自组织无线集群网络层时间同步关键技术研究与验证

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1、齡變护．：画；晨；金各种成＊葦ＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＵＮＩＣＳＣＩＶＥＲＳＩＴＹＯ硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ＼ｊＳ＇＾．气论文题固自组胃集群网络居时问同步关雜技术研究与擔证学科专业通信与信息系统学号２０１３２１２６０２２８作者姓名任健铭指营教师唐友喜敬授；，…练讚繁？．＇達慕ｉ？蟲知独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加从标注和致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其

2、他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名；化輪／日期年ｒ月日＾论支使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可［＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：托似ｉ／导

3、师签曰期年月心＾类号密级注1UDC学位论文自组织无线集群网络层时间同步关键技术研究与验证（题名和副题名）任健铭（作者姓名）指导教师唐友喜教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业通信与信息系统提交论文日期2016年5月1日论文答辩日期2016年5月20日学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席邵世海评阅人李强、雷霞、成先涛、王传丹注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHANDVERIFICATIONOFKEYTECHNOLOGIESOFTIMESYNCHRONIZATIONINWIRELESSTRUNKINGAD-HOCN

4、ETWORKAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationandInformationSystemsAuthor:JianmingRenSupervisor:Prof.YouxiTangSchool:NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonCommunications摘要摘要自组织无线集群网络在军事作战、景区管理、活动安保、机场指挥等特殊应用场景中逐渐肩负起了覆盖无线通信“最后一公里”的重任。同步、稳定的网

5、络时间是自组织无线集群网有序工作的标尺。现有的网络时间同步协议已经覆盖了层次和平面网络、有中心和无中心网络。有的协议在同步精度、收敛速度、实现复杂度或稳定性等方面已有一定的研究深度。但是，对适用于既有有中心网络又有无中心网络的小型专网的时间同步协议的研究还不够。本文对适用于有中心和无中心混合存在的小型自组织无线集群专网的网络时间同步的关键技术进行了研究和验证。首先，本文从自组织无线集群网络概述到网络层介绍并最终落实到网络时间同步技术研究，分析了国内外研究现状。然后，本文结合项目实际对功能需求和性能约束做了细致的分析。接下来，本文设计了可行的网络层时间同步协议和方案并在FPGA芯片上进行了实现

6、和验证。最后，本文对自组织网无线集群网络层时间同步的实景测试进行了分析。(1)分析了网络层时间同步的典型算法。论文在技术研究现状中对三种典型的时间同步算法的工作原理和处理流程进行了分析，为后续的时间同步协议和实现方案设定了参照和对比的对象。(2)设计了网络层时间同步的协议和实现方案。网络结构既包括以车载基站为中心的网络，又包括只有移动终端的无中心网络。论文采用周期性单向延迟测量的网络层时间同步方式，设计了移动终端监听、直连通信和车载通信三种通信模式以及时间同步的详细流程。论文对本地网络层时间直除分频获得通信时隙，用求模运算实现周期计数，用固定值补偿传输时延。(3)完成了对网络层时间同步方案的

7、实现和验证。论文关注模块的设计原因、工作原理和处理流程，从通信设备系统结构到系统接口再到时间同步子模块论述了设计的实现方案。最终，论文分析了实现方案的实测结果。论文将计时精度设计为125ns，同步误差限定在50μs之内，时隙周期设定为2.1875ms。经过现实场景验证：时隙平均时长2.1875ms，波动方差0.992ns。时间同步误差小于35μs。时间同步用时小于280.07ms。对有中心和无中心混合存在的小