專利名稱：用于在通信裝置間進行同步和補償時鐘漂移的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及基于網(wǎng)格的通信網(wǎng)絡的通信裝置之間的同步和時鐘漂移校正。
背景技術：
無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network, WSN)已得到興趣和普及，用于自配置、相當不貴、并且對非常廣范圍的可能應用(例如能量控制、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)自動化等)有用。智能儀表網(wǎng)絡(Smart Meter Network, SMN)是這樣的無線傳感器網(wǎng)絡的應用例子。智能儀表通常是記錄給定時期間隔中的電能消耗并且通信該信息給用于監(jiān)測和收費目的的服務器的電表。智能儀表通常能夠接收來自中央系統(tǒng)的命令。智能儀表也用于其他數(shù) 據(jù)捕獲領域中并且也可以例如指測量天然氣或水消耗的裝置。在這樣的通信網(wǎng)絡中，期望通信裝置以同步方式動作。特別地，期望設立全局時鐘同步(global clock synchronization),即所有的通信裝置參考公共的時間參考。這意味著，當通信裝置之間的傳播時間段與當通信裝置的振蕩器不嚴格等效時，時鐘漂移從一個通信裝置出現(xiàn)到另一通信裝置。這一時鐘漂移需要被校正或補償。此外，兩個通信裝置之間的絕對時鐘定時(clock timing)也必須盡可能地對準。在無線傳感器網(wǎng)絡中并且因此在智能儀表網(wǎng)絡中，由于這些網(wǎng)絡的網(wǎng)狀結構，致使全局時鐘同步很復雜。實際上，典型地以自組織(ad hoc)方式形成這樣的通信網(wǎng)絡。因此，所有的通信裝置不能彼此直接通信或與主通信裝置直接通信，并且必須建立多跳(multi-hop)通信。通過使用這樣的無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多跳特性來進行全局時鐘同步是有可能的。一個主通信裝置定義為全局時鐘參考，然后建立以該主通信裝置為根的生成樹(spanningtree)。每個節(jié)點將自己與定義的生成樹中的其父節(jié)點同步并且補償探測到的與其父節(jié)點的時鐘漂移。然而，這一方式具有大的缺點。實際上，當無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡具有許多通信裝置時或當通信裝置之間的地理距離是幾百米或甚至千米量級時，同步信息的傳播時間顯著地高。這對于TDMA (時分多址)調度是特別地易損害的，這是因為TDMA調度要求隨跳數(shù)的增加和/或通信裝置之間的距離的增加而增加互通間隙的長度。這顯著減小了整體無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡有效帶寬以避免通信干擾。為了避免此傳播時間問題，可使用基于分布式一致性的同步(distributedconsensus-based synchronization)方式,其對于網(wǎng)絡拓撲改變也更具魯棒性。根據(jù)此方式，無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的所有裝置參與參考時鐘定時的確定。每個通信裝置通過在預定的時刻傳送同步信號來示出時鐘定時的自己的視角。由于一個通信裝置與另一通信裝置的時鐘定時視角不同(歸因于時鐘定時的未對準，其來源于不可忽略的傳播時間段和振蕩器性能中的差別)，所以在不同的時刻有效地進行傳送。每個通信裝置測量其自己的時鐘定時和由另一通信裝置示出的時鐘定時觀察之間的相對時差，并且因此調整其自己的時鐘定時。因此，通信裝置向大體上相同的時鐘定時收斂。然而，通信裝置向其收斂的時鐘定時可能受時鐘漂移(其可導致傳送頻移)的影響。此外，當每個群集(cluster)施加其自己的基于分布式一致性的同步但其中所有的群集共享相同的傳送資源(即TDMA型接入中的時間或FDMA(頻分多址)型接入中的頻率)時，基于分布式一致性的同步的這樣的漂移可能產(chǎn)生通信裝置的群集之間的干擾。前述未對準和時鐘漂移問題還可能發(fā)生在其他種類的網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡(例如長距離網(wǎng)狀光網(wǎng)絡或長距離網(wǎng)狀有線網(wǎng)絡)中。
期望克服前述問題，其發(fā)生在網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡中，并且更特別地發(fā)生在智能儀表的群集中。特別地，期望提供一種允許補償網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡中的時鐘漂移并提供精細的全局同步的方案。此外，期望提供一種允許補償形成共享相同的傳送資源的群集的網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡中的時鐘漂移并提供精細的全局同步的方案。
發(fā)明內(nèi)容
為了那個目的，本發(fā)明涉及一種用于在互連來形成網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多個通信裝置之間進行同步并且補償時鐘漂移的方法。該方法是這樣的除一個給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置進行第一基于分布式一致性的同步。另外該方法是這樣的所述給定通信裝置進行獲取至少從來源于第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出的第一校正信息；通過網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡傳送第一校正信息。此外該方法是這樣的除所述給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置還進行通過考慮到所傳送的第一校正信息而更新來源于第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時。從而除一個所謂的給定通信裝置以外的所有的通信裝置進行基于分布式一致性的同步。給定通信裝置不參與基于分布式一致性的同步但觀察其過程。為了進行精細的全局同步并且補償來源于通過所述給定通信裝置觀察的基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘之間的時鐘漂移，所述給定通信裝置獲取校正信息(所謂的第一校正信息)，并且遍及網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡廣播這一校正信息。由于基于分布式一致性的同步的過程的其觀察，其允許以校正信息為基礎來調整來源于基于分布式一致性的同步的時鐘定時，其還允許對準所有的通信裝置的時鐘定時。此允許確保時鐘定時到參考時鐘的對準。根據(jù)特定的特征，所述給定通信裝置從至少一個時鐘定時獲取第一校正信息，該至少一個時鐘定時從當進行第一基于分布式一致性的同步時接收自至少一個相應通信裝置的同步信號導出。從而僅以網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡中進行的基于分布式一致性的同步為基礎來補償時鐘漂移并且對準通信裝置的時鐘定時。根據(jù)特定的特征，所述給定通信裝置從服務器裝置獲取第一校正信息并且其中所述給定通信裝置進行從一個時鐘定時獲取本地校正信息，該一個時鐘定時從當進行基于分布式一致性的同步時接收自至少一個相應通信裝置的同步信號導出；傳送本地校正信息到服務器裝置。該方法是這樣的，服務器裝置連接到互連來形成相應網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多組通信裝置，所述服務器裝置進行從每個所述組的一個通信裝置接收本地校正信息；組合所接收的本地校正信息來獲取所述第一校正信息。
從而，由于所述服務器裝置的使用，通信裝置被同步成好像它們會屬于單個群集那樣并且不再存在群集間不同步。根據(jù)特定的特征，所述給定通信裝置與互連來形成至少一個其他相應網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的至少一組通信裝置互連，所述給定通信裝置進行從一個時鐘定時和參考時鐘獲取本地校正信息，該一個時鐘定時從當進行第一基于分布式一致性的同步時接收自至少一個相應通信裝置的同步信號導出；傳送本地校正信息到每個所述另一組的一個通信裝置；從每個所述另一組的所述通信裝置接收另一本地校正信息；組合所接收的本地校正信息來獲取所述第一校正信息。從而，由于每個網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡中的一個通信裝置的協(xié)作，通信裝置被同步成好像它們會屬于單個群集那樣并且不再存在群集間不同步而無需服務器節(jié)點的使用。
