楊　勇，張富琴，張　凡

(1.陜西烽火電子股份有限公司 西安技術(shù)研究所，陜西 西安 710075)(2.西安烽火電子科技有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075)

?

一種基于數(shù)據(jù)幀的無線自組網(wǎng)同步算法

楊勇1,2，張富琴1,2，張凡1,2

(1.陜西烽火電子股份有限公司 西安技術(shù)研究所，陜西 西安 710075)(2.西安烽火電子科技有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075)

無線自組網(wǎng)是一種無中心節(jié)點(diǎn)，能夠在任何時(shí)刻、地點(diǎn)快速構(gòu)建起的一個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，具有組網(wǎng)快速、使用靈活、不受地理環(huán)境限制等優(yōu)點(diǎn)。然而自組網(wǎng)中復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)同步問題極大地制約了無線自組網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用。為了解決此問題，本文提出了基于數(shù)據(jù)包頭的時(shí)間同步算法。該算法借助同步頭、路由信息和數(shù)據(jù)信息組成的數(shù)據(jù)幀來完成節(jié)點(diǎn)相互同步。理論及仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明該算法具有復(fù)雜度低、時(shí)延小，抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，為無線自組網(wǎng)在實(shí)際中的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。

自組網(wǎng)；時(shí)分多址；時(shí)隙同步

無線自組網(wǎng)[1](Ad Hoc Network)也稱多跳無線網(wǎng)，是由一組帶有無線通信收發(fā)裝置的移動(dòng)終端節(jié)點(diǎn)組成的一個(gè)多跳的臨時(shí)性無中心網(wǎng)絡(luò)，可以在任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)快速構(gòu)建起一個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，并且不需要現(xiàn)有信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的支持，網(wǎng)中的每個(gè)終端可以自由移動(dòng)，地位對等[2]。時(shí)分多址(Time Division Multiple Address ,TDMA)是目前在無線自組網(wǎng)絡(luò)中普遍采用的一種信道接入方法，其中網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步為一個(gè)基本要求[3-4]，目的是實(shí)現(xiàn)TDMA戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)的無沖突通信。而對于傳統(tǒng)的有中心網(wǎng)絡(luò)而言，存在一個(gè)固定的節(jié)點(diǎn)作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、便于網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘管理以及業(yè)務(wù)交換。然而其弊端也顯而易見，由于網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的信息交換均需通過中心節(jié)點(diǎn)，當(dāng)中心節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷過大無法及時(shí)處理相關(guān)信息時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)堵塞不能滿足業(yè)務(wù)需求。對于分布式網(wǎng)絡(luò)而言，采用設(shè)置中心節(jié)點(diǎn)或設(shè)置臨時(shí)中心節(jié)點(diǎn)的辦法統(tǒng)一時(shí)鐘[5-7]，并沒有實(shí)現(xiàn)真正意義上完全的無中心網(wǎng)絡(luò)，因此設(shè)計(jì)一種針對所有節(jié)點(diǎn)平等并切實(shí)可行的同步策略是非常重要的。

本文對現(xiàn)有的無線自組網(wǎng)的TDMA接入的同步算法優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較論述，并針對要實(shí)現(xiàn)完全無中心的分布式無線自組網(wǎng)的應(yīng)用場合，提出了一種完全無需中心節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙同步方法。該方法利用特殊設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)和同步信息發(fā)送策略，在數(shù)據(jù)幀中增加了同步頭信息和路由信息，實(shí)現(xiàn)了完全無需中心節(jié)點(diǎn)的時(shí)分多址的時(shí)間同步。利用該方法構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)，由于沒有固定或臨時(shí)的中心節(jié)點(diǎn)，使得全網(wǎng)同步延時(shí)小，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的完全平等，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗毀能力。

1　時(shí)間同步技術(shù)

