第３ ７ 卷第５期２０ １０ 年５月計(jì)算機(jī)科學(xué)Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｅ ｒＳ ｃ ｉｅ ｎ ｃ ｅＶ ０ １． ３７ Ｎ ｏ ． ５Ｍ ａ ｖ ２ ０ １０自組織網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步研究綜述王波１葉曉慧１趙玉亭２嚴(yán)雪麗１（ 海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院武漢４ ３０ ０ ３３）１（ 西北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院西安７ １０ ０ ６８ ）２摘要時(shí)鐘同步是自組織網(wǎng)絡(luò)研究的關(guān)鍵技術(shù)之一， 是多種網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。 對(duì)自組織網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方法進(jìn)行綜述， 依據(jù)同步原理對(duì)現(xiàn)有自組織網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方法進(jìn)行分類， 并從可擴(kuò)展性、 網(wǎng)絡(luò)開銷、 同步精度等方面對(duì)不同類別中具有代表性的時(shí)鐘同步方法進(jìn)行比較和分析。 同時(shí)，根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（ Ｗ ｉｒｅｌｅｓｓＳ ｅ ｎ ｓｏ ｒＮ ｅｔｗ ｏ ｒ ｋ分組網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘同步方法分析， Ｗ Ｓ Ｎ ）和自組織網(wǎng)絡(luò)在時(shí)鐘同步方面的相似性， 列舉出一些自組織網(wǎng)絡(luò)可借鑒的Ｗ Ｓ Ｎ 時(shí)鐘同步方法。 最后根據(jù)自組織網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步技術(shù)面臨的新問題以及現(xiàn)有方法中的不足， 展望自組織網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步技術(shù)的進(jìn)一步研究方向。關(guān)鍵詞時(shí)鐘同步， 自組織網(wǎng)絡(luò)， 綜述， 主從同步， 互同步中圖法分類號(hào)Ｔ Ｐ ３９ ３文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼ＡＲ ｅ ｓｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｃ ｌｏ ｃ ｋＳ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｉｚ ａ ｔｉｏ ｎｏ ｆＡ ｄ Ｈ ｏ ｃＮ ｅ ｔｗ ｏ ｒ ｋ ｓ： ＡＳ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙＷ Ａ Ｎ Ｇ Ｂ ０ １Ｙ ＥＸ ｉａ ｏ － ｈ ｕ ｉｌＺ Ｈ Ａ ＯＹ ｕ － ｔ ｉｎ ｇ ＝ Ｙ Ａ ＮＸ ｕ ｅ－ ｌｉｌ（ Ｃ ｏ ｌｌｅ ｇ ｅｏ ｆ Ｅ ｌｅｃｔｒ ｏ ｎ ｉｃＥ ｎ ｇ ｉｎ ｅ ｅ ｒ ｉｎ ｇ ， Ｎ ａ ｖ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉｖ ｅ ｒ ｓｉｔｙｏ ｆＥ ｎ ｇ ｉｎ ｅｅｒｉｎ ｇ ， Ｗ ｕ ｈ ａ ｎ４ ３０ ０ ３３。
Ｃ ｈ ｉｎ ａ ）１（ Ｓ ｃｈ ｏ ｏ ｌｏ ｆＡ ｕ ｔｏ ｍ ａ ｔｉｏ ｎ ， Ｎ ｏ ｒ ｔｈ ｗ ｅ ｓｔｅ ｒ ｎ Ｐ ｏ ｌｙ ｔｅｃｈ ｎ ｉｃａ ｌ Ｕ ｎ ｉｖ ｅｒ ｓｉｔｙ ， Ｘ ｉ’ ａ ｎ ７ １０ ０ ６ ８ ， Ｃ ｈ ｉｎ ａ ）２Ａ ｂ ｓｔｒ ａ ｃ ｔＣ ｌｏ ｃ ｋｓｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｉｚ ａ ｔｉｏ ｎ ， ｏ ｎ ｅｏ ｆ ｔｈ ｅｋ ｅｙ ｔｅｃｈ ｎ ｏ ｌｏ ｇ ｉｅｓｉｎ ａ ｄ ｈ ｏ ｅｎ ｅｔｗ ｏ ｒｋ ｓ， ｉｓ ｔｈ ｅ ｂ ａ ｓｅ ｏ ｆ ｔｈ ｅｉｍ ｐ ｌｅ ｍ ｅ ｎ ｔａ ｔｉｏ ｎｏ ｆｓｏ ｍ ｅ ｎ ｅ ｔｗ ｏ ｒ ｋ ｆ ｕ ｎ ｃｔｉｏ ｎ ｓ． Ｔ ｈ ｉｓｓｕ ｒ ｖ ｅ ｙｇ ａ ｖ ｅａ ｌｌｏ ｖ ｅ ｒ ｖ ｉｅ ｗｏ ｆｐ ｏ ｐ ｕ ｌａ ｒｃｌｏ ｃｋｓｙ ｎ ｃｈ ｒｏ ｎ ｉｚａ ｔｉｏ ｎｍ ｅ ｔｈ ｏ ｄ ｓ ｏ ｆ ａ ｄ ｈ ｏ ｅ ｎ ｅｔｗ ｏ ｒｋ ｓ．