根據(jù)特定的特征，所述給定通信裝置與互連來形成多個相應其他網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多組通信裝置互連，通信裝置的集進行第二基于分布式一致性的同步，所述集通過每個所述其他網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的一個通信裝置而形成。該方法是這樣的所述給定通信裝置進行獲取至少從來源于第二基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出的第二校正信息；傳送第二校正信息到所述通信裝置的集。另外，該方法是這樣的所述通信裝置的集還進行通過考慮到所傳送的第二校正信息而更新來源于第二基于分布式一致性的同步的時鐘定時。從而建立兩級分布式基于一致性的算法。從而這樣的方法允許向參考時鐘定時(通過所述給定通信裝置定義)收斂。其避免實現(xiàn)在每個網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡上可用的同步參考時鐘，例如基于GPS (全球定位系統(tǒng))信令的同步參考時鐘等。根據(jù)特定的特征，所述給定通信裝置從至少一個時鐘定時和至少一個其他時鐘定時獲取第一校正信息，該至少一個時鐘定時從當進行第一基于分布式一致性的同步時接收自至少一個相應通信裝置的同步信號導出，該至少一個其他時鐘定時從當進行另一基于分布式一致性的同步時接收自所述至少一個相應通信裝置的其他同步信號導出。從而即使給定通信裝置不與另一網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的裝置共享參考時鐘定時，由于給定通信裝置可以觀察來源于所述另一基于分布式一致性的同步的時鐘定時，所以其可以使所有的基于分布式一致性的同步向相同的參考時鐘定時收斂。根據(jù)特定的特征，所述給定通信裝置從至少一個時鐘定時和至少一個其他時鐘定時調整參考時鐘定時，至少一個時鐘定時從當進行第一基于分布式一致性的同步時接收自所述至少一個相應通信裝置的同步信號導出，至少一個其他時鐘定時從當進行所述另一基于分布式一致性的同步時接收自所述至少一個相應通信裝置的其他同步信號導出。從而參考時鐘定時向時鐘定時收斂，其他裝置使用該時鐘定時進行所述另一基于分布式一致性的同步。本發(fā)明還涉及一種用于在互連來形成網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多個通信裝置之間進行同步和補償時鐘漂移的系統(tǒng)。該系統(tǒng)是這樣的除一個給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置包括用于進行第一基于分布式一致性的同步的組件。該系統(tǒng)還是這樣的所述給定通信裝置包括用于獲取至少從來源于第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出的第一校正信息的組件；用于通過網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡傳送第一校正信息的組件。此外該系統(tǒng)是這樣的除所述給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置還包括用于通過考慮到所傳送的第一校正信息而更新來源于第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時的組件。本發(fā)明還涉及一種用于在互連來形成網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多個通信裝置之間進行同步和補償時鐘漂移的方法。該方法是這樣的給定通信裝置進行獲取至少從來源于第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出的第一校正信息，第一基于分布式一致性的同步由除所述給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置進行；通過網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡傳送第一校正信息，所傳送的第一校正信息針對除所述給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置來更新來源于第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時。本發(fā)明還涉及一種用于在互連來形成網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多個通信裝置之間進行同步和補償時鐘漂移的通信裝置。所考慮的通信裝置是這樣的該通信裝置包括用于獲取至少從來源于第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出的第一校正信息的組件，第一基于分布式一致性的同步由除要求保護的通信裝置以外的所有的所述通信裝置進行；用于通過網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡傳送第一校正信息的組件，所傳送的第一校正信息針對除所述給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置來更新來源于第一基于分 布式一致性的同步的時鐘定時。本發(fā)明還涉及一種用于進行同步和補償時鐘漂移的方法，該方法由與互連來形成相應網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多組通信裝置連接的服務器裝置進行。該方法是這樣的所述服務器裝置進行從每個所述組的一個通信裝置接收本地校正信息，所述本地校正信息從一個時鐘定時和參考時鐘獲取，該一個時鐘定時從當進行第一基于分布式一致性的同步時接收自至少一個相應通信裝置的同步信號導出；組合所接收的本地校正信息來獲取第一校正信息；傳送第一校正信息到每個所述組的所述一個通信裝置，所傳送的第一校正信息針對每個所述組的所述一個通信裝置來允許更新來源于第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時。本發(fā)明還涉及一種用于進行同步和補償時鐘漂移的服務器裝置，服務器裝置針對連接到互連來形成相應網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多組通信裝置。服務器裝置是這樣的其包括用于從每個所述組的一個通信裝置接收本地校正信息的組件，所述本地校正信息從一個時鐘定時和參考時鐘獲取，一個時鐘定時從當進行第一基于分布式一致性的同步時接收自至少一個相應通信裝置的同步信號導出；用于組合所接收的本地校正信息來獲取第一校正信息的組件；用于傳送第一校正信息到每個所述組的所述一個通信裝置的組件，所傳送的第一校正信息針對每個所述組的所述一個通信裝置來允許更新來源于第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時。本發(fā)明還涉及一種用于在互連來形成網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多個通信裝置之間進行同步和補償時鐘漂移的方法。該方法是這樣的所考慮的通信裝置與除一個給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置協(xié)作來進行第一基于分布式一致性的同步；從所述給定通信裝置接收第一校正信息，所述第一校正信息至少從來源于第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出；通過考慮到已接收的第一校正信息而更新來源于第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時。本發(fā)明還涉及一種用于在互連來形成網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多個通信裝置之間進行同步和補償時鐘漂移的通信裝置。所考慮的通信裝置是這樣的通信裝置包括用于與除一個給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置協(xié)作來進行第一基于分布式一致性的同步的組件；用于從所述給定通信裝置接收第一校正信息的組件，所述第一校正信息至少從來源于第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出；用于通過考慮到已接收的第一校正信息而更新來源于第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時的組件。在至少一個實施例中，本發(fā)明還涉及一種計算機程序，該計算機程序可以從通信網(wǎng)絡下載和/或存儲在計算機可以讀取并且處理器可以運行的介質上。這一計算機程序包括當處理器運行所述程序時用于實現(xiàn)前述方法的指令。本發(fā)明還涉及一種信息存儲組件，存儲包括指令集的計算機程序，當計算機讀取并且處理器運行已存儲的信息時，處理器可以運行該指令集用于實現(xiàn)前述方法。由于與裝置、系統(tǒng)以及計算機程序相關的特征和優(yōu)勢與關于對應前述方法已提及的那些特征和優(yōu)勢是相同的，此處不重復它們。
