CN117240393B - 一种面向多ap联合的高精度时间频率同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明主要涉及多AP通信技术领域。为了解决目前多AP的时间频率同步主要基于无线通信或PTP协议完成，导致多AP时间频率同步精度不高，影响多AP协同工作效果的问题。本发明提供一种面向多AP联合的高精度时间频率同步方法，应用于多个AP组网，将任意AP设置为中心控制站点，其余AP作为从站点，通过光纤链路将中心控制站点与从站点连接；从站点向中心控制站点发送时间频率同步请求，中心控制站点通过将本地时间频率信号经过光纤链路发送给从站点，从站点恢复出其中的时间频率信息，并对光纤链路的传输时延进行补偿，将从站点的时间频率信息与中心控制站点的时间频率信息进行同步。
Description
技术领域
本发明主要涉及无线通信技术领域，尤其是涉及一种面向多AP联合的高精度时间频率同步方法。
背景技术
随着智能家居技术和物联网技术的不断发展，基于WIFI通信的无线终端的数量也在迅速增加，但无线终端数量的增加也对WIFI的接入能力和覆盖范围提出了更高的要求。为了应对逐渐增长的无线终端接入需求，目前部分WIFI厂商开发了一些自定义的技术，以实现本品牌下路由产品的信道选择、调整AP间的负载功能。随着第七代WIFI技术的迅速发展，WIFI的应用场景逐渐开始从单个AP转向多AP协同工作，有望实现不同厂商之间的路由AP的协同工作。多AP协同工作的基础是多个AP之间的时间频率的同步，但是目前多AP的时间频率同步多是基于无线通信或PTP协议完成的，但是无线通信具有多径效应，并且容易受到环境干扰；PTP协议精度较低，并且容易受数据包待处理数据的大小影响产生不同的处理延时，受AP之间的时间频率同步精度影响，目前多AP协同的工作效果还有待提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：
提供一种面向多AP联合的高精度时间频率同步方法，解决目前多AP的时间频率同步主要基于无线通信或PTP协议完成，导致多AP时间频率同步精度不高，影响多AP协同工作效果的问题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案：
一种面向多AP联合的高精度时间频率同步方法，应用于多个AP组网，包括：
设置一个AP作为中心控制站点，其余AP作为从站点，通过光纤链路将中心控制站点和从站点连接；
从站点向中心控制站点发送时间频率同步请求，中心控制站点通过光纤链路将本地时间频率以光信号的形式发送给从站点，从站点恢复出其中的时间频率信息，并对光信号在光纤链路上的传输时延进行补偿，将从站点的时间频率与中心控制站点的时间频率进行同步。
进一步的，若设置有多级从站点，上一级从站点与下一级从站点通过光纤链路连接，所述上一级从站点与中心控制站点之间的光纤链路个数少于下一级从站点与中心控制站点的光纤链路个数；
下一级从站点向上一级从站点发送时间频率同步请求，上一级从站点通过光纤链路将中心控制站点的本地时间频率以光信号的形式发送给下一级从站点，下一级从站点恢复出其中的时间频率，并对光信号在光纤链路上的传输时延进行补偿，将下一级从站点的时间频率信息与中心控制站点的时间频率进行同步。
进一步的，当从站点能够获取与中心控制站点或上一级从站点的光纤链路长度时，从站点向中心控制站点或上一级从站点请求单向授时或双向授时，否则向中心控制站点或上一级从站点请求双向授时。
进一步的，多个AP的时间频率同步后，从站点通过EsayMesh向中心控制站点发送多AP协同组网信息，中心控制站点根据从站点发送的多AP协同组网信息寻找协同工作AP，并向其发送多AP组网命令。
进一步的，所述多AP协同组网信息包括从站点与中心控制站点或上一级从站点的位置信息、多AP协同工作请求信息、AP的负载状态信息。
进一步的请求双向授时的从站点通过半透半反射镜接收来自中心控制站点或上级从站点的光信号后，将光信号通过相同的光纤链路发送回中心控制站点或上一级从站点，中心控制站点或上一级从站点接收到下级从站点的返回的光信号后，恢复出其中的时间频率信息，并与本地时钟进行测量获取时间频率信号的双向传输时延，对双向传输时延进行补偿，将从站点与中心控制站点的时间频率进行同步。
