于所述发送端的网络角色确定所述实际发送时间戳时，包括：

所述发送端获取前一端发送的转发广播包，并对所述前一端发送的广播包进行解析得到所述前一端发送所述广播包的实际发送时间戳；

根据所述前一端发送所述广播包的实际发送时间戳和处理和转发所述广播包的时间损耗，计算所述实际发送时间戳；

所述处理和转发所述广播包的时间损耗包括所述发送端的第一时间损耗、所述发送端的第二时间损耗、所述发送端的第三时间损耗以及所述发送端的第四时间损耗。

在一种可能的实现方式中，还包括基于时钟源的绝对时钟戳对接收端的本地绝对时间戳进行校准的操作；

在基于时钟源的绝对时钟戳对接收端的本地绝对时间戳进行校准时，包括：

获取时钟源发送的时钟校准消息，并对所述时钟校准消息进行解析得到所述时钟源的绝对时间戳；

基于所述时钟源的绝对时间戳和接收端的第一时间损耗，对所述本地绝对时间戳进行校准；

在对所述本地绝对时间戳进行校准后还包括：

基于校准后的所述本地绝对时间戳、所述接收端的第二时间损耗、所述接收端的第三时间损耗以及所述接收端的第四时间损耗，计算响应消息的实际发送时间戳；

将包括所述响应消息的实际发送时间戳的响应消息发送至所述时钟源；

接收所述时钟源基于所述响应消息的实际发送时间戳得到的校验结果；

基于所述校验结果，确定所述接收端的第一时间损耗、所述接收端的第二时间损耗、所述接收端的第三时间损耗以及所述接收端的第四时间损耗的准确性。

根据本公开的第二方面，提供了一种无线Mesh网络的时钟同步装置，包括：

数据获取模块，用于获取发送端发送的广播包，并对所述广播包进行解析得到所述广播包的实际发送时间戳和当前需要通过无线Mesh网络传输的设备操作信息，其中，所述实际发送时间戳为相对于所述设备操作信息的执行等待时间戳的相对时间戳；

处理时间计算模块，用于根据所述实际发送时间戳和对所述广播包进行解析时的时间损耗，计算出所述设备操作信息的开始处理时间戳；

同步执行模块，用于基于所述开始处理时间戳处理所述设备操作信息。

在本公开中，无线Mesh网络中各个接收端在获取到发送端发送的广播包时，先对接收到的广播包进行解析得到广播包的实际发送时间戳和当前需要通过无线Mesh网络传输的设备操作信息，其中，广播包的实际发送时间戳为相对于设备操作信息的执行等待时间戳的相对时间戳，再根据实际发送时间戳和对广播包进行解析时的时间损耗计算出设备操作信息的开始处理时间戳，最后基于计算出的开始处理时间戳处理设备操作信息。在本公开中，由于在计算接收端的开始处理时间戳时已经考虑了设备操作信息在传输过程的损耗，因此，可以降低无线Mesh网络中各节点处理设备操作信息的时间差，提高各网络节点间的同频性。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出根据本公开一实施例的无线Mesh网络的时钟同步方法的流程图。

图2是根据本公开一实施例的各时间损耗的示意图。

图3示出根据本公开一实施例的无线Mesh网络的时钟同步装置的示意性框图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

<方法实施例>

图1示出根据本公开一实施例的无线Mesh网络的时钟同步方法的流程图。该方法由无线Mesh网络的中接收端执行。图2是根据本公开一实施例的各时间损耗的示意图。下面将结合图1和图2对本公开的无线Mesh网络的时钟同步方法进行说明。

如图1所示，无线Mesh网络的时钟同步方法包括步骤S1100-S1300。

S1100，获取发送端发送的广播包，并对广播包进行解析得到广播包的实际发送时间戳和当前需要通过无线Mesh网络传输的设备操作信息。

需要说明的是，无线Mesh网络中每个节点设备都可以是发送端，也可以是接收端。对于一条设备操作信息，节点设备在执行设备操作信息的生成者、转发者、执行加转发者的网络角色时，该节点设备为该设备操作信息的发送端；在节点设备执行操作该设备操作信息网络角色时，该节点设备为该设备操作信息的接收端。下面将以无线Mesh网络中的接收端D和向该接收端D传输设备操作信息的发送端为例，对本公开中的无线Mesh网络的时钟同步方法进行说明。

具体地，接收端D在获取到发送端发送的广播包时，先基于协议栈对广播包进行解析得到操作数据包和广播包的实际发送时间戳，再对该操作数据包进行解析得到当前需要通过无线Mesh网络传输的设备操作信息。

该设备的操作信息可以是具体的操作指令。例如，在该接收端D为灯具设备的情况下，该设备操作信息可以是控制该灯具设备开灯的开灯指令。

该实际发送时间戳为相对于设备操作信息的执行等待时间戳的相对时间戳。

S1200，根据实际发送时间戳和对广播包进行解析时的时间损耗，计算出设备操作信息的开始处理时间戳。

具体地，接收端D对广播包进行解析时的时间损耗是预先存储在接收端D中的，因此，解析得到发送端的实际发送时间戳的情况下，在接收端D便可以从内存中读取出接收端D对广播包进行解析时的时间损耗，并根据接收到的广播包的实际发送时间戳和接收端D对广播包进行解析时的时间损耗，计算出接收端D对设备操作信息的开始处理时间戳T3(D)。

