一种适用于无线传感器网络的时间同步方法

摘要

本发明请求保护一种于无线传感器网络的时间同步方法，涉及无线网络通信技术。时间源设备生成信标帧，并周期性广播发送信标帧，非时间源设备在信标帧的收发过程中获得时间戳，根据多次收集的时间戳计算得到本设备时钟与时间源设备时钟的频率偏差和时间偏差，补偿本地时钟，实现与时间源的同步；逐级进行时间同步，最后实现全网的时间同步。考虑到设备的应用环境和对时间同步精度的要求不同，采用了广播同步、匹配同步和监听同步相结合的多级多层次同步机制。非时间源设备可以根据不同的需求向时间源申请时间同步命令帧同步，没有申请时间同步命令帧的设备同样可以监听接收得到时间同步命令帧并完成同步，减小了网络的整体通信开销和能量消耗，保障网络正常的运行。

主权项

一种无线传感器网络的时间同步方法，其特征在于，该方法包括：网关根据路由设备的同步能力和该路由设备邻居路由设备的信息为每个路由设备配置时间源；每个路由设备负责维护一个时间源邻居表，如果在最大同步周期内作为非时间源的路由设备没有收到首选时间源的时钟更新，则从时间源邻居表中选择备选时间源完成通信，其中，网关为首选时间源设备；时间源设备生成信标帧，并周期性向全网广播信标帧，作为非时间源的路由设备接收信标帧获得时间戳，根据时间戳采用信标帧同步方法使全网设备逐级实现与时间源设备的同步，完成全网设备的时间同步；如果路由设备在最大同步周期内没有收到首选时间源设备的信标帧，向备选时间源设备发送时间同步命令请求帧，等待备选时间源设备的时间同步命令帧；当路由设备需要进行高精度时间同步时，向首选时间源设备发起时间同步命令请求帧，首选时间源设备记录接收时间同步命令请求帧时的本地时间，并向路由设备回复时间同步命令帧；路由设备根据时间同步命令帧确定时钟偏差完成与首选时间源设备的同步；所述信标帧同步具体为：通过修改信标帧载荷内容将时间戳信息装入信标帧中，网络中父设备周期性发送信标帧，子设备在规定的时间段内收集每次父设备发送信标帧的时刻Ti，以及子设备接收到信标帧的时刻tj，计算本地时钟相对于父设备时间源的时钟频率偏差率ρ，子设备根据时钟频率偏差率动态更改本地时钟，实现子设备与其父设备的时间同步，其中，父设备作为时间源设备，子设备作为非时间源设备。