Ｔ ｈ ｅ ｓｅｍ ｅ ｔｈ ｏ ｄ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｃｌａ ｓｓｉｆ ｉｅｄｂ ｙｓｏ ｍ ｅ ｄ ｉｆ ｆ ｅｒｅｎ ｔｐ ｒｉｎ ｃｉｐ ｌｅｓ． Ｔ ｈ ｅｎｔｈ ｅｓｃａ ｌａ ｂｉｌｉｔｙｏ ｆａ ｐ ｐ ｒ ｏ ａ ｃｈ ｅｓａ ｂ ｏ ｖ ｅ ｗ ａ ｓｃｏ ｍ ｐ ａ ｒｅｄａ ｎ ｄａ ｎ ａ ｌｙ ｚｅｄ 。
Ｓ Ｏｄ ｉｄ ｔｈ ｅ ｎ ｅ ｔｗ ｏ ｒ ｋ ｏ ｖ ｅ ｒ ｈ ｅ ａ ｄ ａ ｎ ｄｓｙ ｎ ｃｈ ｒｏ ｎ ｉｚａ ｔｉｏ ｎｅ 門∞ｒ ． Ｂ ｅ ｃ ａ ｕ ｓｅ ｏ ｆ ｔｈ ｅｓｉｍ ｉｌａ ｒｉｔｙｏ ｆ ｃｌｏ ｃｋｓｙ ｎ ｃｈ ｒｏ ｎ ｉｚａ ｔｉｏ ｎｍ ｅｔｈ ｏ ｄ ｓ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎｗ ｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅ ｎ ｓｏ ｒ ｎ ｅ ｔｗ ｏ ｒ ｋ ｓ（ Ｗ Ｓ Ｎ ）ａ ｎ ｄ ａ ｄ ｈ ｏ ｅ ｎ ｅ ｔｗ ｏ ｒ ｋ ｓ， ｓｏ ｍ ｅ ｃｌｏ ｃｋｓｙ ｎ ｃｈ ｒ ｏ ｎ ｉｚ ａ ｔｉｏ ｎｍ ｅ ｔｈ ｏ ｄ ｓ ｏ ｆ Ｗ Ｓ Ｎｗ ｅ ｒ ｅｐ ｒｏ ｐ ｏ ｓｅｄｔｏ ｂ ｅ ｕ ｓｅｄ ｆ ｏ ｒ ａ ｄ ｈ ｏ ｃ ｎ ｅ ｔｗ ｏ ｒ ｋ ｓ． Ａ ｔ ｌａ ｓｔ， ｓｏ ｍ ｅｄ ｅ ｖ ｅ ｌｏ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔｓｗ ｅ ｒ ｅ ｉｎ ｔｒｏ ｄ ｕ ｃｅｄ ， ｗ ｈ ｉｃｈｏ ｆ ｆ ｅｒｇ ｒ ｉｔ ｐｏ ｔｅｎｔｉａ ｌｆ ｏ ｒ ｔｈ ｅ ｎ ｅ ｗｃ ｏ ｍ ｉｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌｅ ｍ ｓｏ ｆ ｃｌｏ ｃｋｓｙｎｃｈ ｒｏ ｎｉｚａ ｔｉｏ ｎ．Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓＣ ｏ ｃ ｋｓｙ ｎ ｃｈ ｒ ｏ ｎ ｉｚ ａ ｔｉｏ ｎ ， Ａ ｄｈ ｏ ｃｎ ｅｔｗ ｏ ｒ ｋ ｓ， Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅｙ ， Ｍ ａ ｓｔｅｒ － ｓｌａ ｖ ｅ ｓｙ ｎ ｃｈ ｒｏ ｎ ｉｚａ ｔｉｏ ｎ ， Ｍ ｕ ｔｕ ａ ｌ ｓｙ ｎ ｃｈ ｒ ｏ ｎ ｉｚ ａ ｔｉｏ ｎ隨著科技的不斷發(fā)展， 人們對(duì)移動(dòng)通信需求不斷增加。
目前移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為兩種： 有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)和無基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。 有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)雖然性能穩(wěn)定可靠， 但需要預(yù)設(shè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施， 且通信覆蓋范圍受限， 因此難以應(yīng)用于搶險(xiǎn)救災(zāi)、 軍事領(lǐng)域、 野外作業(yè)等特殊場合。 為此， 需要利用無基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)， 一般也稱為自組織網(wǎng)絡(luò)（ ａ ｄｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)）。 