在一种可能的实现方式中，在根据接收到的广播包的实际发送时间戳和接收端D对广播包进行解析时的时间损耗，计算出接收端D对设备操作信息的开始处理时间戳时，可以通过以下计算式实现：

T3(D)=T2-接收端D对广播包进行解析时的时间损耗

式中，T2为接收到的广播包的实际发送时间戳，T3(D)为接收端D对设备操作信息的开始处理时间戳。

例如，接收端D接收到的广播包的实际发送时间T2为9s，接收端D对广播包进行解析时的时间损耗为1.1s，则接收端D对设备操作信息的开始处理时间戳T3(D)=9-1.1=7.9s。

需要说明的是，接收端D在接收到广播包时，先对广播包进行解析得到操作数据包以及发送端发送广播包的实际发送时间戳。接着，对操作数据包进行解析得到设备操作信息并计算出接收端D对该设备操作信息的开始处理时间戳T3(D)，以便根据开始处理时间戳T3(D)处理该设备操作信息。在解析广播的过程中以及解析操作数据包的过程中均能存在时间损耗。因此，在一种可能的实现方式中，接收端D对广播包进行解析的时间损耗可以包括接收端D解析广播包得到操作数据包的第一时间损耗和接收端D解析操作数据包得到设备操作信息的第二时间损耗中的至少一种。

此处需要说明的是，在执行本公开的方法前，需要先通过测试广播包测定网络中各节点设备的各种时间损耗，并将测定出的各种时间损耗值存储至对应的节点设备。参见图2，各种时间损耗包括表征解析广播包得到操作数据包的第一时间损耗TD1，表征解析操作数据包得到设备操作信息的第二时间损耗TD2，表征封装设备操作信息得打操作数据包的第三时间损耗TD3，表征封装操作数据包得打广播包的第四时间损耗TD4以及表征转发操作数据包时间损耗的第五时间损耗TD5。对于每个节点设备，测定相同时间损耗的方法均相同，因此，下面以接收端D为例，对各种时间损耗的测定过程进行说明。

在一种可能的实现方式中，接收端D的第一时间损耗TD1(D)可以通过以下方式来得到：

首先，向接收端D发送测试广播包，在预先配置的高精度时序蓝牙分析仪Ellisys抓取到空中的测试广播包时,由Ellisys向预先配置的高精度示波器发送第一脉冲，在接收端D对测试广播包进行解析得到操作数据包时，由接收端D向高精度示波器发送第二脉冲。接着，高精度示波器根据第一脉冲的接收时间和第二脉冲的接收时间输出二者之间的接收时间差，该接收时间差即可作为接收端D的第一时间损耗TD1(D)。

在一种可能的实现方式中，接收端D的第二时间损耗TD2(D)可以通过以下方式来得到：

首先，接收端D在解析得到操作数据包时还将开始第一硬件定时器，在对操作数据包进行解析得到设备测试信息时结束第一硬件定时器。其次，接收端D根据第一硬件定时器的计时结果，确定接收端D的第二时间损耗TD2(D)。其中，第一硬件定时器可以是内置的硬件定时器。

在一种可能的实现方式中，接收端D的第三时间损耗TD3(D)可以通过以下方式来得到：

首先，接收端D在生成设备操作信息时开启第二定时器，在对设备操作信息进行封装得到操作数据包时结束该第二定时器。其次，接收端D根据第二定时期的计时结果，确定出接收端D的第三时间损耗TD3(D)。其中，该第二定时器可以是内置的硬件定时器。

在一种可能的实现方式中，接收端D的第四时间损耗TD4(D)可以通过以下方式来得到：

首先，在接收端D封装得到操作数据包时向预先配置的高精度示波器发送第三脉冲，在通过预先配置的高精度时序蓝牙分析仪Ellisys抓取到对操作数据包进行封装得到的测试广播包时，由Ellisys向该高精度示波器发送第四脉冲。其次，高精度示波器根据第三脉冲的接收时间和第四脉冲的接收时间输出二者之间的接收时间差，该接收时间差即为接收端D的第四时间损耗TD4(D)。

在一种可能的实现方式中，接收端D的第五时间损耗TD5(D)可以通过以下方式来得到：

首先，在接收端D对测试广播包进行解析得到操作数据包时开起第三定时器，在接收端D对操作数据包进行转发操作后结束第三定时器。然后，根据第三定时器的计时结果，确定接收端D的第五时间损耗TD5(D)。其中，该第三定时器可以是内置的硬件定时器。

进一步地，将测定得到的接收端D的第一时间损耗TD1(D)、接收端D的第二时间损耗TD2(D)、接收端D的第三时间损耗TD3(D)、接收端D的第四时间损耗TD4(D)、接收端D的第五时间损耗TD5(D)存储至发送端D中。