定時(shí)同步的主要作用是使各節(jié)點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)保持一致，各個(gè)節(jié)點(diǎn)保持同步[8-10]，從而能以TDMA的方式使用公共的無線媒介[11]。目前，常用的TDMA定時(shí)同步技術(shù)主要有：1)高精度時(shí)鐘法。各節(jié)點(diǎn)采用高精度的時(shí)鐘如原子鐘、銣鐘等產(chǎn)生自己的時(shí)間基準(zhǔn)。 2)外部時(shí)間基準(zhǔn)法。利用全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)或北斗時(shí)標(biāo)作為時(shí)間基準(zhǔn)。 3)分布式同步法。一種是中心式的，即以某節(jié)點(diǎn)為中心，其它節(jié)點(diǎn)與它同步；另一種是互同步技術(shù)，節(jié)點(diǎn)之間相互計(jì)算同步誤差，利用數(shù)學(xué)迭代方法逐步收斂到同步位置上。然而上述三種同步技術(shù)均存在自身的不足。

高精度時(shí)鐘法的缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要裝備高精度時(shí)鐘法，成本高、體積和功耗較大[12]。外部時(shí)間基準(zhǔn)法的缺點(diǎn)則是網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行必須依賴于GPS或北斗時(shí)標(biāo)信號，一旦時(shí)標(biāo)信號不可用時(shí)，網(wǎng)絡(luò)便無法運(yùn)行[13]。中心式的分布式同步法的缺點(diǎn)在于不管是設(shè)置或者以某種規(guī)則產(chǎn)生，都必須產(chǎn)生中心節(jié)點(diǎn)，全網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)都和該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行對時(shí)同步，一旦中心節(jié)點(diǎn)退網(wǎng)或者被破壞，則全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)就沒有了對時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)很快會(huì)處于失步狀態(tài)，引起數(shù)據(jù)的收發(fā)的碰撞，從而產(chǎn)生倒置錯(cuò)包、丟包現(xiàn)象[14]。而利用數(shù)學(xué)迭代方法實(shí)現(xiàn)的互同步技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)收斂慢，定時(shí)精度低[15]。為了解決現(xiàn)有TDMA定時(shí)同步技術(shù)中存在的問題，本文提出了基于數(shù)據(jù)包頭的時(shí)間同步算法。

2　基于數(shù)據(jù)包頭的時(shí)間同步算法

2.1算法描述

TDMA多址接入?yún)f(xié)議是將時(shí)間分割成周期性的時(shí)幀(Frame)，每個(gè)時(shí)幀再分割成若干個(gè)時(shí)隙(Slot)(無論幀或時(shí)隙都是互不重疊)，然后根據(jù)一定的時(shí)隙分配原則，使每個(gè)用戶只能在指定的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送。在常規(guī)實(shí)現(xiàn)過程中，在每個(gè)時(shí)隙內(nèi)，根據(jù)功能不同分別發(fā)送數(shù)據(jù)信息、路由信息等。本算法首先根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)配置ID號，并將其ID號利用一定的對應(yīng)關(guān)系與對應(yīng)發(fā)送時(shí)隙對應(yīng)，確定節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時(shí)隙。其次將每個(gè)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)發(fā)送時(shí)隙內(nèi)的內(nèi)容進(jìn)行一體化設(shè)置，除了需發(fā)送數(shù)據(jù)外，增加相應(yīng)的同步頭和路由信息，將同步頭、路由和數(shù)據(jù)信息組成新的數(shù)據(jù)幀在節(jié)點(diǎn)分配的時(shí)隙中發(fā)射。然后在每個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)設(shè)置時(shí)隙定時(shí)器和時(shí)隙計(jì)數(shù)器、時(shí)幀計(jì)數(shù)器用于實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)隙長度計(jì)時(shí)和時(shí)間同步和時(shí)間更新，使節(jié)點(diǎn)間相互時(shí)間基準(zhǔn)基本一致。最后各節(jié)點(diǎn)在接收時(shí)隙內(nèi)接收相鄰節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)并完成與其同步和數(shù)據(jù)傳輸。