ａ ｄ ｈ ｏ ｃ 網(wǎng)絡(luò)是一種不依賴預(yù)設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施而快速組建的臨時(shí)性網(wǎng)絡(luò)， 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)利用自身無線收發(fā)設(shè)備， 采用分布式控制方式進(jìn)行信息交換， 而且可借助中間節(jié)點(diǎn)中繼實(shí)現(xiàn)多跳通信， 因此也被稱為多跳網(wǎng)［ １］。 ａ ｄｂ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)由于自組織、 無中心、 多跳等特點(diǎn)，使其具備了組網(wǎng)便捷、 抗毀性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)， 因此受到廣泛關(guān)注。作為ａ ｄｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的關(guān)鍵問題之一， 時(shí)鐘同步是完成多址接入、 功率控制、 同步跳頻、 數(shù)據(jù)聚合等功能的核心技術(shù)［ ２］。 ａ ｄｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)時(shí)間由節(jié)點(diǎn)內(nèi)部硬件時(shí)鐘決定，由于制作工藝、 外界環(huán)境等原因， 每個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘單位時(shí)間內(nèi)表示的時(shí)間長度不一定相同， 即存在時(shí)間漂移。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行一段時(shí)間后， 節(jié)點(diǎn)間就會(huì)產(chǎn)生一定的時(shí)間偏差， 因此需要對(duì)時(shí)鐘同步問題開展研究。 同時(shí)， ａ ｄ ｈ ｏ ｅ網(wǎng)絡(luò)在不同應(yīng)用環(huán)境下具有不同的時(shí)鐘同步要求， 沒有任何一種同步方法能適用于各種應(yīng)用場景。
即便某些方法可應(yīng)用于多個(gè)場景， 其同步性能也無法在多個(gè)場景下同時(shí)達(dá)到最優(yōu)。本文首先對(duì)現(xiàn)有的ａ ｄｈ ｏ ｅ網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方法進(jìn)行分類，并分析影響時(shí)鐘同步精度的主要因素； 其次分別對(duì)不同類別的時(shí)鐘同步方法進(jìn)行比較， 分析其優(yōu)缺點(diǎn)和適用場景； 最后提出ａ ｄｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方法應(yīng)具備的主要性能以及今后的研究方向。１ａ ｄｈ ｏ ｅ網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方法分類時(shí)鐘同步在ａ ｄ ｈ ｏ ｅ 網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著重要作用。 在采用Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ８ ０ ２． １１標(biāo)準(zhǔn)的ａ ｄ ｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)中， 節(jié)點(diǎn)通過休眠和喚醒狀態(tài)的輪換達(dá)到節(jié)約能量的目的， 實(shí)現(xiàn)這一功能需要節(jié)點(diǎn)在時(shí)鐘同步的基礎(chǔ)上相互協(xié)作［ ｝叼； 對(duì)采用Ｔ Ｄ Ｍ Ａ 接入方式的ａ ｄｈ ｏ ｅ網(wǎng)絡(luò)， 時(shí)鐘同步是實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)時(shí)隙對(duì)齊和數(shù)據(jù)無沖突發(fā)送的前提睜陽； 作為ａ ｄ ｈ ｏ ｅ網(wǎng)絡(luò)的一種特殊形式， 傳感器網(wǎng)絡(luò)也到稿日期： ２０ ０ ９ － ０ ６—１５返修日期： ２０ ０ ９ － ０ ９ —１５王波（ １９ ８ ０ 一）， 男， 博士生， 主要研究方向?yàn)椋?