参照上述方法可以测定出各发送端和各接收端的各种时间损耗，并存储至对应的发送端或者接收端中，在此不在赘述。

在接收端D对广播包进行解析时的时间损耗包括接收端D的第一时间损耗和第二时间损耗的可实现方式中，在接收端D在根据广播包的实际发送时间戳和接收端D对广播包进行解析时的时间损耗，计算出接收端D对设备操作信息的开始处理时间戳时，可以通过以下计算式实现：

T0(D)=T2-TD1(D)

T3(D)=T0(D)-TD2(D)

式中，T2为发送端发送广播包的实际发送时间戳，TD1(D)为接收端D的第一时间损耗，T0(D)为接收端D接收广播包的实际接收时间戳，TD2(D)为接收端D的第二时间损耗，T3(D)为接收端D处理设备操作信息的开始处理时间戳。

S1300，基于开始处理时间戳处理设备操作信息。

具体地，接收端D在解析得到设备操作信息后，将延迟开始处理时间戳的时间后在执行该设备操作信息。例如，接收端D为灯，在设备操作信息为开灯指令，开始处理时间戳T3(D)为4.9s，则接收端D在解析得到开灯指令后，将延迟4.9s后再执行开灯操作。

在本公开中，由于在计算接收端的开始处理时间戳时已经考虑了设备操作信息在传输过程的损耗，因此，可以降低无线Mesh网络中各节点处理设备操作信息的时间差，提高各网络节点间的同频性。

需要说明的是，向接收端D传输设备操作信息的可以是作为设备操作信息生成者的发送端A，也可以是作为设备操作信息生成者的发送端B，还可以是作为设备操作信息生成者的发送端C。

对于发送端A，在生成设备操作信息的同时还将生成该设备操作信息的执行等待时间戳。该执行等待时间戳表征接收端D在解析得到该设备操作信息的情况下，需要等待多长时间再执行该设备操作信息。例如，接收端D为灯具，发送端A生成的设备操作信息为开灯指令，执行等待时间戳T为10s，则灯具在解析得到开灯指令后将等待10s时间再执行开灯的指令，也就是说，该灯具将会在解析得到开灯指令后10s执行开灯操作。接着，发送端A根据执行等待时间戳T和发送端A将设备操作信息封装成广播包的时间损耗，计算出发送端A发送广播包的实际发送时间戳T2(A)。例如，在将执行等待时间戳T为10s，发送端A将设备操作信息封装成广播包的时间损耗为1s时，发送端A发送该广播包的实际发送时间戳T2(A)等于10-1=9s。由此可见，发送端A发送广播包的实际发送时间戳T2(A)并不是一个绝对时间戳而是相对于设备操作信息的执行等待时间戳T的相对时间戳。最后，发送端A将生成的设备操作信息以及实际发送时间戳T2(A)封装成广播包，并将该广播包发送至接收端D，以通过广播包的形式传输该设备操作信息。

发送端A在将生成的设备操作信息以及实际发送时间戳T2(A)封装成广播包时，先将设备操作信息封装成操作数据包，在将操作数据包和实际发送时间戳T2(A)封装成广播包，在封装设备操作信息和封装操作数据包的过程中均可能存在时间损耗。因此，在一种可能的实现方式中，发送端A将设备操作信息封装成广播包的时间损耗可以包括发送端A的第三时间损耗和发送端A的第四时间损耗中的至少一种。

在发送端A将设备操作信息封装成广播包的时间损耗包括发送端A的第三时间损耗和发送端A的第四时间损耗的可实现方式中，在根据执行等待时间戳和发送端A将设备操作信息封装成广播包的时间损耗，计算出发送端A发送广播包的实际发送时间戳T2(A)时，可以通过以下计算式得到：

T1(A)=T-TD3(A)

T2(A)=T1(A)-TD4(A)

式中，T为设备操作信息的执行等待时间戳，TD3(A)为发送端A的第三时间损耗，T1(A)为发送端A发送广播包的准备发送时间戳，TD4(A)为发送端A的第四时间损耗，T2(A)为发送端A发送广播包的实际发送时间戳。

在一些情况下发送端A可以直接将设备操作信息发送至接收端D，在另一些情况下，发送端A需要通过发送端B和发送端C的中继功能将设备操作信息发送至接收端D。

在发送端A通过发送端B的中继功能转发至接收端D的情况下，发送端A先将广播包发送至发送端B，发送端B在接收到发送端A发送的广播包时，先由广播包中解析出设备操作信息以及发送端A发送广播包的实际发送时间戳T2(A)。接着，根据发送端A发送广播包的实际发送时间戳T2(A)和发送端B转发广播包的时间损耗，计算出发送端B发送广播包的实际发送时间戳T2(B)。

在一种可能的实现方式中，在根据发送端A发送广播包的实际发送时间戳T2(A)和发送端B转发广播包的时间损耗，计算出发送端B发送广播包的实际发送时间戳T2(B)时，可以通过以下计算式来实现：

