[發明專利]網絡的按需時間同步方法

無效

• 申請號: 201010557701.7
• 申請日: 2010-11-24
• 公開（公告）號: CN101982959A
• 公開（公告）日: 2011-03-02
• 發明（設計）人: 李龍江;毛玉明;冷甦鵬
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04J3/06
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體涉及網絡的時間同步方法。

背景技術

時間同步，即時鐘同步，指網絡中各個節點的時間指示能夠相互步調和間隔一致。無論集中式網絡，還是分布式網絡，都存在時間同步問題，且大部分網絡應用要求與參考時鐘(又稱世界標準時間UTC，UTC時間，Coordinated?Universal?Time)同步。只有實現了網絡時間同步，才能支持時間相關的業務。比如，在傳感器網絡中，對發生的事件要求有精確的時間記錄。網絡計費系統也依賴時間同步，且通常要求時間誤差不超過1秒。而且，為同步系統設計應用程序的算法通常要比為異步系統設計算法容易，因而通信中時間同步極其重要。人們已經提出了許多同步算法，但大都對拓撲、動態性有較多限制，且不能適應大規模的網絡。

現有技術中，2006年IEEE國際會議公開了一篇論文“一種適用于多跳無線網絡的新的分布式時間同步方法”，英文信息為“R.Solis，V.S.Borkar，and?P.R.Kumar.A?New?Distributed?Time?Synchronization?Protocol?for?Multihop?Wireless?Networks.Proc.45th?IEEE?Conference?on?Decision?and?Control，2006，pp.2734-2739”，該方法能以分布式方式在多跳無線網絡中以參考節點為起點由近及遠實現全局時間同步。比如，在圖1所示的網絡同步場景中，虛線代表同步路徑，實線代表通信路徑，節點S是時間參考節點，節點A發送報文到節點D，且節點D需要知道節點A發送該報文的時刻，也就是說節點D要與節點A實現同步。該方法通過使每個節點都與時間參考節點保持同步，從而實現節點A與節點D之間的同步。該方法要求每個節點周期地廣播攜帶本節點時間標簽的報文，除了時間參考節點外的每個節點根據自己收到的報文信息對鄰居節點之間的時鐘差異進行平均，并按平均值調整自己的時鐘；隨著不斷調整，鄰居節點間時鐘差異越來越小，因為參考時間節點的時鐘不變，最終所有節點都將與節點S實現同步。該方法要求網絡的持續連通性，無論是節點A與節點D的同步是否依賴全局時間，節點之間都會周期性地持續進行時間同步，因而在網絡規模變大、節點增多時，同步延遲急劇變大，且通信開銷快速增長變大。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中時間同步方法通信開銷大的缺點，提出了網絡的按需時間同步方法。

為了實現發明目的，本發明的技術方案是：網絡的按需時間同步方法，包括如下步驟：

步驟1.按需計算本地節點與鄰居節點時鐘差異：每個本地節點i維護獨立的本地時鐘步進節奏，僅當與鄰居節點j間沒有同步且存在通信時，才需要計算與該鄰居節點之間的時鐘差異D_ij。

步驟2.本地節點與鄰居節點之間的時鐘同步：每個本地節點i用一個列表結構記錄其與鄰居節點j的時鐘差異，稱為同步列表，每個本地節點i發送報文時，總是用本地時鐘時間T_i，而接收報文時則將相應報文對應的鄰居節點j的時鐘時間T_j轉換為本地節點的時鐘時間，本地節點的時鐘時間T_i加上它與鄰居節點的時鐘差異D_ij，即可得到鄰居節點j的時鐘時間T_j，從而實現本地節點i與鄰居節點j之間的時間同步。

上述步驟1中本地節點i與鄰居節點j之間的時鐘差異D_ij是根據過去的多次測試值對未來值進行預測得到，具體方法為：假定采用過去的兩次時鐘差異測試值進行預測，兩次時鐘差異測試值分別為<t₁，D₁>，<t₂，D₂>，即t₁時刻測試值為D₁，t₂時刻測試值為D₂，在t₁與t₂之間，只能假設時鐘差異沒有變化，t₂之后，則采用線性預測，也即，從得到t₁時刻后的任意時刻t的時鐘差異測試值D_t為：