ｄ ｈｏｃ網(wǎng)絡(luò)， Ｅ － ｍ ａｉｌ： ｗ ａｎｇ ａｉｒｌ９８０＠ ｙａｈｏｏ． ｅｏｎｌ． ｃａ； 葉曉慧（ １９６２一）， 男， 教授， 博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)閭鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)、 移動(dòng)通信、 故障診斷； 趙玉亭（ １９ ７ ７ 一）分組網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘同步方法分析， 男， 博士， 主要研究方向?yàn)椋?ｄ ｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)； 嚴(yán)雪麗（ １９ ７ ８ 一）， 女， 博士生， 主要研究方向?yàn)閭鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)。
?３０ ?萬方數(shù)據(jù)需要進(jìn)行時(shí)鐘同步睜” ］。 由于時(shí)鐘同步在ａ ｄ ｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)中的重要作用， 研究人員展開了大量工作并得出多了種時(shí)鐘同步方法。 雖然目前ａ ｄｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方法較多， 但根據(jù)其同步原理可將同步方法主要分為兩類： 主從同步和互同步。１． １主從同步主從同步的主要思想是網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的時(shí)間與主控節(jié)點(diǎn)（ 時(shí)間參考節(jié)點(diǎn)）保持同步。 首先在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中選取主控節(jié)點(diǎn)， 隨后主控節(jié)點(diǎn)廣播帶有自身時(shí)間信息的分組。 所有收到分組的節(jié)點(diǎn)在獲取主控節(jié)點(diǎn)時(shí)間信息后與其保持同步。 對(duì)于采用主從同步的不同時(shí)鐘同步方法， 其區(qū)別主要在于對(duì)主控節(jié)點(diǎn)的選取和維護(hù)方法的不同［ １“盯。 此類方法存在兩個(gè)缺點(diǎn)： 一是依賴主控節(jié)點(diǎn)， 當(dāng)主控節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變化或離開網(wǎng)絡(luò)時(shí)， 對(duì)網(wǎng)絡(luò)同步性能影響較大； 二是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大、 跳數(shù)較多時(shí)， 遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)的同步精度受累積誤差的影響較大。 因此， 主從同步更適合于靜態(tài)拓?fù)浠蛲負(fù)渥兓^慢的小型網(wǎng)絡(luò)。 但如果能對(duì)遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)采取一定的時(shí)間補(bǔ)償措施［ １７ １， 此類方法也可在一定條件下應(yīng)用于大型網(wǎng)絡(luò)。１． ２互同步互同步是一種分布式同步方法， 其主要思想是網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)依據(jù)彼此的時(shí)間信息進(jìn)行時(shí)鐘調(diào)節(jié)， 而不依賴于某個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)。
互同步方法無需選取主控節(jié)點(diǎn)， 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都廣播帶有自身時(shí)間信息的分組， 當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到鄰節(jié)點(diǎn)的時(shí)間信息后，根據(jù)彼此的時(shí)間偏差調(diào)節(jié)時(shí)鐘， 最終實(shí)現(xiàn)同步。 采用互同步的不同時(shí)鐘同步方法， 其主要區(qū)別在于節(jié)點(diǎn)廣播時(shí)間信息的方式以及對(duì)鄰節(jié)點(diǎn)時(shí)間信息的處理方式的不同［ ２’ １乳” ］。 