T2(B)=T2(A)-发送端B转发广播包的时间损耗

式中，T2(A)为发送端A发送广播包的实际发送时间戳，T2(B)为发送端B发送广播包的实际发送时间戳。

例如，发送端A发送广播包的实际发送时间戳T2(A)为9s，发送端B转发广播包的时间损耗2s，则发送端B发送广播包的实际发送时间戳T2(B)=9-2=7s。

由此可见，发送端B发送广播包的实际发送时间戳T2(B)也是相对于执行等待时间戳的相对时间戳。最后，发送端B将设备操作信息和发送端B发送广播包的实际发送时间戳T2(B)封装成广播包发送至接收端D。

发送端B在转发发送端A发送的广播包时，先对发送端A发送的广播包进行解析得到操作数据包和发送端A发送广播包的实际发送时间T2(A)。然后，对操作数据包进行转发操作，并计算出发送端B发送广播包的实际发送时间戳T2(B)。最后，将操作数据包和发送端B发送广播包的实际发送时间戳T2(B)封装成广播包转发至接收端D。在发送端B解析广播包、转发操作数据包和封装操作数据包的过程中均可能存在时间损耗，因此，在一种可能的实现方式中，发送端B转发广播包的时间损耗可以包括发送端B的第一时间损耗，发送端B的第五时间损耗以及发送端B的第四时间损耗中的至少一种。

在发送端B转发广播包的时间损耗包括发送端B的第一时间损耗，发送端B的第五时间损耗以及发送端B的第四时间损耗的可实现方式中，在根据发送端A发送广播包的实际发送时间戳和发送端B转发广播包的时间损耗，计算出发送端B发送广播包的实际发送时间戳时，可以通过以下计算式实现：

T0(B)=T2(A)-TD1(B)

T1(B)=T0(B)-TD5(B)

T2(B)=T1(B)-TD4(B)

式中，T2(A)为发送端A发送广播包的实际发送时间戳，TD1(B)为发送端B的第一时间损耗，T0(B)为发送端B接收广播包的实际接收时间戳，TD5(B)为发送端B的第五时间损耗，T1(B)为发送端B发送广播包的准备发送时间戳，TD4(B)为发送端B的第四时间损耗，T2(B)发送端B发送广播包的实际发送时间戳。

在发送端A通过发送端C的中继功能转发至接收端D的情况下，发送端A先将广播包发送至发送端C，发送端C在接收发送端A发送的广播包时，先由广播包中解析出设备操作信息以及发送端A发送广播包的实际发送时间戳T2(A)。接着，根据发送端A发送广播包的实际发送时间戳T2(A)以及发送端C处理和转发广播包的时间损耗，计算出发送端C发送广播包的实际发送时间戳T2(C)。

在一种可能的实现方式中，在根据发送端A发送广播包的实际发送时间戳T2(A)以及发送端C处理和转发广播包的时间损耗，计算出发送端C发送广播包的实际发送时间戳T2(C)时，可以通过以下计算式来实现：

T2(C)=T2(A)-发送端C处理和转发广播包的时间损耗

式中，T2(A)为发送端A发送广播包的实际发送时间戳，T2(C)为发送端C发送广播包的实际发送时间戳。

例如，发送端A发送广播包的实际发送时间戳T2(A)为9s，发送端C处理和转发广播包的时间损耗为3s，则发送端C发送广播包的实际发送时间戳T2(C)=9-3=6s。

由此可见，发送端C发送广播包的实际发送时间戳T2(C)也是相对于执行等待时间戳的相对时间戳。最后，发送端C将设备操作信息和发送端C发送广播包的实际发送时间戳T2(C)封装成转发广播包发送至接收端D。

发送端C在转发发送端A发送的广播包时，先对发送端A发送的广播包进行解析得到操作数据包和发送端A发送广播包的实际发送时间T2(A)。其次，对操作数据包进行解析得到设备操作信息，并计算出操作信息的开始处理时间戳开启设备操作信息的执行计时，同时计算出发送端C发送广播包的实际发送时间戳T2(C)。接着，将设备操作信息封装成操作数据包。最后，该操作数据包以及发送端C发送广播包的实际发送时间戳T2(C)封装成广播包发送至接收端D。在解析播包、解析操作数据包、封装设备操作信息、封装操作数据包的四个过程中均可能存在时间损耗，因此，在一种可能的实现方式中，发送端C处理和转发广播包的时间损耗可以包括发送端C的第一时间损耗、发送端C的第二时间损耗、发送端C的的第三时间损耗以及发送端C的第四时间损耗中的至少一种。

在发送端C处理和转发广播包的时间损耗包括发送端C的第一时间损耗、发送端C的第二时间损耗、发送端C的第三时间损耗以及发送端C的第四时间损耗的可实现方式中，在根据发送端A发送广播包的实际发送时间戳以及发送端C处理和转发广播包的时间损耗，计算出发送端C发送广播包的实际发送时间戳时，可以通过以下计算式实现：

T0(C)=T2(A)-TD1(C)

