自組織無(wú)線集群網(wǎng)絡(luò)層時(shí)間同步關(guān)鍵技術(shù)研究與驗(yàn)證.pdf

1、自組織無(wú)線集群網(wǎng)絡(luò)在軍事作戰(zhàn)、景區(qū)管理、活動(dòng)安保、機(jī)場(chǎng)指揮等特殊應(yīng)用場(chǎng)景中逐漸肩負(fù)起了覆蓋無(wú)線通信“最后一公里”的重任。同步、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間是自組織無(wú)線集群網(wǎng)有序工作的標(biāo)尺。現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議已經(jīng)覆蓋了層次和平面網(wǎng)絡(luò)、有中心和無(wú)中心網(wǎng)絡(luò)。有的協(xié)議在同步精度、收斂速度、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度或穩(wěn)定性等方面已有一定的研究深度。但是，對(duì)適用于既有有中心網(wǎng)絡(luò)又有無(wú)中心網(wǎng)絡(luò)的小型專網(wǎng)的時(shí)間同步協(xié)議的研究還不夠。
　　本文對(duì)適用于有中心和無(wú)中心混合存

2、在的小型自組織無(wú)線集群專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究和驗(yàn)證。首先，本文從自組織無(wú)線集群網(wǎng)絡(luò)概述到網(wǎng)絡(luò)層介紹并最終落實(shí)到網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)研究，分析了國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。然后，本文結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際對(duì)功能需求和性能約束做了細(xì)致的分析。接下來(lái)，本文設(shè)計(jì)了可行的網(wǎng)絡(luò)層時(shí)間同步協(xié)議和方案并在 FPGA芯片上進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。最后，本文對(duì)自組織網(wǎng)無(wú)線集群網(wǎng)絡(luò)層時(shí)間同步的實(shí)景測(cè)試進(jìn)行了分析。
　　(1)分析了網(wǎng)絡(luò)層時(shí)間同步的典型算法。論文在技術(shù)研

3、究現(xiàn)狀中對(duì)三種典型的時(shí)間同步算法的工作原理和處理流程進(jìn)行了分析，為后續(xù)的時(shí)間同步協(xié)議和實(shí)現(xiàn)方案設(shè)定了參照和對(duì)比的對(duì)象。
　　(2)設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)層時(shí)間同步的協(xié)議和實(shí)現(xiàn)方案。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)既包括以車載基站為中心的網(wǎng)絡(luò)，又包括只有移動(dòng)終端的無(wú)中心網(wǎng)絡(luò)。論文采用周期性單向延遲測(cè)量的網(wǎng)絡(luò)層時(shí)間同步方式，設(shè)計(jì)了移動(dòng)終端監(jiān)聽、直連通信和車載通信三種通信模式以及時(shí)間同步的詳細(xì)流程。論文對(duì)本地網(wǎng)絡(luò)層時(shí)間直除分頻獲得通信時(shí)隙，用求模運(yùn)算實(shí)現(xiàn)周期計(jì)數(shù)，用固定值

4、補(bǔ)償傳輸時(shí)延。
　　(3)完成了對(duì)網(wǎng)絡(luò)層時(shí)間同步方案的實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。論文關(guān)注模塊的設(shè)計(jì)原因、工作原理和處理流程，從通信設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)到系統(tǒng)接口再到時(shí)間同步子模塊論述了設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案。最終，論文分析了實(shí)現(xiàn)方案的實(shí)測(cè)結(jié)果。
　　論文將計(jì)時(shí)精度設(shè)計(jì)為125ns，同步誤差限定在50μs之內(nèi)，時(shí)隙周期設(shè)定為2.1875ms。經(jīng)過(guò)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景驗(yàn)證：時(shí)隙平均時(shí)長(zhǎng)2.1875ms，波動(dòng)方差0.992ns。時(shí)間同步誤差小于35μs。時(shí)間同步用時(shí)小于2