從實施例的例子的以下描述的閱讀，本發(fā)明的特性將變得更清晰，所述描述參考附圖而產(chǎn)生，其中
圖I示意性地表示可實現(xiàn)本發(fā)明的通信網(wǎng)絡的第一架構；
圖2示意性地表示可實現(xiàn)本發(fā)明的通信網(wǎng)絡的第二架構；
圖3a示意性地表示圖I或圖2的通信網(wǎng)絡的集中器(concentrator)裝置的架構；
圖3b示意性地表示圖2的通信網(wǎng)絡的服務器裝置的架構；
圖4示意性地表示圖I或圖2的通信網(wǎng)絡的智能儀表的架構；
圖5示意性地表示用于進行同步和時鐘漂移補償?shù)乃惴ǎ撍惴ㄓ蓤DI或圖2的通信網(wǎng)絡的集中器裝置進行；
圖6示意性地表示用于進行同步和時鐘漂移補償?shù)乃惴ǎ撍惴ㄓ蓤DI或圖2的通信網(wǎng)絡的智能儀表進行；
圖7示意性地表示用于進行同步和時鐘漂移補償?shù)乃惴?，該算法由圖2的通信網(wǎng)絡的集中器裝置進行；
圖8示意性地表示用于進行同步和時鐘漂移補償?shù)乃惴?，該算法由圖2的通信網(wǎng)絡的服務器裝置進行；
圖9示意性地表示用于進行同步和時鐘漂移補償?shù)牧硪凰惴?，該算法由圖2的通信網(wǎng)絡的集中器裝置進行；
圖10示意性地表示用于進行同步和時鐘漂移補償?shù)挠忠凰惴?，該算法由圖2的通信網(wǎng)絡的集中器裝置進行；
圖11示意性地表示用于進行同步和時鐘漂移補償?shù)挠忠凰惴?，該算法由圖2的通信網(wǎng)絡的集中器裝置進行；
圖12示意性地表示用于進行同步和時鐘漂移補償?shù)牧硪凰惴?，該算法由圖2的通信網(wǎng)絡的智能儀表進行；
圖13示意性地表示用于進行同步和時鐘漂移補償?shù)挠忠凰惴?，該算法由圖2的通信網(wǎng)絡的集中器裝置進行。
具體實施例方式盡管以下描述在智能儀表的無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的部署的范圍中詳述本發(fā)明，但在下文中詳述的原理可類似地應用在其他種類的無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的部署中。例如，在下文中詳述的原理可類似地應用在飛蜂窩(femtocell)的部署(即典型地設計用于在家庭或小型辦公室中的使用的蜂窩基站的部署)中，其允許服務提供商延伸入戶服務覆蓋，尤其當接入會被限制或不可用時。在該情況下，為了進行同步，蜂窩基站適應于彼此無線通信。此外，盡管以下描述在無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的部署的范圍中詳述本發(fā)明，但在下文中詳述的原理可類似地應用在其他種類的網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的部署中。例如，在下文中詳述的原理可類似地應用在光網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡或有線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的部署中。圖I示意性地表示可實現(xiàn)本發(fā)明的通信網(wǎng)絡100的第一架構。通信網(wǎng)絡100是包括智能儀表(也稱作智能計量裝置)的集和集中器裝置110的網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡。在圖I中示出六個智能儀表120i，其中i = a，b，…，g。不同的多個智能儀 表可呈現(xiàn)在通信網(wǎng)絡100中。通信網(wǎng)絡100也稱作群集。通信網(wǎng)絡100的裝置優(yōu)選使用半雙工無線通信。然而通信網(wǎng)絡100的裝置可使用全雙工無線通信。這樣的無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡特別地適應于以自組織方式的智能儀表的部署。為了限制功耗和輻射，通信網(wǎng)絡100中的裝置不能與通信網(wǎng)絡100中的任何其他裝置直接通信。通信網(wǎng)絡100的每個裝置通常只能夠與通信網(wǎng)絡100中的少數(shù)其他裝置直接通信。這意味著，對于這些少數(shù)其他裝置，傳送信號強度被認為充分高的(例如超出預定的閾值)，用于交換同步信號、消息和更一般的數(shù)據(jù)。網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100的每個裝置因此能夠與網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100的至少一個其他裝置
直接通信。共同直接通信的網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100的兩個裝置是相鄰裝置。更一般地，相鄰裝置是可以在基于分布式一致性的同步(如下文中詳述)的范圍中交換同步信號的裝置。網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100的任何一對裝置可以直接或間接地(即經(jīng)由網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100的至少一個其他裝置)共同通信。更特別地，每個智能儀表120i (其中i = a，b，…，g)可以與集中器裝置110直接或間接地通信。在圖I中，通過有關裝置之間的相應直線來圖示地表示可能的直接通信。例如集中器裝置Iio具有兩個相鄰裝置，它們是智能儀表120a、120b ;智能儀表120a具有兩個相鄰裝置，它們是智能儀表120c和集中器裝置110 ;并且智能儀表120b具有三個相鄰裝置，它們是智能儀表120c、120d以及集中器裝置110。圖I圖示地示出在網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100中的其他可能的直接通信，但本文不另外詳述它們。優(yōu)選使用TDMA進行網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100中的通信。還可以使用FDMA或CDMA(碼分多址)進行網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100中的通信。無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100中的通信根據(jù)傳送周期來調度。無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100的所有的裝置將理想地共享公共的參考時鐘定時。然而，由于通信裝置之間的不可忽略的傳播時間段并且當通信裝置具有不完全相同的內(nèi)部振蕩器時，每個通信裝置具有其自己的時鐘定時，即定義傳送周期的時鐘定時的其自己的視角。
此外，即使在給定群集中使用基于分布式一致性的算法，圍繞通信裝置也可能發(fā)生干擾。下文中關于圖5和圖6的描述特別地針對解決這一問題。圖2示意性地表示可實現(xiàn)本發(fā)明的通信網(wǎng)絡200的第二架構。通信網(wǎng)絡200包括服務器裝置230和一組集中器裝置。在圖2中示出三個集中器裝置110m，其中m = a，b或C。不同的多個集中器裝置可呈現(xiàn)在通信網(wǎng)絡200中。每個集中器裝置IlOm與服務器裝置230通信。優(yōu)選使用因特網(wǎng)協(xié)議(IP)進行集中器裝置IlOm和服務器裝置230之間的通信，如RFC791規(guī)格詳述的，并且可為有線或無線。集中器裝置IlOm可彼此通信，也優(yōu)選使用因特網(wǎng)協(xié)議。
