自組織無線集群網(wǎng)絡(luò)層時間同步關(guān)鍵技術(shù)研究與驗證.pdf

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

2、在的小型自組織無線集群專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)時間同步的關(guān)鍵技術(shù)進行了研究和驗證。首先，本文從自組織無線集群網(wǎng)絡(luò)概述到網(wǎng)絡(luò)層介紹并最終落實到網(wǎng)絡(luò)時間同步技術(shù)研究，分析了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。然后，本文結(jié)合項目實際對功能需求和性能約束做了細致的分析。接下來，本文設(shè)計了可行的網(wǎng)絡(luò)層時間同步協(xié)議和方案并在 FPGA芯片上進行了實現(xiàn)和驗證。最后，本文對自組織網(wǎng)無線集群網(wǎng)絡(luò)層時間同步的實景測試進行了分析。
　　(1)分析了網(wǎng)絡(luò)層時間同步的典型算法。論文在技術(shù)研

3、究現(xiàn)狀中對三種典型的時間同步算法的工作原理和處理流程進行了分析，為后續(xù)的時間同步協(xié)議和實現(xiàn)方案設(shè)定了參照和對比的對象。
　　(2)設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)層時間同步的協(xié)議和實現(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)，又包括只有移動終端的無中心網(wǎng)絡(luò)。論文采用周期性單向延遲測量的網(wǎng)絡(luò)層時間同步方式，設(shè)計了移動終端監(jiān)聽、直連通信和車載通信三種通信模式以及時間同步的詳細流程。論文對本地網(wǎng)絡(luò)層時間直除分頻獲得通信時隙，用求模運算實現(xiàn)周期計數(shù)，用固定值

4、補償傳輸時延。
　　(3)完成了對網(wǎng)絡(luò)層時間同步方案的實現(xiàn)和驗證。論文關(guān)注模塊的設(shè)計原因、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)接口再到時間同步子模塊論述了設(shè)計的實現(xiàn)方案。最終，論文分析了實現(xiàn)方案的實測結(jié)果。
　　論文將計時精度設(shè)計為125ns，同步誤差限定在50μs之內(nèi)，時隙周期設(shè)定為2.1875ms。經(jīng)過現(xiàn)實場景驗證：時隙平均時長2.1875ms，波動方差0.992ns。時間同步誤差小于35μs。時間同步用時小于2