對于每個(gè)節(jié)點(diǎn)，具體時(shí)幀結(jié)構(gòu)如圖1所示。每個(gè)時(shí)幀由M個(gè)時(shí)隙組成，M個(gè)節(jié)點(diǎn)在對應(yīng)時(shí)隙上發(fā)送數(shù)據(jù)，在其余時(shí)隙處于接收狀態(tài)。節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀由四部分組成。

圖1　時(shí)幀結(jié)構(gòu)組成示意圖Fig.1　Thestructure of the frame

1)時(shí)隙保護(hù)。用于克服在下次同步之前引起的時(shí)間偏差。該時(shí)間偏差主要是由晶體偏移誤差、同步誤差和數(shù)據(jù)處理延時(shí)等不確定性引起。該時(shí)隙保護(hù)長度設(shè)置取決于系統(tǒng)采用晶體的精度、同步誤差和數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)的不確定值等。

2)同步頭。將源節(jié)點(diǎn)地址采用Walsh序列、m序列或其他序列擴(kuò)頻而成，主要用于節(jié)點(diǎn)間時(shí)間相互同步和發(fā)送源節(jié)點(diǎn)地址值。同步頭長度選擇取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的同步精度需要和網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)大小。

3)路由信息。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都記錄與自己相鄰的一跳節(jié)點(diǎn)和相鄰的多跳節(jié)點(diǎn)，記錄該信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以稱之為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表通過節(jié)點(diǎn)在自己時(shí)隙上發(fā)送自己的鄰節(jié)點(diǎn)信息來更新，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖
Fig.2The topology of data

說明：

DN:記錄拓?fù)湫畔⒌哪康墓?jié)點(diǎn)，常用bit位數(shù)表示，長度為節(jié)點(diǎn)號取對數(shù)，若網(wǎng)中最多32個(gè)節(jié)點(diǎn)，則DN占用5bit；

Next:記錄到達(dá)該目的節(jié)點(diǎn)的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，如果是一跳節(jié)點(diǎn)則該項(xiàng)還是本節(jié)點(diǎn)，常用bit位數(shù)表示，長度為節(jié)點(diǎn)號取對數(shù)，若網(wǎng)中最多32個(gè)節(jié)點(diǎn)，則Next占用5bit；

Metric:記錄該節(jié)點(diǎn)是一跳節(jié)點(diǎn)還是多跳節(jié)點(diǎn)，若因網(wǎng)中最大6跳，則Metric占用3bit；

Seq:路由序列號，用來避免路由環(huán)路，最大63，即占用6bit；

Stable:記錄該節(jié)點(diǎn)的存在時(shí)間(為了能較及時(shí)的感知節(jié)點(diǎn)丟失)，最大31，則占用5bit。

4)數(shù)據(jù)：待發(fā)送數(shù)據(jù)。

2.2系統(tǒng)同步過程

1)系統(tǒng)初始同步過程。每個(gè)節(jié)點(diǎn)開機(jī)后都先偵聽周圍節(jié)點(diǎn)的同步頭信息從而獲得同步定時(shí)，根據(jù)預(yù)先的分配占用時(shí)隙。如果在一個(gè)時(shí)幀的時(shí)長范圍內(nèi)，沒有收到其他節(jié)點(diǎn)的消息，則退避任意時(shí)長后在預(yù)先分配給自己的時(shí)隙中發(fā)送自己的數(shù)據(jù)幀。而如果在退避的時(shí)間里收到其他節(jié)點(diǎn)的消息，則同樣獲得同步定時(shí)。具體流程如圖3所示。

圖3　初始同步流程圖Fig.3　The flowchart of initial synchronize

獲得初始同步后，節(jié)點(diǎn)在預(yù)先分配好的屬于自己的時(shí)隙上發(fā)送數(shù)據(jù)幀，而在其他節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙上接收數(shù)據(jù)，根據(jù)收到其他節(jié)點(diǎn)同步頭信息來估計(jì)的兩節(jié)點(diǎn)之間的傳輸延時(shí)和本節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙差距來調(diào)整自己的同步定時(shí)。