每個集中器裝置IlOm是群集IOOm的一部分，其中m = a，b或c，群集IOOm對應于圖I中示出的網(wǎng)狀無線通信網(wǎng)絡100。集中器裝置IIOm起到服務器裝置230和所述集中器裝置IlOm分別屬于的相應群集IOOm的智能儀表之間的網(wǎng)關的作用。在圖2中示出的架構中，每個智能儀表僅屬于一個群集并且經(jīng)由單個集中器裝置IlOm與服務器裝置230通信。在圖2中示出的架構中，群集IOOm (其是網(wǎng)狀型)使用星型拓撲網(wǎng)絡經(jīng)由相應集中器裝置IlOm連接到服務器裝置230。服務器裝置230收集經(jīng)由集中器裝置IlOm通過智能儀表提供的數(shù)據(jù)并且處理已收集的數(shù)據(jù)，例如用于統(tǒng)計和/或監(jiān)測和/或收費目的。服務器裝置230還可以經(jīng)由集中器裝置IlOm傳送命令到任何智能儀表。這樣的命令例如用于請求來自智能儀表的報告，用于指示通過智能儀表監(jiān)測的系統(tǒng)的關機，用于提供軟件更新給智能儀表，等等。在圖2中示出的架構中，可以注意到給定群集中的至少一個智能儀表可從另一群集中的至少一個其他智能儀表接收同步信號。在此情況下，所考慮的智能儀表被認為是相鄰裝置，即使它們不屬于相同的群集。因此可不考慮智能儀表，在基于分布式一致性的同步的實現(xiàn)中，從屬于不同群集的智能儀表接收同步信號，好像從屬于相同的群集的智能儀表接收同步信號那樣。如關于圖I已提及的，考慮到通信裝置之間的傳播時間段是不可忽略的并且通信裝置具有不完全相同的內(nèi)部振蕩器，每個通信裝置具有其自己的時鐘定時，即定義傳送周期的時鐘定時的其自己的視角。此外，即使在給定群集中使用基于分布式一致性的算法，由于群集間的時鐘漂移可能發(fā)生干擾。下文中關于圖7到圖13的描述特別地針對解決這一問題。圖3a示意性地表示集中器裝置110的架構。參考圖2，集中器裝置110可對應于任何集中器裝置IlOm,其中m = a, b或C。根據(jù)所示出的架構，集中器裝置110包括通過通信總線306互連的以下部件處理器、微處理器、微控制器或CPU (中央處理單元)300 ；RAM (隨機訪問存儲器)301 ；R0M (只讀存儲器)302 ；SD (安全數(shù)字)讀卡器303、或適應于讀取存儲在存儲組件上的信息的任何其他裝置；第一通信接口 304和第二通信接口 305。第一通信接口 304允許集中器裝置110與網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100中的相鄰智能儀表無
線通信。第二通信接口 305允許集中器裝置110與服務器230通信。CPU 300能夠執(zhí)行從ROM 302或從外部存儲器(例如SD卡)加載到RAM 301的指令。在集中器裝置Iio已經(jīng)通電之后，CPU 300能夠從RAM 301讀取指令并且執(zhí)行這些指令。指令形成引起CPU 300進行在下文中關于圖5、7、9、10、11、以及13描述的算法的一些或所有的步驟的一個計算機程序。在下文中關于圖5、7、9、10、11、以及13描述的算法的任何以及所有的步驟可通過可編程計算機器(例如PC (個人計算機)、DSP (數(shù)字信號處理器)或微控制器)的指令集或程序的執(zhí)行而用軟件實現(xiàn)；或可通過機器或專用部件(例如FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)或ASIC(專用集成電路))而用硬件實現(xiàn)。圖3b示意性地表示服務器裝置230的架構。根據(jù)所示出的架構，服務器裝置230包括通過通信總線316互連的以下部件處理器、微處理器、微控制器或CPU 310 ；RAM 311 ；R0M 312 ；HDD (硬盤驅動)313、或適應于讀取存儲在存儲組件上的信息的任何其他裝置；通信接口 314。通信接口 314允許服務器裝置230與集中器裝置110a、110b、IlOc通信。 CPU 310能夠執(zhí)行從ROM 312或從外部存儲器(例如HDD 313)加載到RAM 311的指令。在服務器裝置230已經(jīng)通電之后，CPU 310能夠從RAM 311讀取指令并且執(zhí)行這些指令。指令形成引起CPU 310進行在下文中關于圖8描述的算法的一些或所有的步驟的一個計算機程序。在下文中關于圖8描述的算法的任何以及所有的步驟可通過可編程計算機器(例如PC、DSP或微控制器)的指令集或程序的執(zhí)行而用軟件實現(xiàn)；或可通過機器或專用部件(例如FPGA或ASIC)而用硬件實現(xiàn)。圖4示意性地表示智能儀表120的架構。參考圖1，智能儀表120對應于任何智能儀表120i,其中i = a, b,…，g。根據(jù)所示出的架構，智能儀表120包括通過通信總線406互連的以下部件處理器、微處理器、微控制器或CPU 400 ；RAM 401 ;ROM 402 ;SD讀卡器403、或適應于讀取存儲在存儲組件上的信息的任何其他裝置；通信接口 404 ;以及計量接口 405。第一通信接口 404允許智能儀表120與無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100或通信網(wǎng)絡200中的任何相鄰裝置無線通信，所述相鄰裝置是集中器裝置或另一智能儀表。計量接口 405允許智能儀表120進行監(jiān)測、測量以及數(shù)據(jù)捕獲，例如電或水消耗數(shù)據(jù)。計量接口 405允許智能儀表120傳送命令到所監(jiān)測的系統(tǒng)。CPU 400能夠執(zhí)行從ROM 402或從外部存儲器(例如SD卡)加載到RAM 401的指令。在智能儀表裝置120已經(jīng)通電之后，CPU 400能夠從RAM 401讀取指令并且執(zhí)行這些指令。指令形成引起CPU 400進行在下文中關于圖6和圖12描述的算法的一些或所有的步驟的一個計算機程序。在下文中關于圖6和圖12描述的算法的任何以及所有的步驟可通過可編程計算機器(例如PC、DSP或微控制器)的指令集或程序的執(zhí)行而用軟件實現(xiàn)；或可通過機器或專用部件(例如FPGA或ASIC)而用硬件實現(xiàn)。圖5示意性地表示用于進行同步和時鐘漂移補償?shù)乃惴ǎ撍惴ㄓ杉衅餮b置110來進行。優(yōu)選在預定的時間段的基礎上重復圖5的算法。在步驟S501中，集中器裝置110從其相鄰裝置(即智能儀表120a和120b)接收同步信號。這些同步信號在通過智能儀表120i (其中i = a，b，…，g)進行的基于分布式一致性的同步期間傳送，如下文中關于圖6詳述的。這些同步信號允許集中器裝置110確定來源于由智能儀表120i進行的基于分布式一致性的同步的時鐘定時?？梢宰⒁獾郊衅餮b置110所做的該觀察受智能儀表120a、120b以及集中器裝置110之間的傳播延遲的影響。換句話說，集中器裝置110觀察由智能儀表120i進行的基于分布式一致性的同步的過程，通過如下表達測量定時未對準
rJiH-I + eJ + tOJ — kn-i
其中集中器裝置110具有索引O并且其中η是算法的所考慮的迭代的索引；
并且其中
是在算法的迭代n-ι處第j個通信裝置的時鐘定時，即從集中器裝置110的觀點智能儀表120a、120b中的一個所考慮的智能儀表；
是第j個通信裝置的時鐘漂移；
To1,-是集中器裝置110和第j個通信裝置之間的傳播延遲。在隨后的步驟S502中，集中器裝置110確定來源于通過智能儀表120i進行的基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的相對時鐘定時差別。參考時鐘定時優(yōu)選從集中器裝置110的內(nèi)部時鐘導出，但還可以從外部時鐘導出。在隨后的步驟S503中，集中器裝置110獲取由智能儀表使用的校正信息以補償來源于基于分布式一致性的同步的時鐘漂移并且確保同步。校正信息至少從來源于基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出。更特別地，在圖I的無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100的范圍中，集中器裝置110從所確定的時鐘定時差別來確定由智能儀表使用的校正信息，以補償來源于基于分布式一致性的同步的時鐘漂移。此外，如關于圖7到圖13在下文的其他實施例中詳述的，在圖2的無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡200的范圍中，集中器裝置獲取從來源于群集100a、100b、IOOc的基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出的校正信息。時鐘定時差別與相鄰智能儀表的組合可如下表達
to,H : fO1H-I + T + / ({w e η (O), J1--I + €j + T0J -
其中
T是算法的兩個迭代之間的參考時間段；
Λ (0)是在算法的迭代η處集中器裝置110從其接收同步信號的相鄰裝置的索引集，即智能儀表120a和/或智能儀表120b ；