进一步的，请求单向授时的从站点接收中心控制站点或上一级从站点的光信号后，根据光纤链路的长度进行传输时延补偿，将从站点与中心控制站点的时间频率进行同步。
本发明的有益效果：
本发明利用光纤低延时、高带宽、抗干扰能力强的特性，采用光纤链路提供适用于WIFI7的低成本部署的高精度时间频率同步方法，在物理层实现区分不同AP之间的时序，降低对AP数据的处理的方法复杂性，具有较强的抗干扰性，能够提高多AP之间的时间频率同步精度，进一步的提高多AP协同的工作效果。
附图说明
图1为本发明实施例所述树型光纤回传链路结构示意图；
图2为本发明实施例所述的一种面向多AP联合的高精度时间频率同步方法信息处理流程图。
具体实施方式
一种面向多AP联合的高精度时间频率同步方法，应用于多个AP组网，包括：
将任意AP设置为中心控制站点，其余AP作为从站点，中心控制站点与第一级从站点通过光纤链路连接；若根据AP分布设置有多级从站点，各级从站点之间通过光纤链路连接。
一级从站点向中心控制站点发送时间频率同步请求，中心控制站点将本地时间频率信号架加载到光信号经过光纤链路发送给一级从站点，一级从站点恢复出光信号中的时间频率信息，并对光纤链路的传输时延进行补偿，将从一级站点的时间频率信息与中心控制站点的时间频率信息进行同步，一级从站点按照同样的方式将中心控制站点的时间频率信号通过光线链路发送到二级从站点，实现二级从站点的时间频率信号与中心控制站点的时间频率信号同步。
实施例
将进行多AP协同的多个AP中任意一个AP设置为中心控制站点，其余AP作为从站点，按照中心控制AP和各级从AP的位置分布，通过光纤链路将各级AP构建为树型、星型和链型等不同形状的AP网络。如图1所示，以将中心控制AP和各级从AP构建为树型网络模式为例，所述树型AP网络依次包括中心控制站点（a-1），二级从站点（a-2），……，N-1级从站点（a-(N-1)），N级从站点（a-N），N+1级从站点（a-(N+1)），各级站点采用光纤链路进行连接，每一级从站点作为上一级站点的从时钟，作为下一级站点的主时钟。
从站点向上一级站点发送时间频率同步请求，并根据能否获取与上一级站点之间的光纤链路长度，向上一级站点请求单向授时或双向授时。当从站点能够获取与上一级站点之间的光纤链路的长度时可以向上一级站点请求单向授时或双向授时，当无法获取与上一级站点之间的光纤链路长度时仅可以请求双向授时。
请求单向授时的从站点通过光纤链路接收来自上一级站点的载波光信号后，从中恢复出中心控制站点的时间频率信号，并对光信号在该从站点与上一级站点之间的光纤链路上的传输进行传输时延补偿，使从站点与中心控制站点的时间频率信号进行同步。
请求双向授时的从站点通过半透半反射镜接收来自上级站点的光信号后，将该信号通过相同的光纤链路发送回上级站点，上级站点接收到下级从站点返回的光信号后，恢复出其中的时间频率信号，并与本地时钟进行测量获取时间频率信号在光纤链路上的双向传输时延，对双向传输时延进行补偿，使从站点与中心控制站点的时间频率同步。
如图2所示，中心控制站点通过时间光收发送单元将本地时间频率信号通过时间光收发单元加载到载波波长为L的光信号上，光信号经由光纤链路发送到树型AP网络的二级从站点。
对于请求单向授时的二级从站点，中心控制站点在获取光纤链路长度后计算光信号在光纤链路上的传输时延，EasyMesh信息综合处理单元将光纤链路长度发送到时间延迟单元对本地时间频率进行预补偿，将补偿后的时间频率信息以光信号发送到请求单向授时的二级从站点，该二级从站点接收光信号，接收时间光信号从中恢复出时间频率信号，实现二级从站点与中心控制站点的时间频率同步。
请求双向授时的二级从站点接收来自中心控制站点的光信号，通过半透半反镜将光信号通过相同的光纤链路发送回中心控制站点，在经过双工器后，中心控制站点接收到来自该二级从站点的光信号后，通过时间光收发单元恢复出其中的时间频率信号，将恢复出的时间频率信息与本地时间延迟单元测量的时间延迟信号输入到时间间隔测量单元获取时间信号在光纤链路中的双向传输的时延，根据所获取的双向传输时延在时间延迟单元中对时间频率进行补偿，使得对应的二级从站点接收的时间频率信号与中心控制站点的时间频率信号是同步的。
所述二级从站点通过时间光收发单元将本地的时间频率信号以载波波长为M的光信号经由光纤链路发送到树型网络的三级从站点。
