工业监测用无线网状网络低开销高精度时间同步方法

摘要

本发明属于无线网络通信领域，具体是用于实现无线网状网络内节点与时间基准源的高精度时间同步方法。主要技术要点是：在MAC层记录报文发送与接收的精确时戳；需要同步的接收节点收集时间源周期性发布的时间同步信标，在收到若干时间同步信标后，采用统计方法建立本地时间与时间同步信标发送节点处全局时间的关系方程，消除时钟晶振频率偏移对时间同步精度的影响；在网络运行过程中，关系方程的参数在线更新。采用本发明方法可最大程度地消除同步过程中的时间不确定性，降低同步的开销。

主权项

1.一种工业监测用无线Mesh网络低开销高精度时间同步方法，其特征在于：在MAC层记录报文发送与接收精确时戳，构建时戳对，建立本地时间与全局时间的线性关系方程；具体为：1)在MAC层记录报文发送与接收精确时戳：在网络中选取能够精确获取物理时间的发送节点(A)作为时间源，以单向传递方式、固定的时间间隔周期性广播时间同步信标；在MAC层记录时间同步信标携带的全局时戳；2)构建时戳对：在时间源广播域内的接收节点收到时间源发布的时间同步信标后，在MAC层记录时间同步信标到达时间，抽取报文中由发送节点(B)填入的本地时戳，并与时间同步信标中携带的全局时戳组成时戳对；3)建立本地时间与全局时间的线性关系方程：当接收节点(B)收集到若干个时间同步信标后，利用统计的方法拟合接收节点(B)的本地时间与发送节点(A)处全局时间的关系方程，在线估计时钟晶振的频率漂移率，并用关系方程取得网络内的统一时间，完成与时间源的同步，获得已与时间源同步的同步节点；此后，所述同步节点每次收到时间同步信标都更新本地时间与时间同步信标发送节点(A)处全局时间的关系方程的参数；所述本地时间与时间同步信标发送节点(A)处全局时间的关系方程为：Tglobal＝ρ×Tiocal+ΔT其中：式中，Tglobal为全局时间，Tlocal为本地时间，ρ为发送节点的时钟相对于接收节点时钟的漂移；T为发送节点与接收节点两节点的时钟差异；全局时间Tglobal全局时戳tglobal为具体值，本地时间Tglobal以本地时戳tglobal为具体值；Δt为发送节点与接收节点两处的时间；4)已经获得的同步的接收节点(B)成为时间源，周期性地向其广播域内的其它接收节点(B)发布时间同步信标；5)在Mesh网络结构中，随着时间同步信标的扩散，网络中时间源外围的节点逐跳获得同步，直到网络最边缘的节点。