{￥/ e flK(0), + ε} + t0J — 是在算法的迭代n處由集中器裝置110確定的相對時鐘定時差別集；
f( .)是組合函數(shù)，其可定義為
1 Ji_
\ I Sk'
= —
τη = ι可以注意到，當集中器裝置110提供參考時鐘定時時然后通過下式確定對應于校正信息的校正值ξτι
η =- %,n — tQ1H-I — T換句話說，校正信息是校正值或表示校正值的信息或在算法的幾個迭代上確定的校正值的過濾值或表示這樣的過濾值的信息。在下文中讓我們指代ξ對應于無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100中傳播的值的校正值。
在隨后的步驟S504中，集中器裝置110遍及無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100傳送校正信息。換句話說，考慮到圖I中示出的無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100，集中器裝置110傳送校正信息到其相鄰裝置，即智能儀表120a和120b。智能儀表120a和120b然后中繼校正信息到除集中器裝置110以外的它們相應相鄰裝置，即智能儀表120c和120d等。另外關于圖6在下文中詳述校正信息的中繼。圖6示意性地表示用于進行同步和時鐘漂移補償?shù)乃惴?，該算法由智能儀表120來進行。圖6中示出的算法結合圖5中示出的算法來進行。圖6中示出的算法還可以結合圖7和圖8中示出的算法、或結合圖9中示出的算法來進行。優(yōu)選在預定的時間段的基礎上重復圖6的算法。在步驟S600中，智能儀表120結合無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100的其他智能儀表來進行基于分布式一致性的同步。智能儀表通過傳送同步信號來示出時鐘定時的它們自己的視角。期望在預定的時刻傳送同步信號。由于一個通信裝置與另一通信裝置的時鐘定時視角不同，所以在不同的時刻傳送同步信號；并且，由于通信裝置之間的傳播時間段，所以在另一些不同的時刻接收同步信號?；诜植际揭恢滦缘耐降哪康氖怯糜谥悄軆x表向時鐘定時的相同視角收斂。為此，每個智能儀表組合時鐘定時的其自己的視角和由其相鄰裝置示出的時鐘定時的觀察。通過以此方式根據(jù)其他時鐘定時來調整智能儀表的自己的時鐘定時，實現(xiàn)更好的同步。這允許例如減少內(nèi)部通信間隙，因此增加網(wǎng)絡流量，或例如限制TDM通信中的干擾或通過使用低等待多跳中繼協(xié)議允許無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100中的等待減小。通過步驟S601到S606在圖6中示意性地表示的算法中詳述步驟S600。在步驟S601中，當通信裝置使用半雙工通信時，智能儀表120選擇傳送模式或接收模式；另外，當通信裝置使用全雙工通信時，并行進行信號的傳送和信號的接收?？呻S機地進行傳送模式和接收模式之間的選擇。在變形方式中，可根據(jù)預定的序列做出傳送模式和接收模式之間的選擇。在隨后的步驟S602中，檢查是否選擇傳送模式或接收模式。若選擇傳送模式，則進行步驟S603 ;否則，進行步驟S604。在步驟S603中，智能儀表120傳送同步信號到無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100中的其相鄰裝置。同步信號是預定的形狀和/或內(nèi)容的信號，具有自相關和互相關特性。所傳送的同步信號與智能儀表120的時鐘定時對準。換句話說，期望智能儀表120在根據(jù)參考時鐘定時定義的給定時刻傳送同步信號。通過基于分布式一致性的同步的結果驅動智能儀表120并且通過其自己的振蕩器較不重要地驅動智能儀表120，它在根據(jù)其自己的時鐘定時定義的時刻(而不是在給定時刻)傳送同步信號。此外，通信裝置之間的傳播時間段增加了根據(jù)參考時鐘定時定義的給定時刻和有效地接收同步信號的時刻之間的差另O。因此為了允許通信裝置傳送同步信號而定義同步時期，同步時期對應于給定時刻周圍的空白以考慮可能的時鐘漂移，其中時鐘漂移是由于來源于基于分布式一致性的同步的未對準，由于傳播時間段并且由于智能儀表的振蕩器性能中的公差。一旦進行步驟S603，算法結束。在步驟S604中，智能儀表120從其相鄰裝置中的至少一個接收同步信號。這些同步信號是當它們進行步驟S603時通過所述相鄰裝置傳送的信號。在隨后的步驟S605中，智能儀表120確定來源于從其相鄰裝置接收的同步信號的時鐘定時和其自己的時鐘定時之間的相對時鐘定時差別，表達如下
η -1 + 勺 + ^kJ1 —
其中
k是所考慮的智能儀表的索引；
是算法的迭代η-l處的所考慮的智能儀表的時鐘定時；
4是所考慮的智能儀表的時鐘漂移；
是所考慮的智能儀表和第j個智能儀表之間的傳播延遲；
在隨后的步驟S606中，智能儀表120以在步驟S605中確定的相對時鐘定時差別為基礎來更新其自己的時鐘定時。換句話說，智能儀表120調整其自己的時鐘定時來匹配對應于其自己的時鐘定時和從其相鄰裝置觀察的時鐘定時之間的一致性的值。在隨后的步驟S607中，智能儀表120接收校正信息，校正信息是在步驟S504中通過集中器裝置110所傳送的。在隨后的步驟S608中，智能儀表120以所接收的校正信息為基礎來更新其自己的時鐘定時。換句話說，智能儀表120用與從集中器裝置110接收的校正信息對應的校正值來調整其自己的時鐘定時。例如，智能儀表的自己的時鐘定時的更新可以如下進行
ffe.n = ￡fc,n-l + T + fefc + / ({Vj ￡+ % + 'tkj -- ￡*)) — ξ
其中
k是所考慮的智能儀表的索引； f是對應于從集中器裝置110接收的校正信息的校正值。在隨后的步驟S609中，智能儀表120中繼所接收的校正信息到無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100中的其相鄰智能儀表。在其中中繼校正信息的消息或分組或幀字段優(yōu)選包括校正信息標識符，其避免在無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡中循環(huán)相同的校正信息。當通信裝置用已經(jīng)接收的標識符來接收校正信息時，通信裝置丟棄并且不中繼校正信息。可以注意到，可與步驟S601到S606并行來進行步驟S607到S609?？梢宰⒁獾?，可逐漸地將校正值施加到智能儀表自己的時鐘定時。它意味著可在幾個時鐘周期上展開校正，為了平滑周期長度的變化。
從圖5和圖6的算法可以理解無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100的除集中器裝置110以外的所有的通信裝置通過傳送同步信號來參與基于分布式一致性的同步并且因此更新它們的相應內(nèi)部時鐘定時。集中器裝置110不參與基于分布式一致性的同步并且不傳送同步信號并且不更新其內(nèi)部時鐘定時。然而，為了避免相較于參考時鐘的來源于基于分布式一致性的同步的時鐘定時的任何漂移，集中器裝置110觀察由智能儀表120i (其中i = a，b，…，g)進行的基于分布式一致性的同步的進展并且廣播校正信息。如果集中器裝置110會通過在其時機傳送同步信號來參與基于分布式一致性的同步，則通信裝置會向大體上相同的時鐘定時收斂，但它會受時鐘漂移(其可能導致傳送頻移)的影響。通過觀察由智能儀表120i (其中i = a，b，…，g)進行的基于分布式一致性的同步的進展并且通過廣播校正信息以避免來源于基于分布式一致性的同步的時鐘定時的任何漂移，集中器裝置110允許避免這樣的傳送頻移，允許確保裝置時鐘定時對準并且因此允許增加通信網(wǎng)絡的整體性能。圖7示意性地表示用于進行同步和時鐘漂移補償?shù)乃惴?，該算法由通信網(wǎng)絡200 的集中器裝置110a、110b、110c來進行。讓我們考慮該算法由集中器裝置IlOa來進行。優(yōu)選在預定的時間段的基礎上重復圖7的算法。在步驟S701中，當考慮到群集IOOa對應于圖I的無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100時，集中器裝置IlOa從其相鄰裝置(即智能儀表120a和120b)接收同步信號。這些同步信號來源于由智能儀表120i (其中i = a, b, ···, g)進行的基于分布式一致性的同步,如已經(jīng)關于圖6詳述的。這些同步信號允許集中器裝置IlOa確定來源于由智能儀表120i進行的基于分布式一致性的同步的時鐘定時。換句話說，集中器裝置IlOa觀察由群集IOOa的智能儀表進行的基于分布式一致性的同步的過程。在隨后的步驟S702中，集中器裝置IlOa確定來源于由智能儀表120i進行的基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的相對時鐘定時差別。參考時鐘定時可從由GPS提供的外部時鐘導出。