[發明專利]一種適用于Ad hoc網絡的分布式時鐘同步算法

在審

• 申請號: 201810867173.1
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN109041202A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 馬林華
• 申請（專利權）人: 陜西集星合智防務科技有限公司
• 主分類號: H04W56/00
• 分類號: H04W56/00;H04J3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種適用于Ad hoc網絡的分布式時鐘同步算法，這種同步算法針對無中心參考節點不同的時鐘頻率偏差引起的時間偏差，各節點利用多次Hello消息的時間戳信息，計算出修正因子，從而使兩節點的時鐘頻率收斂到一個中間值，最后在兩兩節點的相互修正下，網絡中所有節點的時鐘頻率修正到一個相同的虛擬值上，最后達到時鐘同步。

技術領域

本發明屬于網絡時鐘同步領域，具體涉及一種適用于Ad hoc網絡的分布式時鐘同步算法。

背景技術

時鐘同步算法歸根到底就是為各個節點的本地時間提供一個統一的參考，最后使得所有節點的時間同步。時間同步算法是基于時鐘的偏差而進行時間的補償，進而實現節點的時間同步，其并沒有考慮到時鐘頻率偏差帶來的時間同步誤差。

通過全球導航衛星系統(GNSS)，時間同步問題可以很容易解決，其在理想的條件下，可以為節點提供一個非常準確的網絡參考時鐘來實現時間同步；其次就是在網絡中以某一基準參考時鐘來實現整個網絡的時間同步。但是新老設備儀器混合在同一個網絡中要實現時間同步時，就不得不考慮設備間的時鐘頻率偏差。也就是說，雖然節點間能通過基準時鐘達到瞬時同步，但是由于時鐘頻率偏差的存在，很快又會出現時間偏差，從而導致需要頻繁地進行時間上的同步。

發明內容

本發明的目的在于提出一種適用于Ad hoc網絡的分布式時鐘同步算法，解決了由于設備間的時鐘頻率偏差的存在，需要頻繁地進行時間上的同步的問題。

這種同步算法針對無中心參考節點不同的時鐘頻率偏差引起的時間偏差，各節點利用多次Hello消息的時間戳信息，計算出修正因子，從而使兩節點的時鐘頻率收斂到一個中間值，最后在兩兩節點的相互修正下，網絡中所有節點的時鐘頻率修正到一個相同的虛擬值上，最后達到時鐘同步。

基于上述思路，該算法包括以下步驟：

一、在無中心參考時鐘的Ad hoc分布式網絡中，進行多次Hello消息交換，得到時間戳信息：

(1)在無中心參考時鐘的Ad hoc分布式網絡中，對不同分布式節點間進行Hello消息交換；

(2)節點與其鄰居節點進行三次Hello信息交換，通過前六個時間戳的交換值，對節點自身的時鐘進行修正；

(3)節點與其鄰居節點進行三次Hello信息交換，通過后六個時間戳的交換值，對其鄰居節點的時鐘進行修正；

二、計算修正因子對節點自身的時鐘進行修正：

(4)所述步驟(2)中節點與其鄰居節點進行三次Hello信息交換，通過前六個時間戳的交換值T₁、T₂、T₃、T₄、T₅和T₆，可以得到一端兩節點時鐘的比值k_A；通過后六個時間戳的交換值，可以得到另一端兩節點時鐘的比值k_B；

(5)所述步驟(2)通過得到兩端節點的時鐘比值k_A和k_B，從而得到兩端節點的修正因子α_A和α_B；進而對節點的時鐘進行修正，趨向兩節點的時鐘頻率的中間值；

三、計算修正因子對其鄰居節點的時鐘進行修正：

(6)所述步驟(3)通過得到兩端節點的時鐘比值k_A和k_B，從而得到兩端節點的修正因子α_A和α_B；進而對其鄰居節點的時鐘進行修正，趨向兩節點的時鐘頻率的中間值；

四、時鐘同步

(7)在兩兩節點的相互修正下，網絡中所有節點的時鐘頻率修正到一個相同的虛擬值上，最后達到時鐘同步。