[发明专利]一种无线自组织网络无外时钟网同步算法

权利要求书

1.一种无线自组织网络无外时钟网同步方法，其特征在于，分为同步获取、同步保持和网络同步调整三个阶段；

同步获取阶段：在刚开机或同步失败后，节点与网络中已同步节点交互信息，从而获取精确时间信息，进而按照TDMA帧结构开始工作；

同步保持阶段：在获得精确时间信息后，为了避免时钟飘移带来的同步失败问题，节点定期与高同步优先级节点交互信息，以获得时钟飘移值，从而保证节点间的时间值差别小、同步精度高；

网络同步调整阶段：当网络中某些个节点同步失败或在同步获取阶段形成了多个同步网络时，为了避免出现多个同步时钟源，一些节点重新进行同步获取，使网络中所有节点尽快同步到同一个时间源上；

具体的，所述的同步获取阶段，节点会定期发送同步广播包，当收到其他节点发送的同步广播包时，判断是否满足与其时间同步的条件：若满足，则与该节点通过三次数据交互过程，获得精确时间信息以及同步保持阶段收发数据顺序；否则丢弃收到的同步广播包；

具体包括以下步骤：

步骤101，对于刚开机或同步失败后的节点，首先会产生一个随机数，然后会在秒后对外发送同步广播包，该同步广播包包含本节点编号，自己的时钟信息,同步网络编号,同步网络生存时间，同步优先级，该同步网络中包含的节点数目，以及直接或间接与节点同步的节点数目，而对于已同步节点会定期发送同步广播包；

步骤102，当节点收到广播包后，若发送节点为已同步节点或为未同步节点且同步网络生存时间比自己的长，则与该发送节点同步时间信息，否则直接丢弃该广播包，若满足上述时间同步条件，则解析发送节点的广播内容，获得包含传输时延的网络时间信息，将未同步节点定义为粗同步节点，为了消除传输时延，粗同步节点向节点发送传输时延测量请求包，该数据包包含本节点，同步优先级，发送时间t1；

步骤103，当节点收到节点发送的传输时延测量请求包时，记录接收时间t2，产生测量请求反馈包发送给节点，该测量请求反馈包包含发送节点，目的节点，传输时延测量请求包的发送和接收时间t1和t2以及测量请求反馈包的发送时间t3；当节点为未同步节点时，在发送测量请求反馈包前还需将自己的同步优先级调整为0；

步骤104，节点收到节点发送的测量请求反馈包时，记录接收时间t4，并解析数据包获取其它三个时间值，通过这四个时间值计算出节点与节点之间的传输时延，计算公式为

然后将减去传输时延获得精确的时钟信息，同时将节点的同步优先级定为，属于的同步网络编号设定为，并在后续的工作中自动更新同步网络生存时间，所述自动更新同步网络生存时间即将步骤102收到的值加上收到该信息后所经历的时间；

当节点在发送传输时延测量请求包后的秒内未收到节点发送的测量请求反馈包，则节点重新发送传输时延测量请求包；

若向某一同步节点重复发送三次传输时延测量请求包后并未收到反馈信息，则放弃与该同步进行同步获取过程，清除其发送同步广播包的信息，继续接收其它节点进行同步时间获取过程；

同步节点定期与其上级同步节点周期性交互一次信息，以避免由时钟飘移造成节点间同步失败；在节点完成时间同步过程后，每隔秒发送一次同步广播包进行同步保持，其中为每次发送前随机产生的偏移量，用于降低节点间的碰撞，而值的选取需要考虑节点时钟精度和时隙长度这两方面因素；

在同步保持阶段，具体步骤如下：

步骤201，节点按照设定的时间发送同步广播包；

步骤202，在收到上级同步节点发送的数据包后，节点记录数据包接收时间，结合数据包内的发送时间计算出时间调整值，然后将同步节点的时间信息值减去时间调整值，获得更新后的时间信息；

步骤203，在收到同步节点发送的数据包后，若发送节点为已同步节点，则上级同步节点记录该发送节点的信息，用于计算直接或间接与本节点同步的节点数目，若发送节点为未同步节点，且发送的是发送传输时延测量请求包，则按照步骤103所述，负责该发送节点完成传输时延测量过程；

对于网络中某些个节点同步失败或在同步获取阶段形成了多个同步网络，通过和这两个值，判断哪些节点需要重新进行同步获取阶段，从而实现网络快速同步到同一时钟信息上，具体包括以下步骤：

步骤301，当节点与其上级同步节点同步失败后，节点会将直接或间接与节点同步的节点重新定义为一个新的网络，同步网络编号，同步网络生存时间从零开始计数，该同步网络中包含的节点数目，节点迅速通知其上级节点更新包含的节点数目；

步骤302，当某同步网络优先级最高的节点收到其他同步网络节点发送的同步广播包后，获取数据包中的NW_IDD，TT_NWIDD和值：

若 时，节点通知网络NW_IDC的所有节点调整为未同步状态，与网络NW_IDD的节点完成同步获取过程；

若 时，同步网络生存时间短的网络，将其所有节点调整为未同步状态，与另一个网络的节点完成同步获取过程，当两个同步网络生存时间相同，则随机将一个网络中的节点置为未同步状态；

若 时，节点ID_D通知网络NW_IDD的所有节点调整为未同步状态，与网络NW_IDC的节点完成同步获取过程。