在下文中關于圖10和圖11詳述用于定義參考時鐘定時的另一方式。在下文中關于圖12和圖13詳述用于定義參考時鐘定時的又一方式。在隨后的步驟S703中，集中器裝置IlOa獲取本地校正信息，其對應于在圖I的無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100的范圍中在步驟S503中獲取的校正信息。換句話說，本地校正信息從所確定的時鐘定時差別導出。在隨后的步驟S704中，集中器裝置IlOa傳送所獲取的本地校正信息到服務器裝置 230。在隨后的步驟S705中，集中器裝置I IOa從服務器裝置230接收全局校正信息。如下文中關于圖8詳述的,全局校正信息從來源于群集100a、100b、IOOc的相應基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出。在隨后的步驟S706中，集中器裝置I IOa遍及群集IOOa傳送所接收的全局校正信息。換句話說，當考慮到群集IOOa對應于圖I的無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100時，集中器裝置傳送全局校正信息到其相鄰裝置，即智能儀表120a和120b。智能儀表120a和120b然后中繼校正信息到除集中器裝置IlOa以外的它們的相應相鄰裝置，即智能儀表120c和120d等。圖8示意性地表示用于進行同步和時鐘漂移補償?shù)乃惴ǎ撍惴ㄓ赏ㄐ啪W(wǎng)絡200的服務器裝置230來進行。圖8的算法結合圖7的算法來進行。當圖8的算法開始時，服務器裝置230等待從集中器裝置110a、110b、I IOc接收本地校正信息。在步驟S801中，服務器裝置230從每個集中器裝置110a、110b、IlOc接收本地校正信息。換句話說，服務器裝置230接收由群集IOOa的集中器裝置IlOa確定的本地校正信息、由群集IOOb的集中器裝置IlOb確定的本地校正信息以及由群集IOOc的集中器裝置IlOc確定的本地校正信息。在隨后的步驟S802中，服務器裝置230確定在所有的群集100a、IOOb以及IOOc內(nèi)施加的全局校正信息。全局校正信息來源于所 接收的本地校正信息的組合。例如，全局校正信息是所接收的本地校正信息的值的算術平均值，或全局校正信息是所接收的本地校正信息的值的加權平均值，施加于每個本地校正信息的權重以對應群集100a、100b、IOOc中的通信裝置數(shù)量為基礎來確定或以對應集中器裝置110a、110b、110c的相鄰裝置數(shù)量為基礎來確定。在隨后的步驟S803中，服務器裝置230傳送所確定的全局校正信息到每個集中器裝置 110a、110b、110c。因此，當集中器裝置110a、110b、IlOc遍及它們的相應群集100a、100b、IOOc傳送相同的全局校正信息時，通信網(wǎng)絡200的所有的智能儀表施加相同的校正信息到它們自己的時鐘定時。當群集100a、100b、IOOc彼此充分接近時這一方式特別合適，以便一個群集的至少一個智能儀表可以從另一群集的至少一個智能儀表接收同步信號并且還考慮其群集的基于分布式一致性的同步中的這些同步信號。然后，服務器裝置230等待從集中器裝置110a、I IOb、I IOc接收已更新的本地校正信息。圖9示意性地表示用于進行同步和時鐘漂移補償?shù)牧硪凰惴?，該算法由通信網(wǎng)絡200的集中器裝置110a、110b、IlOc來進行。讓我們考慮算法由集中器裝置IlOa來進行。優(yōu)選在預定的時間段的基礎上重復圖9的算法。在步驟S901中，當考慮到群集IOOa對應于圖I的無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100時，集中器裝置IlOa從其相鄰裝置(即智能儀表120a和120b)接收同步信號。這些同步信號來源于由智能儀表120i (其中i = a, b, ···, g)進行的基于分布式一致性的同步,如已經(jīng)關于圖6詳述的。這些同步信號允許集中器裝置IlOa確定來源于由智能儀表120i進行的基于分布式一致性的同步的時鐘定時。換句話說，集中器裝置IlOa觀察由群集IOOa的智能儀表進行的基于分布式一致性的同步的過程。在隨后的步驟S902中，集中器裝置IlOa確定來源于由智能儀表120i進行的基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的相對時鐘定時差別。參考時鐘定時可從由GPS提供的外部時鐘導出。在隨后的步驟S903中，集中器裝置IlOa獲取本地校正信息，其對應于在圖I的無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100的范圍中在步驟S503中獲取的校正信息。換句話說，本地校正信息從所確定的時鐘定時差別導出。在隨后的步驟S904中，集中器裝置IlOa傳送所獲取的本地校正信息到其他集中器裝置 110b、110c。在隨后的步驟S905中，集中器裝置IlOa從其他集中器裝置110b、IlOc接收其他本地校正信息。換句話說，集中器裝置IlOa接收由群集IOOb的集中器裝置IlOb確定的本地校正信息以及由群集IOOc的集中器裝置IlOc確定的本地校正信息。在隨后的步驟S906中，集中器裝置IlOa確定將在所有的群集IOOaUOOb以及IOOc內(nèi)施加的全局校正信息。全局校正信息來源于所接收的本地校正信息的組合，類似于由步驟S802中的服務器裝置230進行的。所有的集中器裝置110a、110b、110c進行相同的過程來確定全局校正信息。因此在所有的群集100a、IOOb以及IOOc內(nèi)施加相同的全局校正信息。在隨后的步驟S907中，集中器裝置IlOa遍及群集IOOa傳送所確定的全局校正信息。換句話說，當考慮到群集IOOa對應于圖I的無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡100時，集中器裝置IlOa 傳送全局校正信息到其相鄰裝置，即智能儀表120a和120b。智能儀表120a、120b然后中繼校正信息到除集中器裝置IlOa以外的它們的相應相鄰裝置，即智能儀表120c和120d等。因此，當集中器裝置110a、110b、IlOc遍及它們的相應群集100a、100b、IOOc傳送相同的全局校正信息時，通信網(wǎng)絡200的所有的智能儀表施加相同的校正信息到它們自己的時鐘定時。當群集100a、100b、IOOc彼此充分接近時這一方式特別合適，以便一個群集的至少一個智能儀表可以從另一群集的至少一個智能儀表接收同步信號并且還考慮其群集的基于分布式一致性的同步中的這些同步信號。圖10示意性地表示用于進行同步和時鐘漂移補償?shù)挠忠凰惴?，該算法由無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡200的集中器裝置來進行。圖10中示出的算法結合圖11中示出的算法來進行并且在下文中詳述。在圖10和圖11的算法的執(zhí)行的范圍中，集中器裝置IlOaUlOb以及IlOc形成網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的第二等級。優(yōu)選將集中器裝置IlOaUlOb以及IlOc無線互連，盡管可通過光鏈路或導線來互連它們。圖10和圖11的算法的整體原理是使用集中器裝置110a、110b、IIOc之間的基于分布式一致性的同步來定義參考時鐘定時。在此情況下，有施加于不同的資源(例如時間或頻率)的兩級基于分布式一致性的同步。第一級由智能儀表在每個群集中進行并且第二級在集中器裝置之間進行。以類似的方式可實現(xiàn)基于分布式一致性的同步的更多級。定義、推選或選擇一個集中器裝置作為參考。讓我們稱其為參考集中器裝置，并且讓我們考慮該參考集中器裝置是集中器裝置110a。然后集中器裝置110b、IlOc稱作從集中器裝置。圖10的算法由每個從集中器裝置IlObUlOc進行并且優(yōu)選在預定的時間段的基礎上重復。讓我們考慮對于下文中的詳細描述，算法由從集中器裝置IlOb來進行。在步驟S1000中，從集中器裝置IlOb結合通信網(wǎng)絡200的其他從集中器裝置來進行基于分布式一致性的同步。從集中器裝置通過傳送同步信號來示出時鐘定時的它們自己的視角。期望在預定的時刻傳送同步信號。由于一個集中器裝置與另一集中器裝置的時鐘定時視角不同，所以在不同的時刻傳送這些同步信號；并且，由于集中器裝置之間的傳播時間段，所以在另一些不同的時刻接收同步信號?；诜植际揭恢滦缘耐降哪康氖怯糜趶募衅餮b置向時鐘定時的相同視角收斂。為此，每個從集中器裝置組合時鐘定時的其自己的視角和通過其他從集中器裝置示出的時鐘定時的觀察。通過步驟S1001到S1006在圖10中示意性地表示的算法中詳述步驟S1000。在步驟S1001中，當集中器裝置使用半雙工通信時，從集中器裝置IlOb選擇傳送模式或接收模式；否則，當集中器裝置使用全雙工通信時，并行進行信號的傳送和信號的接收?？呻S機地進行傳送模式和接收模式之間的選擇。在變形方式中，可根據(jù)預定的序列做出傳送模式和接收模式之間的選擇。在隨后的步驟S1002中，檢查是否選擇傳送模式或接收模式。若選擇傳送模式，則進行步驟S1003 ;否則，進行步驟S1004。