T4(C)=T0(C)-TD2(C)

T1(C)=T4(C)-TD3(C)

T2(C)=T1(C)-TD4(C)

式中，T2(A)为发送端A发送广播包的实际发送时间戳，TD1(C)为发送端C的第一时间损耗，T0(C)为发送端C接收广播包的实际接收时间戳，TD2(C)为发送端C的第二时间损耗，T4(C)为发送端C解析得到设备操作信息的时间戳，TD3(C)为发送端C的第三时间损耗，T1(C)为发送端C发送广播包的准备发送时间戳，TD4(C)为发送端C的第四时间损耗,T2(C)为发送端C发送广播包实际发送时间戳。

通过以上实施例可以准确的计算出发送端的实际发送时间戳，进而可以准确的得到接收端的开始执行时间戳，最终降低各接收端执行设备操作信息的之间的时间差，提高接收端设备间的同频性。

在一种可能的实现方式中，还包括基于时钟源的绝对时钟戳对接收端的绝对时间戳进行校准的操作。

在一种可能的实现方式中，在基于时钟源的绝对时钟戳对接收端的绝对时间戳进行校准时，包括以下步骤：

首先，获取时钟源发送的时钟校准消息，并对时钟校准消息进行解析得到时钟源发送的绝对时间戳。

其次，基于绝对时间戳和接收端的第一时间损耗，对接收端的绝对时间戳进行校准。具体地，可以基于以下计算式对接收端D的绝对时钟进行校准：

LTO(D)=MTO+TD1(D)

式中，MTO为时钟源发送的绝对时间戳，TD1(D)为接收端D的第一时间损耗，LTO(D)为接收端D校准后的本地绝对时间戳。

通过本实施例的校准方法可以降低各接收端本地绝对时间戳之间的差异，提供各接收端的同频性。

在一种可能的实现方式中，在对接收端的绝对时间戳进行校准后还包括：基于校准后接收端的本地绝对时间戳、接收端的第二时间损耗、接收端的第三时间损耗以及接收端的第四时间损耗，计算响应消息的实际发送时间戳；将包括响应消息实际发送时间戳的响应消息发送至时钟源；接收时钟源基于响应消息的实际发送时间戳得到的当前接收端的绝对时间戳的校验结果；基于校验结果，确定接收端的第一时间损耗、接收端的第二时间损耗、接收端的第三时间损耗以及接收端的第四时间损耗的准确性。

具体地，在基于校准后接收端的本地绝对时间戳、接收端的第二时间损耗、接收端的第三时间损耗以及接收端的第四时间损耗，计算响应消息的实际发送时间戳可以通过以下计算式实现：

T2(D)=LTO(D)+TD2(D)+TD3(D)+TD4(D)

式中，LTO(D)为准后接收端D的本地绝对时间戳，TD2(D)为接收端D的第二时间损耗，TD3(D)为接收端D的第三时间损耗，TD4(D)为接收端D的第四时间损耗，T2(D)为接收端D发送响应消息的实际发送时间戳。

接收时钟源在接收到接收端D发送的响应消息时，对该响应消息进行解析，得到接收端D发送响应消息的实际发送时间戳，并根据该接收端D发送响应消息的实际发送时间戳和时钟源的第一时间损耗，计算出时钟源的预测时间戳。具体地，该预测时间戳的可以通过如下计算式计算得到：

MTO1(S)=T2(D)+TD1(S)

式中，T2(D)接收端D发送响应消息的实际发送时间戳，TD1(S)为时钟源的第一时间损耗，MTO1(S)为时钟源的预测时间戳。

在得到时钟源的预测时间戳后，判断计算时钟源的预测时间戳和当前的绝对时间戳的误差值。若误差值过大，则定向向接收端D发送时钟校验失败消息，说明接收端D中存储的时间损耗存在较大偏差，需要重新进行测定。若误差值正常，则定向向接收端D发送时钟效验成功消息，说明接收端D存储的各时间损耗较为准确，此时，接收端D可以充当相对时钟源，继续更新时钟。

在X倍效验间隔内，重复收到的Tmsg0应当被丢弃。X应当根据当前节点周围的设备数量而定。无论是时钟源还是相对时钟源都是以1对1握手的对所有设备完成校准。每个成功效验的设备都在X倍效验期间充当相对时钟源。如果一台设备时钟效验失败了三次以及以上则进行警示，改设备的相对时间不可靠。

通过本实施例的方法可以提高接收端中各时间损耗的准确度，从进一步降低各接收端执行设备操作信息的时间差，提高接收端之间的同频性。

<装置实施例>

图3示出根据本公开一实施例的无线Mesh网络的时钟同步装置的示意性框图。如图3所示，无线Mesh网络的时钟同步装置100包括：

数据获取模块110，用于获取发送端发送的广播包，并对所述广播包进行解析得到所述广播包的实际发送时间戳和当前需要通过无线Mesh网络传输的设备操作信息，其中，所述实际发送时间戳为相对于所述设备操作信息的执行等待时间戳的相对时间戳；

