基于TDMA的工厂自动化无线网络时间同步方法

摘要

本发明涉及工业无线网络技术，具体地说是一种基于TDMA的工厂自动化无线网络时间同步方法。基于IEEE 802.11标准和TDMA机制，采用硬件打时戳的方法，通过统计收发双方的时戳值，消除了协议栈的处理延迟、物理层接口到无线媒介接口(天线)的延迟以及信息在空气中传播的延迟带来的时间偏差，实现了工厂自动化无线网络高精度的时间同步。本发明在不产生额外开销的前提下，最大限度地提高基于IEEE 802.11单跳网络的工厂自动化无线网络的时间同步精度，满足工厂自动化网络对于传输速率、可靠性、实时性以及网络规模的苛刻要求，达到高同步精度、高效率、低开销以及易于实现等目标。

主权项

一种基于TDMA的工厂自动化无线网络时间同步方法，其特征在于，包括以下步骤：将工厂自动化无线网络组建成基于IEEE 802.11单跳BSS结构的星型网络；将AP内部的时钟设为主时钟，各节点(现场节点或者手持节点)通过标识符ID进行标识，其内部的时钟设为从时钟；AP在每个超帧周期开始的第一个时隙广播带有硬件时戳的Beacon帧；带有硬件时戳的Beacon帧尾部有硬件时戳值，其值记为Tm1；节点收到AP广播的Beacon帧后，记录收到Beacon时的TSF值，其值记为Ts1；各个节点在TDMA机制中预先分配的时隙内，依次向AP发送延迟请求Beacon帧；AP记录各个节点的延迟请求Beacon帧到达AP时的TSF值，其值记为Tm2，并记录各个延迟请求Beacon帧中载有的Ts2和节点ID；AP将各个节点对应的ID以及时间值Tm2和Ts2通过延迟响应数据帧进行捎带，并利用TDMA机制预先分配的广播时隙广播给各个节点；各个节点收到AP的延迟响应数据帧后，抽取对应ID的时间值Tm2和Ts2；计算主时钟和从时钟之间的延迟 Delay = ( Ts 1 - Tm 1 ) + ( Tm 2 - Ts 2 ) 2 - - - ( 3 ) 主时钟和从时钟之间的时钟偏移 Offset = ( Tm 2 - Ts 2 ) - ( Ts 1 - Tm 1 ) 2 - - - ( 4 ) 如果Tm1+Delay＞Ts1，则节点将本地的TSF值调整为(TSF+Offset)；如果Tm1+Delay＜Ts1，节点将本地的TSF值调整为(TSF‑Offset)；如果Tm1+Delay＝Ts1，则不作调整。