在步驟S1003中，從集中器裝置IlOb傳送同步信號到通信網(wǎng)絡200中的至少一個其他從集中器裝置110c。同步信號是預定的形狀和/或內(nèi)容的信號，具有自相關和互相關特性。通過參考集中器裝置IlOa可接收所傳送的同步信號。所傳送的同步信號與從集中器裝置IlOb的時鐘定時對準。換句話說，期望從集中器裝置IIOb在根據(jù)參考時鐘定時定義的給定時刻傳送同步信號。由基于分布式一致性的同步的結果驅動從集中器裝置IlOb并且由其自己的振蕩器較不重要地驅動從集中器裝置IlOb,它在根據(jù)其自己的時鐘定時定義的時刻(而不是在給定時刻)傳送同步信號。此外，集中器裝置之間的傳播時間段增加了根據(jù)參考時鐘定時定義的給定時刻和有效地接收同步信號時的時刻之間的差別。因此為了允許集中器裝置傳送同步信號而定義了同步時期，同步時期對應于給定時刻周圍的空白以考慮可能的時鐘漂移(時鐘漂移是由于來源于基于分布式一致性的同步的未對準并且由于從集中器裝置的振蕩器性能中的公差)。一旦進行步驟S1003，算法結束。在步驟S1004中，從集中器裝置IlOb從至少一個其他從集中器裝置IlOc接收同步信號。這些同步信號是當它們進行步驟S1003時由所述從集中器裝置傳送的信號。在隨后的步驟S1005中，從集中器裝置IlOb確定來源于從所述其他從集中器裝置IlOc接收的同步信號的時鐘定時和其自己的時鐘定時之間的相對時鐘定時差別。在隨后的步驟S1006中，從集中器裝置IlOb以在步驟S1005中確定的相對時鐘定時差別為基礎來更新其自己的時鐘定時。換句話說，從集中器裝置IIOb調整其自己的時鐘定時來匹配對應于其自己的時鐘定時和所述其他從集中器裝置IlOc的時鐘定時之間的一致性的值。在隨后的步驟S1007中，從集中器裝置IlOb接收校正信息，校正信息是在步驟S1104中由參考集中器裝置IlOa傳送的，如關于圖11在下文中詳述的。在隨后的步驟S1008中，從集中器裝置IlOb以所接收的校正信息為基礎來更新其自己的時鐘定時。換句話說，從集中器裝置IlOb用對應于從參考集中器裝置IlOa接收的校正信息的校正值來調整其自己的時鐘定時。例如，從集中器裝置的自己的時鐘定時的更新可以如下地進行
—.苴
h>,w-l + + % 十 3({W e WVOt),n + F,十 TktJ, - Cfcw,-! - Sk,]) — f z、
中#廠是算法的所考慮的迭代的索引；
F是所考慮的從集中器裝置IlOb的索引；
是在算法的迭代》W處第./' '個通信裝置的時鐘定時；
7”是算法的兩個迭代之間的參考時間段；
是第/個通信裝置的時鐘漂移；
是在算法的迭代處從集中器裝置IlOb從其接收同步信號的從集中器裝置
的索引集；
是從集中器裝置IlOb和第/個從集中器裝置之間的傳播延遲；
(vf € ΓΜ (feO.t/r,Hi-I + ε!ρ + TfkfJt -是在算法的迭代打《處由從集中器裝
置IlOb確定的相對時鐘定時差別的集；
是組合函數(shù)，其可類似于上述組合函數(shù)/(>)而定義；并且
Γ是對應于從參考集中器裝置IlOa接收的校正信息的校正值。在隨后的步驟S1009中，從集中器裝置IlOb中繼所接收的校正信息到通信網(wǎng)絡200中的其他從集中器裝置。在其中中繼校正信息的消息或分組或幀字段優(yōu)選包括校正信息標識符，其避免在通信網(wǎng)絡200中循環(huán)相同的校正信息。當從集中器裝置用已經(jīng)接收的標識符來接收校正信息時，從集中器裝置丟棄并且不中繼校正信息?？梢宰⒁獾剑膳c步驟S1001到S1006并行地進行步驟S1007到S1009。可以注意到，可逐漸地將校正值施加到從集中器裝置自己的時鐘定時。它意味著可在幾個時鐘周期上展開校正，以平滑周期長度中的變化。因此，在步驟S1006和S1008中進行的時鐘定時調整對從集中器裝置IlOb所屬的群集IOOb的參考時鐘定時具有影響以及因此對在圖5和圖6的算法的執(zhí)行中傳播的校正
值 具有影響。圖11示意性地表示用于進行同步和時鐘漂移補償?shù)挠忠凰惴?，該算法由通信網(wǎng)絡200的集中器裝置來進行。圖11的算法結合圖10的算法來進行。圖11的算法由參考集中器裝置IlOa來進行。優(yōu)選在預定的時間段的基礎上重復圖11的算法。在步驟SllOl中，參考集中器裝置110從至少一個從集中器裝置IlObUlOc接收同步信號。這些同步信號在由從集中器裝置進行的基于分布式一致性的同步期間傳送，如上文中關于圖10詳述的。這些同步信號允許參考集中器裝置IlOa確定來源于由從集中器裝置IlObUlOc進行的基于分布式一致性的同步的時鐘定時。換句話說，參考集中器裝置IlOa觀察由從集中器裝置110b、110c進行的基于分布式一致性的同步的過程。在隨后的步驟S1102中，參考集中器裝置IlOa確定來源于由從集中器裝置110b、IlOc進行的基于分布式一致性的同步的時鐘定時和其自己的時鐘定時之間的相對時鐘定時差別，其用作通信網(wǎng)絡200中的參考。
參考時鐘定時優(yōu)選從參考集中器裝置IlOa的內(nèi)部時鐘導出，但還可以從外部時鐘導出。在隨后的步驟S1103中，參考集中器裝置IlOa確定將由從集中器裝置110b、110c使用的校正信息以補償來源于基于分布式一致性的同步的時鐘漂移。校正信息是至少從來源于基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出。更特別地，在通信網(wǎng)絡200的范圍中，參考集中器裝置IlOa從所確定的時鐘定時差別來確定將由從集中器裝置IlObUlOc使用的校正信息，以便補償來源于基于分布式一致性的同步的時鐘漂移并且以便確保同步。時鐘定時差別與從集中器裝置的組合可如下地表達
權利要求
1.一種用于在互連來形成網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多個通信裝置之間進行同步和補償時鐘漂移的方法，其特征在于， 除一個給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置進行第一基于分布式一致性的同 并且其中所述給定通信裝置進行 獲取第一校正信息，所述第一校正信息至少從來源于所述第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出； 通過所述網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡傳送所述第一校正信息； 并且其中除所述給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置還進行 通過考慮到所述所傳送的第一校正信息而更新來源于所述第一基于分布式一致性的同步的所述時鐘定時。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述給定通信裝置從至少一個時鐘定時獲取所述第一校正信息，所述至少一個時鐘定時從當進行所述第一基于分布式一致性的同步時接收自至少一個相應通信裝置的同步信號導出。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述給定通信裝置從服務器裝置獲取所述第一校正信息并且其中所述給定通信裝置進行 從一個時鐘定時獲取本地校正信息，所述一個時鐘定時從當進行所述基于分布式一致性的同步時接收自至少一個相應通信裝置的同步信號導出； 傳送所述本地校正信息到所述服務器裝置； 并且其中，所述服務器裝置連接到互連來形成相應網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多組通信裝置，所述服務器裝置進行 從每個所述組的一個通信裝置接收本地校正信息； 組合所述所接收的本地校正信息來獲取所述第一校正信息。
4.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述給定通信裝置與至少一組通信裝置互連，所述至少一組通信裝置互連來形成至少一個其他相應網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡，所述給定通信裝置進行 從一個時鐘定時和所述參考時鐘獲取本地校正信息，所述一個時鐘定時從當進行所述第一基于分布式一致性的同步時接收自至少一個相應通信裝置的同步信號導出； 傳送所述本地校正信息到每個所述另一組的一個通信裝置； 從每個所述另一組的所述通信裝置接收另一本地校正信息； 組合所述所接收的本地校正信息來獲取所述第一校正信息。