处理时间计算模块120，用于根据所述实际发送时间戳和对所述广播包进行解析时的时间损耗，计算出所述设备操作信息的开始处理时间戳；

同步执行模块130，用于基于所述开始处理时间戳处理所述设备操作信息。

在一种可能的实现方式中，对广播包进行解析的时间损耗包括接收端的第一时间损耗和接收端的第二时间损耗中的至少一种；

其中，第一时间损耗表征解析广播包得到操作数据包的时间损耗，第二时间损耗表征解析操作数据包得到设备操作信息的时间损耗。

在一种可能的实现方式中，该无线Mesh网络的时钟同步装置100还包括第一时间损耗测定模块，用于测定接收端的第一时间损耗。第一时间损耗测定模块在测定第一时间损耗时，具体用于：

在抓取到测试广播包时向预先配置的示波器发送第一脉冲，在对测试广播包进行解析得到操作数据包时向示波器发送第二脉冲；

基于示波器根据第一脉冲和第二脉冲得到的时间差，确定接收端的第一时间损耗。

在一种可能的实现方式中，该无线Mesh网络的时钟同步装置100还包括第二时间损耗测定模块，用于测定接收端的第二时间损耗。第二时间损耗测定模块在测定第二时间损耗时，具体用于：

接收端的第二时间损耗通过以下方式得到：

在得到操作数据包时开始第一硬件定时器，在对操作数据包进行解析得到设备操作信息时结束第一硬件定时器；

根据第一硬件定时器的计时结果，确定接收端的第二时间损耗。

在一种可能的实现方式中，实际发送时间戳基于发送端的网络角色进行确定；

其中，发送端的网络角色包括设备操作信息的生成者、设备操作信息的转发者以及设备操作信息的执行和转发者。

在一种可能的实现方式中，该无线Mesh网络的时钟同步装置100还包括第一实际发送时间戳计算模块，用于计算网络角色为设备操作信息的生成者的发送端的实际发送时间戳；

第一实际发送时间戳计算模块，在基于发送端的网络角色确定实际发送时间戳时，具体用于：

发送端获取设备操作信息的执行等待时间戳，并根据执行等待时间戳和对设备操作信进行封装的时间损耗，计算出实际发送时间戳；

对设备操作信息进行封装的时间损耗包括发送端的第三时间损耗和发送端的第四时间损耗中的至少一种；

其中，第三时间损耗表征封装设备操作信息得到操作数据包的时间损耗，第四时间损耗表征封装操作数据包得到广播包的时间损耗。

在一种可能的实现方式中，该无线Mesh网络的时钟同步装置100还包括第三时间损耗测定模块，用于测定发送端的第三时间损耗；第三时间损耗测定模块，在测定发送端的第三时间损耗时，具体用于：

发送端在生成设备操作信息时开启第二定时器，在对设备操作信息进行封装得到操作试数据包时结束第二定时器；

根据第二定时期的计时结果，确定发送端的第三时间损耗；

发送端的第四时间损耗通过以下方式得到：

发送端在封装得到操作数据包时向预先配置的示波器发送第三脉冲，在抓取到对操作数据包进行封装得到的测试广播包时向示波器发送第四脉冲；

基于示波器根据第三脉冲和第四脉冲得到的时间差，确定发送端的第四时间损耗。

在一种可能的实现方式中，该无线Mesh网络的时钟同步装置100还包括第二实际发送时间戳计算模块，用于计算网络角色为设备操作信息的转发者的发送端的实际发送时间戳；

第二实际发送时间戳计算模块，在基于发送端的网络角色确定实际发送时间戳时，具体用于：

发送端获取前一端发送的广播包，并对广播包进行解析得到前一端发送广播包的实际发送时间戳；

根据前一端发送广播包的实际发送时间戳和转发广播包的时间损耗，计算出实际发送时间戳；

转发广播包的时间损耗包括发送端的第一时间损耗、发送端的第四时间损耗以及发送端的第五时间损耗中的至少一种，其中，第五时间损耗表征转发操作数据包的时间损耗；

发送端的第五时间损耗通过以下方式得到：

在发送端对转发广播包进行解析得到操作数据包时开起第三定时器，在发送端对操作数据包进行转发操作后结束第三定时器；

根据第三定时器的计时结果，确定发送端的第五时间损耗。

在一种可能的实现方式中，该无线Mesh网络的时钟同步装置100还包括第三实际发送时间戳计算模块，用于计算网络角色为设备操作信息的执行和转发者的发送端的实际发送时间戳；