互同步由于不受主控節(jié)點(diǎn)限制， 因此更適合于移動(dòng)多跳網(wǎng)絡(luò)。 但此類方法需要存儲(chǔ)和處理大量鄰節(jié)點(diǎn)時(shí)間信息， 因此對(duì)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)計(jì)算能力要求較高。 此外， 雖然互同步方法相比于主從同步具有更多優(yōu)點(diǎn)， 但對(duì)于小型靜態(tài)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)， 主從同步方法卻比互同步方法具有更快的收斂速度和更高的同步精度。２ 影晌ａ ｄｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步精度的主要因素從上述對(duì)ａ ｄ ｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方法的分類可以發(fā)現(xiàn)， 任何一種同步方法都需要傳遞包含時(shí)間信息的分組。 分組的收發(fā)和處理過程如圖１所示。廠ＩＩ記錄時(shí)鐘調(diào)節(jié)時(shí)鐘ｔ０形威包詈肘同信息分組０獲取時(shí)同信患ｔＩ等待發(fā)送?Ｉ處理分組圖１時(shí)間信息分組處理過程發(fā)送節(jié)點(diǎn)在記錄時(shí)間信息后， 需要對(duì)時(shí)間信息進(jìn)行處理后才能發(fā)送， 而接收節(jié)點(diǎn)同樣需要對(duì)收到的分組處理后才能獲取發(fā)送節(jié)點(diǎn)的時(shí)間信息。 因此， 從發(fā)送節(jié)點(diǎn)記錄時(shí)間信息到接收節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間調(diào)節(jié)， 整個(gè)過程必然存在一定的延時(shí)。
具體來說主要包括以下４ 個(gè)方面。１）發(fā)送處理延時(shí)： 發(fā)送節(jié)點(diǎn)記錄時(shí)間信息后， 將時(shí)間信‘息寫入規(guī)定格式的數(shù)據(jù)分組中并將數(shù)據(jù)分組傳遞到鏈路層所需的時(shí)間；２）等待發(fā)送延時(shí)： 時(shí)間信息分組根據(jù)當(dāng)前鏈路閑忙， 在鏈路層等待發(fā)送所需的時(shí)間；３）傳輸延時(shí)： 分組在收發(fā)節(jié)點(diǎn)間傳輸所需的時(shí)間；４ ）接收處理延時(shí)： 接收節(jié)點(diǎn)收到時(shí)間信息后， 從分組中還原時(shí)間信息并調(diào)節(jié)時(shí)鐘所需的時(shí)間。上述４ 種延時(shí)是影響兩個(gè)收發(fā)節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘同步精度的主要因素， 而整個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步的過程又是網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)對(duì)時(shí)間信息分組進(jìn)行發(fā)送和接收的過程， 因此其同步精度也必將受到這４ 種延時(shí)的影響。３ａ ｄｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方法本節(jié)首先分析傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步與ａ ｄ ｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方法的不同之處， 其次分別對(duì)采用主從同步和互同步的時(shí)鐘同步方法進(jìn)行分析比較， 最后， 提出一些無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方法中可借鑒之處。３． １傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步與ａ ｄ ｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步的區(qū)別傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方法主要有Ｎ Ｔ Ｐ （ ｎ ｅ ｔｗ ｏ ｒ ｋｔｉｍ ｅｐ ｒ ｏ －ｔｏ ｃ０ １）［ ２０ ］和Ｇ Ｐ Ｓ （ ｇ ｌｏ ｂ ａ ｌ ｐ ｏ ｓｉｔｉｏ ｎｓｙ ｓｔｅｍ ）Ｅ ２１，２２］兩種。