对于请求双向授时的三级从站点，接收来自二级从站点的光信号后，通过半透半反镜使光信号经过相同的光纤链路将光信号发送回二级从站点，二级从站点通过双工器接收到来自该三级从站点的光信号后，利用时间光收发单元恢复出其中的时间频率信息，并与本地时间延迟单元输出的信号在时间间隔测量单元进行测量获取时间信号的双向传输时延。根据所获取的双向传输时延在时间延迟单元进行补偿，使得对应的三级从站点通过时间光接收单元恢复的时间信号与中心控制站点的时间信号是同步的。最终将所有不同层级AP的时间频率信号均与中心控制站点进行同步。
其中，中心控制站点发送时间频率的光信号载波波长L和从站点发送的时间频率的光信号载波波长M可以相同也可以不相同。
通过设置光纤链路实际长度与预估长度的差值在10米以内，可以使得各级从站点与中心控制站点的时间频率同步精度在65ns之内。
当各从AP的时间频率实现与中心控制AP的时间频率高同步后，中心控制站点可以根据EasyMesh综合处理单元获取的所有从站点的相对位置信息、多AP协同工作请求信息、AP负载状态信息等与多AP协同相关的信息，并综合来自各个从站点的信息寻找用于与请求协同AP之间构成最合适协同工作的AP，向这些AP发送协同组网命令，实现多AP的协同工作。其中，所述最适合协同工作的AP除与中心控制站点完成时间频率同步之外，还要求（1）该AP的实时负载应当小于最大负载量的70%；（2）该AP与请求组网的AP之间的距离应当小于WiFi最大传输距离的一半。若满足上述三个条件的AP数量多于请求组网AP的最大数量时，优先选择负载量较低的AP进行组网。
Claims (6)
1.一种面向多AP联合的高精度时间频率同步方法，应用于多个AP组网，其特征在于，包括：
设置一个AP作为中心控制站点，其余AP组成多级从站点，与中心控制站点连接的从站点为一级从站点，中心控制站点和一级从站点通过光纤链路连接；
上一级从站点与下一级从站点通过光纤链路连接，所述上一级从站点与中心控制站点之间的光纤链路个数少于下一级从站点与中心控制站点的光纤链路个数；
一级从站点向中心控制站点发送时间频率同步请求，中心控制站点通过光纤链路将本地时间频率以光信号的形式发送给一级从站点，从站点恢复出其中的时间频率信息，并对光信号在光纤链路上的传输时延进行补偿，将一级从站点的时间频率与中心控制站点的时间频率进行同步；
下一级从站点向上一级从站点发送时间频率同步请求，上一级从站点通过光纤链路将中心控制站点的本地时间频率以光信号的形式发送给下一级从站点，下一级从站点恢复出其中的时间频率，并对光信号在光纤链路上的传输时延进行补偿，将下一级从站点的时间频率信息与中心控制站点的时间频率进行同步。
2.根据权利要求1所述的一种面向多AP联合的高精度时间频率同步方法，其特征在于，当从站点能够获取与中心控制站点或上一级从站点的光纤链路长度时，从站点向中心控制站点或上一级从站点请求单向授时或双向授时，否则向中心控制站点或上一级从站点请求双向授时。
3.根据权利要求1所述的一种面向多AP联合的高精度时间频率同步方法，其特征在于，多个AP的时间频率同步后，从站点通过EsayMesh向中心控制站点发送多AP协同组网信息，中心控制站点根据从站点发送的多AP协同组网信息寻找协同工作AP，并向其发送多AP组网命令。
4.根据权利要求3所述的一种面向多AP联合的高精度时间频率同步方法，其特征在于，所述多AP协同组网信息包括从站点与中心控制站点或上一级从站点的位置信息、多AP协同工作请求信息、AP的负载状态信息。
5.根据权利要求1所述的一种面向多AP联合的高精度时间频率同步方法，其特征在于，请求双向授时的从站点通过半透半反射镜接收来自中心控制站点或上级从站点的光信号后，将光信号通过相同的光纤链路发送回中心控制站点或上一级从站点，中心控制站点或上一级从站点接收到下级从站点的返回的光信号后，恢复出其中的时间频率信息，并与本地时钟进行测量获取时间频率信号的双向传输时延，对双向传输时延进行补偿，将从站点与中心控制站点的时间频率进行同步。
6.根据权利要求1所述的一种面向多AP联合的高精度时间频率同步方法，其特征在于，请求单向授时的从站点接收中心控制站点或上一级从站点的光信号后，根据光纤链路的长度进行传输时延补偿，将从站点与中心控制站点的时间频率进行同步。
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