第三实际发送时间戳计算模块，在基于发送端的网络角色确定实际发送时间戳时，具体用于：

发送端获取前一端发送的转发广播包，并对前一端发送的广播包进行解析得到前一端发送广播包的实际发送时间戳；

根据前一端发送广播包的实际发送时间戳和处理和转发广播包的时间损耗，计算实际发送时间戳；

处理和转发广播包的时间损耗包括发送端的第一时间损耗、发送端的第二时间损耗、发送端的第三时间损耗以及发送端的第四时间损耗。

在一种可能的实现方式中，该无线Mesh网络的时钟同步装置100还包括本地绝对时间戳校准模块，用于基于时钟源的绝对时钟戳对接收端的本地绝对时间戳进行校准；

本地绝对时间戳校准模块，在基于时钟源的绝对时钟戳对接收端的本地绝对时间戳进行校准时，具体用于：

获取时钟源发送的时钟校准消息，并对时钟校准消息进行解析得到时钟源的绝对时间戳；

基于时钟源的绝对时间戳和接收端的第一时间损耗，对本地绝对时间戳进行校准；

在对本地绝对时间戳进行校准后还包括：

基于校准后的本地绝对时间戳、接收端的第二时间损耗、接收端的第三时间损耗以及接收端的第四时间损耗，计算响应消息的实际发送时间戳；

将包括响应消息的实际发送时间戳的响应消息发送至时钟源；

接收时钟源基于响应消息的实际发送时间戳得到的校验结果；

基于校验结果，确定接收端的第一时间损耗、接收端的第二时间损耗、接收端的第三时间损耗以及接收端的第四时间损耗的准确性。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种无线Mesh网络的时钟同步方法，其特征在于，包括：

获取发送端发送的广播包，并对所述广播包进行解析得到所述广播包的实际发送时间戳和当前需要通过无线Mesh网络传输的设备操作信息，其中，所述实际发送时间戳为相对于所述设备操作信息的执行等待时间戳的相对时间戳；

根据所述实际发送时间戳和对所述广播包进行解析时的时间损耗，计算出所述设备操作信息的开始处理时间戳；

基于所述开始处理时间戳处理所述设备操作信息；

所述实际发送时间戳基于所述发送端的网络角色进行确定；

其中，所述发送端的网络角色包括所述设备操作信息的生成者、所述设备操作信息的转发者以及所述设备操作信息的执行和转发者；

在所述网络角色为所述设备操作信息的生成者时，在基于所述发送端的网络角色确定所述实际发送时间戳时，包括：所述发送端获取所述设备操作信息的执行等待时间戳，并根据所述执行等待时间戳和对所述设备操作信进行封装的时间损耗，计算出所述实际发送时间戳；对所述设备操作信息进行封装的时间损耗包括所述发送端的第三时间损耗和所述发送端的第四时间损耗中的至少一种；所述第三时间损耗表征封装设备操作信息得到操作数据包的时间损耗，所述第四时间损耗表征封装所述操作数据包得到广播包的时间损耗；

在所述网络角色为所述设备操作信息的转发者时，在基于所述发送端的网络角色确定所述实际发送时间戳时，包括：所述发送端获取前一端发送的广播包，并对所述广播包进行解析得到所述前一端发送所述广播包的实际发送时间戳；根据所述前一端发送所述广播包的实际发送时间戳和转发所述广播包的时间损耗，计算出所述实际发送时间戳；转发所述广播包的时间损耗包括所述发送端的第一时间损耗、所述发送端的第四时间损耗以及所述发送端的第五时间损耗中的至少一种，其中，所述第五时间损耗表征转发操作数据包的时间损耗，所述第一时间损耗表征解析广播包得到操作数据包的时间损耗；

在所述网络角色为所述设备操作信息的执行和转发者时，在基于所述发送端的网络角色确定所述实际发送时间戳时，包括：所述发送端获取前一端发送的转发广播包，并对所述前一端发送的广播包进行解析得到所述前一端发送所述广播包的实际发送时间戳；根据所述前一端发送所述广播包的实际发送时间戳和处理和转发所述广播包的时间损耗，计算所述实际发送时间戳；所述处理和转发所述广播包的时间损耗包括所述发送端的第一时间损耗、所述发送端的第二时间损耗、所述发送端的第三时间损耗以及所述发送端的第四时间损耗中的至少一种，其中，所述第二时间损耗表征解析操作数据包得到设备操作信息的时间损耗；

其中，所述第一时间损耗、第二时间损耗、第三时间损耗、第四时间损耗以及第五时间损耗均为预先测定并存储在所述发送端中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述广播包进行解析的时间损耗包括接收端的第一时间损耗和所述接收端的第二时间损耗中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收端的第一时间损耗通过以下方式得到：

在抓取到测试广播包时向预先配置的示波器发送第一脉冲，在对所述测试广播包进行解析得到操作数据包时向所述示波器发送第二脉冲；

基于所述示波器根据所述第一脉冲和所述第二脉冲得到的时间差，确定所述接收端的第一时间损耗。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收端的第二时间损耗通过以下方式得到：

在得到所述操作数据包时开始第一硬件定时器，在对所述操作数据包进行解析得到设备操作信息时结束所述第一硬件定时器；

根据所述第一硬件定时器的计时结果，确定所述接收端的第二时间损耗。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送端的第三时间损耗通过以下方式得到：