5.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述給定通信裝置與多組通信裝置互連，所述多組通信裝置互連來形成多個相應其他網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡， 通信裝置的集進行第二基于分布式一致性的同步，所述集通過用于每個所述其他網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的一個通信裝置而形成； 并且所述給定通信裝置進行 獲取第二校正信息，所述第二校正信息至少從來源于所述第二基于分布式一致性的同步的時鐘定時和所述參考時鐘定時之間的差別導出； 傳送所述第二校正信息到所述通信裝置的集；并且其中所述通信裝置的集還進行 通過考慮到所述所傳送的第二校正信息而更新來源于所述第二基于分布式一致性的同步的所述時鐘定時。
6.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述給定通信裝置從至少一個時鐘定時和至少一個其他時鐘定時獲取所述第一校正信息，所述至少一個時鐘定時從當進行所述第一基于分布式一致性的同步時接收自至少一個相應通信裝置的同步信號導出，所述至少一個其他時鐘定時從當進行另一基于分布式一致性的同步時接收自所述至少一個相應通信裝置的其他同步信號導出。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述給定通信裝置從所述至少一個時鐘定時和所述至少一個其他時鐘定時來調整所述參考時鐘定時，所述至少一個時鐘定時從當進行所述第一基于分布式一致性的同步時接收自所述至少一個相應通信裝置的同步信號導出，所述至少一個其他時鐘定時從當進行所述另一基于分布式一致性的同步時接收自所述至少一個相應通信裝置的其他同步信號導出。
8.一種用于在互連來形成網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多個通信裝置之間進行同步和補償時鐘漂移的系統(tǒng)，其特征在于， 除一個給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置包括用于進行第一基于分布式一致性的同步的組件； 并且其中所述給定通信裝置包括 用于獲取第一校正信息的組件，所述第一校正信息至少從來源于所述第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出； 用于通過所述網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡傳送所述第一校正信息的組件； 并且其中除所述給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置還包括 用于通過考慮到所述所傳送的第一校正信息而更新來源于所述第一基于分布式一致性的同步的所述時鐘定時的組件。
9.一種用于在互連來形成網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多個通信裝置之間進行同步和補償時鐘漂移的方法，其特征在于， 給定通信裝置進行 獲取第一校正信息，所述第一校正信息至少從來源于所述第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出，所述第一基于分布式一致性的同步由除所述給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置進行； 通過所述網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡傳送所述第一校正信息，所述所傳送的第一校正信息針對除所述給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置來更新來源于所述第一基于分布式一致性的同步的所述時鐘定時。
10.一種用于在互連來形成網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多個通信裝置之間進行同步和補償時鐘漂移的通信裝置，其特征在于， 所述通信裝置包括 用于獲取第一校正信息的組件，所述第一校正信息至少從來源于第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出，所述第一基于分布式一致性的同步由除所述要求保護的通信裝置以外的所有的所述通信裝置進行；用于通過所述網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡傳送所述第一校正信息的組件，所述所傳送的第一校正信息針對除所述給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置來更新來源于所述第一基于分布式一致性的同步的所述時鐘定時。
11.一種用于進行同步和補償時鐘漂移的方法，所述方法由與互連來形成相應網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多組通信裝置連接的服務器裝置進行，其特征在于，所述服務器裝置進行 從每個所述組的一個通信裝置接收本地校正信息，所述本地校正信息從一個時鐘定時和參考時鐘獲取，所述一個時鐘定時從當進行所述第一基于分布式一致性的同步時接收自至少一個相應通信裝置的同步信號導出； 組合所述所接收的本地校正信息來獲取第一校正信息； 傳送所述第一校正信息到每個所述組的所述一個通信裝置。
12.一種用于進行同步和補償時鐘漂移的服務器裝置，所述服務器裝置針對連接到互連來形成相應網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多個組的通信裝置，其特征在于，所述服務器裝置包括 用于從每個所述組的一個通信裝置接收本地校正信息的組件，所述本地校正信息從一個時鐘定時和參考時鐘獲取，所述一個時鐘定時從當進行第一基于分布式一致性的同步時接收自至少一個相應通信裝置的同步信號導出； 用于組合所述所接收的本地校正信息來獲取第一校正信息的組件； 用于傳送所述第一校正信息到每個所述組的所述一個通信裝置的組件，所述所傳送的第一校正信息針對每個所述組的所述一個通信裝置來允許更新來源于所述第一基于分布式一致性的同步的所述時鐘定時。
13.一種用于在互連來形成網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多個通信裝置之間進行同步和補償時鐘漂移的方法，其特征在于，所考慮的通信裝置與除一個給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置協(xié)作來進行第一基于分布式一致性的同步； 從所述給定通信裝置接收第一校正信息，所述第一校正信息至少從來源于第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出； 通過考慮到所述已接收的第一校正信息而更新來源于所述第一基于分布式一致性的同步的所述時鐘定時，所述所傳送的第一校正信息針對每個所述組的所述一個通信裝置來允許更新來源于所述第一基于分布式一致性的同步的所述時鐘定時。
14.一種用于在互連來形成網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多個通信裝置之間進行同步和補償時鐘漂移的通信裝置，其特征在于，所述要求保護的通信裝置包括 用于與除一個給定通信裝置以外的所有的所述通信裝置協(xié)作來進行第一基于分布式一致性的同步的組件； 用于從所述給定通信裝置接收第一校正信息的組件，所述第一校正信息至少從來源于所述第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出； 用于通過考慮到所述已接收的第一校正信息而更新來源于所述第一基于分布式一致性的同步的所述時鐘定時的組件。
全文摘要
本發(fā)明的名稱為“用于在通信裝置間進行同步和補償時鐘漂移的方法和裝置”。為了在互連來形成網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡的多個通信裝置之間進行同步和補償時鐘漂移，除一個給定通信裝置以外的所有的通信裝置進行第一基于分布式一致性的同步。給定通信裝置進行獲取至少從來源于第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時和參考時鐘定時之間的差別導出的第一校正信息；以及通過網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡傳送第一校正信息。除所述給定通信裝置以外的所有的通信裝置還進行通過考慮到所傳送的第一校正信息而更新來源于第一基于分布式一致性的同步的時鐘定時。
文檔編號H04W56/00GK102869084SQ201210226769
公開日2013年1月9日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權日2011年7月4日
發(fā)明者N.格雷塞, J.勒泰西耶 申請人:三菱電機株式會社