Ｎ Ｔ Ｐ 是在Ｉｎ ｔｅｒ ｎ ｅｔ上廣泛使用的同步協(xié)議， 其針對(duì)結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的有線傳輸網(wǎng)絡(luò)而提出， 且需要在網(wǎng)絡(luò)中配置時(shí)間服務(wù)器， 因此不適用于ａ ｄ ｈ ｏ ｅ 網(wǎng)絡(luò)。 Ｇ Ｐ Ｓ 系統(tǒng)能夠以納秒級(jí)的精度與世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間保持同步， 足以滿足ａ ｄ ｈ ｏ ｅ網(wǎng)絡(luò)同步精度要求。但使用Ｇ Ｐ Ｓ 需要配置高成本接收機(jī)， 同時(shí)要確保接收機(jī)處在可接收多顆衛(wèi)星信號(hào)的位置， 這在一定程度上提高了ａ ｄｈ ｏ ｅ網(wǎng)絡(luò)使用成本和使用環(huán)境的要求。 此外， 軍事應(yīng)用中不能依賴Ｇ Ｐ Ｓ 作為可靠的時(shí)鐘同步工具， 因此該方法也不適用于ａ ｄｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)。３． ２采用主從同步的ａ ｄｈ ｏ ｅ網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方法早期解決ａ ｄｈ ｏ ｃ 網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步的方法是主從同步。 該方法主要借鑒已有的無線通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方法， 并在此基礎(chǔ)上結(jié)合ａ ｄｈ ｏ ｅ網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)進(jìn)行了一些改進(jìn)。 此外， 一些互同步方法也在一定程度上借鑒了主從同步方法的思想， 因此首先對(duì)主從同步方法進(jìn)行分析比較。Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ８ ０ ２． １１標(biāo)準(zhǔn)［ ２３］提出一種單跳ａ ｄｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘同步協(xié)議（ ＩＥ Ｅ Ｅ８ ０ ２． １１Ｔ Ｓ Ｆ ）。
協(xié)議中心思想是將網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)與時(shí)鐘最快節(jié)點(diǎn)同步， 每個(gè)節(jié)點(diǎn)判斷接收到的鄰節(jié)點(diǎn)時(shí)間信息。 若快于本站時(shí)間， 則將本站時(shí)間調(diào)整為鄰節(jié)點(diǎn)時(shí)間， 否則放棄時(shí)間信息分組。Ｌ ａ ｉ Ｔ ｅ ｎＨ 等對(duì)ＩＥ Ｅ Ｅ８ ０ ２． １１的同步性能進(jìn)行分析， 發(fā)現(xiàn)存在擴(kuò)展性差、 收斂速度慢、 只適用于單跳等問題。 為了提高同步性能， 先后提出Ａ Ｔ Ｓ Ｐ （ Ａ ｄ ａ ｐ ｔｉｖ ｅＴ ｉｍ ｅＳ ｙ ｎ ｃｈ ｒ ｏ ｎ ｉｚ ａ ｔｉｏ ｎＰ ｒ ｏ ｃ ｅ ｄ ｕ ｒ ｅ ）， Ｔ Ａ Ｔ Ｓ Ｐ （ Ｔ ｉｅ ｒ ｅ ｄＡ Ｔ Ｓ Ｐ ）， Ｓ Ａ Ｔ Ｓ Ｆ （ Ｓ ｅｌｆ － Ａ ｄ ｊｕ ｓｔｉｎ ｇＴ ｓＦ ）， Ｍ Ａ Ｔ Ｓ Ｆ （ Ｍ ｏ ｂ ｉｌｅ Ａ ｄ Ｈ ｏ ｃ Ｔ Ｓ Ｆ ）等多種同步方法［ １５’ １６矗４’ ２５１。 其中Ａ Ｔ Ｓ Ｐ 和Ｔ Ａ Ｔ Ｓ Ｐ 主要針對(duì)Ｔ Ｓ Ｆ 的擴(kuò)展性差和收斂速度慢的問題開展研究， 通過提高網(wǎng)絡(luò)中時(shí)鐘較快節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)間信息分組的優(yōu)先級(jí)來提高同步收斂速度和精度。 而Ｓ Ａ Ｔ Ｓ Ｆ 在進(jìn)一步提高同步精度的同時(shí)， 首次提出并解決了同步算法的兼容性問題。