所述发送端在生成设备操作信息时开启第二定时器，在对所述设备操作信息进行封装得到操作试数据包时结束所述第二定时器；

根据所述第二定时器 的计时结果，确定所述发送端的第三时间损耗；

所述发送端的第四时间损耗通过以下方式得到：

所述发送端在封装得到操作数据包时向预先配置的示波器发送第三脉冲，在抓取到对所述操作数据包进行封装得到的测试广播包时向所述示波器发送第四脉冲；

基于所述示波器根据所述第三脉冲和所述第四脉冲得到的时间差，确定所述发送端的第四时间损耗。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述发送端的第五时间损耗通过以下方式得到：

在所述发送端对转发广播包进行解析得到操作数据包时开起第三定时器，在所述发送端对所述操作数据包进行转发操作后结束所述第三定时器；

根据所述第三定时器的计时结果，确定所述发送端的第五时间损耗。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，还包括基于时钟源的绝对时钟戳对接收端的本地绝对时间戳进行校准的操作；

在基于时钟源的绝对时钟戳对接收端的本地绝对时间戳进行校准时，包括：

获取时钟源发送的时钟校准消息，并对所述时钟校准消息进行解析得到所述时钟源的绝对时间戳；

基于所述时钟源的绝对时间戳和接收端的第一时间损耗，对所述本地绝对时间戳进行校准；

在对所述本地绝对时间戳进行校准后还包括：

基于校准后的所述本地绝对时间戳、所述接收端的第二时间损耗、所述接收端的第三时间损耗以及所述接收端的第四时间损耗，计算响应消息的实际发送时间戳；

将包括所述响应消息的实际发送时间戳的响应消息发送至所述时钟源；

接收所述时钟源基于所述响应消息的实际发送时间戳得到的校验结果；

基于所述校验结果，确定所述接收端的第一时间损耗、所述接收端的第二时间损耗、所述接收端的第三时间损耗以及所述接收端的第四时间损耗的准确性。

8.一种无线Mesh网络的时钟同步装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取发送端发送的广播包，并对所述广播包进行解析得到所述广播包的实际发送时间戳和当前需要通过无线Mesh网络传输的设备操作信息，其中，所述实际发送时间戳为相对于所述设备操作信息的执行等待时间戳的相对时间戳；

处理时间计算模块，用于根据所述实际发送时间戳和对所述广播包进行解析时的时间损耗，计算出所述设备操作信息的开始处理时间戳；

同步执行模块，用于基于所述开始处理时间戳处理所述设备操作信息；

所述实际发送时间戳基于所述发送端的网络角色进行确定；其中，所述发送端的网络角色包括所述设备操作信息的生成者、所述设备操作信息的转发者以及所述设备操作信息的执行和转发者；

第一实际发送时间戳计算模块，用于计算网络角色为设备操作信息的生成者的发送端的实际发送时间戳；所述第一实际发送时间戳计算模块，在基于所述发送端的网络角色确定所述实际发送时间戳时，具体用于：所述发送端获取所述设备操作信息的执行等待时间戳，并根据所述执行等待时间戳和对所述设备操作信进行封装的时间损耗，计算出所述实际发送时间戳；对所述设备操作信息进行封装的时间损耗包括所述发送端的第三时间损耗和所述发送端的第四时间损耗中的至少一种；所述第三时间损耗表征封装设备操作信息得到操作数据包的时间损耗，所述第四时间损耗表征封装所述操作数据包得到广播包的时间损耗；

第二实际发送时间戳计算模块，用于计算网络角色为设备操作信息的转发者的发送端的实际发送时间戳；所述第二实际发送时间戳计算模块，在基于所述发送端的网络角色确定所述实际发送时间戳时，具体用于：所述发送端获取前一端发送的广播包，并对所述广播包进行解析得到所述前一端发送所述广播包的实际发送时间戳；根据所述前一端发送所述广播包的实际发送时间戳和转发所述广播包的时间损耗，计算出所述实际发送时间戳；转发所述广播包的时间损耗包括所述发送端的第一时间损耗、所述发送端的第四时间损耗以及所述发送端的第五时间损耗中的至少一种，其中，所述第五时间损耗表征转发操作数据包的时间损耗，所述第一时间损耗表征解析广播包得到操作数据包的时间损耗；

第三实际发送时间戳计算模块，用于计算网络角色为设备操作信息的执行和转发者的发送端的实际发送时间戳；所述第三实际发送时间戳计算模块，在基于所述发送端的网络角色确定所述实际发送时间戳时，具体用于：所述发送端获取前一端发送的转发广播包，并对所述前一端发送的广播包进行解析得到所述前一端发送所述广播包的实际发送时间戳；根据所述前一端发送所述广播包的实际发送时间戳和处理和转发所述广播包的时间损耗，计算所述实际发送时间戳；所述处理和转发所述广播包的时间损耗包括所述发送端的第一时间损耗、所述发送端的第二时间损耗、所述发送端的第三时间损耗以及所述发送端的第四时间损耗中的至少一种，其中，所述第二时间损耗表征解析操作数据包得到设备操作信息的时间损耗；

其中，所述第一时间损耗、第二时间损耗、第三时间损耗、第四时间损耗以及第五时间损耗均为预先测定并存储在所述发送端中。

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