跳频无线移动自组织网时钟同步协议的研究

摘要

无线自组织网络是一种移动通信和计算机网相结合的网络，而跳频通信是一种展频调制技术。跳频无线自组织网将这两种技术融合在一起，组成了一种以跳频通信作为无线传输信道，以自组织方式进行组网的一种新型通信网络，具有灵活、高效、抗干性强等许多优点，而同步自然是通信的基础，所以跳频自组织网环境下跳频同步是需要研究的地方。在一个基于802.11标准的移动无线自组织网络中，每个节点能够互相同步到一个统一的时钟变得十分必要。
　　 本文首先介绍了跳频同步的基本概念，引出时钟同步，时钟同步又分为主从式同步和分布式同步，并简单分析了两者的优缺点，得出分布式同步更加高效的结论。然后阐述了跳频时钟同步需要解决的问题，时钟不同步可分为最快节点不同步和全局不同步，把网络所有节点中最大的时钟偏差尽量缩小才是解决这两种不同步的关键，一个精确的分布式时钟同步算法就显得尤为重要。
　　 IEEE802.11首先提出了TSF算法，为后继算法搭建了基本的框架，网络节点通过周期性的时钟同步信息交互，实现节点之间的时钟同步，后继很多算法都是在TSF同步机制基础上进行改进，即以时钟较快的节点为标准，跟着它们进行同步从而达到全网的同步。由于发送冲突、传输时延、收敛速度和可延展性问题是制约同步效果发挥的主要因素，于是引入一种新型的时钟同步算法UDTSP(Uniform Distribution Timing Synchronization Protocol)，该算法基本同步策略是节点通过收集邻居节点的时钟信息并与自身的时钟信息进行加权平均，用得到的值更新自身的时钟，并进行频率偏差的自我调整，从而实现节点自身时钟的自动修正和全网时钟频率的统一，最终达到全网同步的效果。接着分析了UDTSP的工作原理，并在NS2环境下建立了基于OFDM的时钟偏差与频率偏差仿真模型，通过仿真测试，全网能在5s左右完成快速收敛，收敛后其时钟最大偏差能控制在30us以内，相较TSF这类以时钟较慢的节点跟随时钟较快的节点同步作为基本同步策略的算法其收敛速度有了极大的提高，频率平均偏差也控制在0.00006以内，基本实现了频率的归一化，而且在节点数目增多的情况下，同步效果也并未受到影响。
　　 UDTSP算法改善了多跳环境下可扩展性差和收敛慢的问题，收敛速度明显优于以TSF算法为代表的大多数算法，很好的解决了多跳环境下时钟同步效果不理想的问题。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、缩略语表

声明

第一章 引言

1.1无线自组织网

1.2跳频系统

1.3跳频无线自组织网

1.4本文需要研究的地方

第二章跳频时钟同步

2.1跳频同步

2.2时钟同步问题描述

2.3现存主要算法介绍

2.3.1 TSF算法

2.3.2 ATSP算法

2.3.3 TATSP算法

2.3.4 ASP算法

2.3.5其它重要算法

2.4现存算法存在的问题总结

第三章UDTSP

3.1传输机制

3.2可延展性和收敛

3.3频率调整

3.4时延的分析

3.5 UDTSP算法

第四章仿真

4.1 NS介绍

4.1.1 NS-2概述

4.1.2仿真机制的实现

4.2 UDTSP仿真

第五章结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果