Ｍ Ａ Ｔ Ｓ Ｆ 的不同之處在于它是一種多跳ａ ｄ ｈ ｏ ｅ 網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方法， 該方法結(jié)合了Ｔ Ａ Ｔ Ｓ Ｐ ， ＆ 盯Ｓ Ｆ 等方法的優(yōu)點(diǎn)， 并提出了有限時(shí)間調(diào)節(jié)等時(shí)鐘同步的新問題。Ｓ ｈ ｅ ｎＪａ ｎ ｇ － ｐ ｉｎ ｇ 等針對(duì)Ｔ Ｓ Ｆ ， Ａ Ｔ Ｓ Ｐ ， Ｔ Ａ Ｔ Ｓ Ｐ 等存在的問題， 提出～種多跳網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方法——Ａ Ｓ Ｐ （ Ａ ｕ ｔｏ ｍ ａ ｔｉｃＳ ｅｌｆ － Ｔ ｉｍ ｅ－ Ｃ ｏ ｒ ｒ ｅｃｔｉｎ ｇ Ｐ ｒ ｏ ｃｅｄ ｕ ｒ ｅ）［ 拍］。 Ａ Ｓ Ｐ 不但改進(jìn)了時(shí)鐘?３１?萬方數(shù)據(jù)較快節(jié)點(diǎn)分組發(fā)送優(yōu)先機(jī)制， 而且提出了一種時(shí)鐘自動(dòng)跟蹤方法， 利用該方法可在丟失時(shí)間同步信息后仍保持與時(shí)鐘較快節(jié)點(diǎn)的同步。 不足之處在于難以適應(yīng)高速變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹Ａ硗猓?文獻(xiàn)Ｉ－ ７ ， ２７ ３分別采用“近似最小連通域” 方法實(shí)現(xiàn)ａ ｄｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步。 該方法選取部分節(jié)點(diǎn)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的“近似最小連通域” ， 并規(guī)定只有連通域中的節(jié)點(diǎn)才能廣播系統(tǒng)同步信息， 從而減小網(wǎng)絡(luò)開銷。 但該方法需要對(duì)“類似最小連通域” 進(jìn)行維護(hù)， 并且遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)的同步精度受累積誤差的影響較大。
表１列出主從同步算法的性能比較。表１主從同步算法性能比較３． ３采用互同步的ａ ｄｈ ｏ ｅ網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方法由上一節(jié)的分析可知， 主從同步方法更多地適用于單跳ａ ｄｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)， 有些算法雖然也適用于多跳網(wǎng)絡(luò)， 但使用時(shí)受到一些條件的限制。 解決此類問題的最好方法是采用互同步的時(shí)鐘同步方法。在分析ＩＥ Ｅ Ｅ８ ０ ２． １１Ｔ Ｓ Ｆ 的性能時(shí)發(fā)現(xiàn)， 任意節(jié)點(diǎn)成功發(fā)送時(shí)間信息分組的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于給定節(jié)點(diǎn)［ １引。 如果任意節(jié)點(diǎn)發(fā)送的分組都能用于時(shí)鐘同步， 則同步性能必將大幅提升。 Ｃ ａ ｒｌｏ ｓＨＲ ｅｎ ｔｅｌ等正是借鑒這一思想， 提出一種全新的網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步算法Ｃ Ｓ － Ｍ Ｎ Ｓ Ｅ ２｜， 其原理如圖２所示。 該算法基于自動(dòng)控制原理， 利用任何一個(gè)成功接收的時(shí)間信息分組，在無需進(jìn)行任何參數(shù)估計(jì)和直接控制時(shí)鐘的情況下， 實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)點(diǎn)時(shí)間和頻率的自動(dòng)調(diào)節(jié)。％一ｎ咖（ ｆ）控制率ｓ（ ｆ）Ｔ本地時(shí)鐘１卜三！Ｌ釁ｌ（ｔ）＝ｆｌ，ｔ十Ｔ ， （ ０）ｌＣ Ｓ － Ｍ Ｎ Ｓ 算法原理圖’ 叫ｌ圖２該算法具有不依賴特殊節(jié)點(diǎn)、 無需參數(shù)估計(jì)、 網(wǎng)絡(luò)開銷小、 可同時(shí)解決入網(wǎng)同步和周期性同步問題等諸多優(yōu)點(diǎn)， 但算法的抗干擾性沒有得到驗(yàn)證， 并且在時(shí)鐘調(diào)節(jié)時(shí)沒有考慮分組的傳輸延時(shí)和處理延時(shí)。
Ｅ ｂ ｎ ｅ ｒＡ ｎ ｄ ｒ ｅ 等提出采用自相關(guān)方法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步［ ２８ １。 方法規(guī)定任何接收時(shí)間信息的節(jié)點(diǎn)可通過一組自相關(guān)序列與發(fā)送節(jié)點(diǎn)同步。 但算法的主要目的是用于實(shí)現(xiàn)局部同步， 并且算法是在時(shí)隙間存在保護(hù)間隔的情況下考慮同步問題的， 因此降低了對(duì)同步精度的要求。 Ｚ ｈ ｕＢ ｉｎ 等也提出利用自相關(guān)的方法實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步［ ｚ９ ３， 且算法適合多跳網(wǎng)絡(luò)的全網(wǎng)同步， 性能優(yōu)于前者， 但對(duì)算法的描述略顯簡單。Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇＷ ｅ ｎ 等針對(duì)采用ＩＥ Ｅ Ｅ８ ０ ２． １ｌ接口且基于Ｔ Ｄ －Ｍ Ａ 體制的ａ ｄ ｈ ｏ ｃ 網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步問題， 借鑒Ｒ Ｂ Ｓ 互同步算法， 實(shí)現(xiàn)了“無中心” 多跳ａ ｄｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)的精確同步［ １引。 算法分為節(jié)點(diǎn)選擇和時(shí)間調(diào)整兩個(gè)階段。 節(jié)點(diǎn)選擇階段借鑒Ｒ Ｂ Ｓ?３２ ．萬方數(shù)據(jù)算法確定下一階段發(fā)射節(jié)點(diǎn)， 時(shí)間調(diào)整階段利用收發(fā)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)相關(guān)時(shí)間信息進(jìn)行時(shí)鐘調(diào)節(jié)。 算法無需任何附加信息即可實(shí)現(xiàn)收發(fā)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘同步， 且同步精度可達(dá)到ｌＯ ｔＬ ｓ以內(nèi)。但算法具有很強(qiáng)的針對(duì)性， 因此適用范圍有限； 其次， 文章沒’ ，有分析算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓倪m應(yīng)性。
石江宏等提出了一種Ｔ Ｄ Ｍ Ａ 體制下ａ ｄｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)時(shí)隙互同步算法， 對(duì)算法的抗干擾性進(jìn)行了分析和驗(yàn)證， 并在此基礎(chǔ)上首次研究了消除干擾的時(shí)隙互同步方法［ １釓列。 方法針對(duì)３種不同干擾情況進(jìn)行逐一分析， 并提出解決方案。 方法中首次提出的同步算法的抗干擾性對(duì)提高和驗(yàn)證多跳ａ ｄｈ ｏ ｃ 網(wǎng)絡(luò)同步算法性能有一定借鑒作用。文獻(xiàn)［ － ３１－ ］首次利用螢火蟲同步發(fā)光原理研究了Ｕ Ｗ Ｂａ ｄｈ ｏ ｃ 網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘同步問題。 由于Ｕ Ｗ Ｂ 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的一些限制， Ｔ ｙ ｒｒｅｌｌ Ｍ ｅ ｘ ａ ｎ ｄ ｅ ｒ 等提出了用脈沖耦合振蕩器模擬螢火蟲的生理時(shí)鐘， 振蕩器之間通過接收彼此脈沖來調(diào)整振蕩周期， 最終實(shí)現(xiàn)同步［ ３２１。 表２列出了互同步算法的優(yōu)缺點(diǎn)比較。表２互同步算法優(yōu)缺點(diǎn)比較３． ４ 借鑒無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步的方法Ｗ Ｓ Ｎ 是ａ ｄｈ ｏ ｃ網(wǎng)絡(luò)的一種特殊形式。 兩種網(wǎng)絡(luò)雖然在功能、 規(guī)模、 節(jié)點(diǎn)能力等方面存在差異， 但在網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方面有很多相似之處， 例如兩種網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步算法都注重收斂速度、 可擴(kuò)展性、 精確度、 健壯性等指標(biāo)。 因此， Ｗ Ｓ Ｎ 時(shí)鐘同步算法中...