2)系統(tǒng)時(shí)間和路由維護(hù)過程。在不是全連通的網(wǎng)絡(luò)中，所有節(jié)點(diǎn)之間不一定都是1跳可達(dá)的，有多跳節(jié)點(diǎn)的存在。為了保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸，其他節(jié)點(diǎn)都能收到，則需要有節(jié)點(diǎn)對1跳不可達(dá)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行中轉(zhuǎn)，為了確定由哪些節(jié)點(diǎn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行中轉(zhuǎn)，則需要每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能實(shí)時(shí)的掌握網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，且因?yàn)楦鶕?jù)TDMA協(xié)議設(shè)計(jì)的需求，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在自己的時(shí)隙上需要發(fā)送數(shù)據(jù)幀以便其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行對時(shí)，在這種情況下，節(jié)點(diǎn)在自己時(shí)隙上，不論有沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送，都發(fā)送拓?fù)湫畔?。具體可分為：

① 系統(tǒng)時(shí)間和路由更新策略。為了能使各節(jié)點(diǎn)快速的掌握網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?，?jié)點(diǎn)在自己的時(shí)隙上發(fā)送自己數(shù)據(jù)幀信息。節(jié)點(diǎn)沒有數(shù)據(jù)發(fā)送情況下，每個(gè)時(shí)隙上只發(fā)送同步頭和路由信息，而如果有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，則發(fā)送完整數(shù)據(jù)幀信息。節(jié)點(diǎn)收到路由信息，比較收到信息的序號和自己路由表中的序號(目的節(jié)點(diǎn)相同)，選擇序號大的路由信息更新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表，當(dāng)序號相等時(shí)，選擇跳數(shù)小的信息。

② 節(jié)點(diǎn)序號的更新和維護(hù)。在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表中給每個(gè)路由選項(xiàng)都設(shè)定一個(gè)序列號，即Seq。系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間為起始時(shí)間，對應(yīng)的Seq為0，以后每過一個(gè)同步周期，序號加2。當(dāng)發(fā)現(xiàn)路由節(jié)點(diǎn)不可達(dá)，就將序號加1(此時(shí)是奇數(shù))。則根據(jù)序列號節(jié)點(diǎn)就很容易的識別哪條信息更新、更能代表當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

③ 中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)選擇。節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，首先看網(wǎng)絡(luò)中有沒有和自己多跳的節(jié)點(diǎn)，如果沒有則將中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)置為0直接發(fā)送出去，如果有和自己相距為n跳的節(jié)點(diǎn)，則在自己的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表中查找去往該多跳節(jié)點(diǎn)的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，尋找中繼節(jié)點(diǎn)的時(shí)候盡量找下一時(shí)隙和自己的時(shí)隙離的近的節(jié)點(diǎn)，以便減小延時(shí)。

3　理論計(jì)算仿真及實(shí)物驗(yàn)證

基于數(shù)據(jù)包頭的時(shí)間同步算法采用的是異步組網(wǎng)模式，不需要全網(wǎng)精確同步，只需在節(jié)點(diǎn)時(shí)隙上維護(hù)網(wǎng)絡(luò)粗同步及在節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)交互前完成相互精確同步即可，完全無需中心節(jié)點(diǎn)。由于采用的同步方法是基于TDMA多址接入技術(shù)，在不考慮圖1中數(shù)據(jù)幀中時(shí)隙保護(hù)大小影響的前提下，采用多個(gè)獨(dú)立的、有休假的、單個(gè)輸入隨機(jī)輸出確定排隊(duì)模型進(jìn)行分析。令D為系統(tǒng)延時(shí)，則有：

(1)

其中，m表示用戶數(shù)，S表示歸一化的最大吞吐量即系統(tǒng)效率，為單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)實(shí)際傳輸業(yè)務(wù)量與信道允許的最大業(yè)務(wù)量之比。從上式可以看出系統(tǒng)時(shí)延D隨S增大而增大。

設(shè)定信道總?cè)萘繛镃(bit/s)，每個(gè)用戶的分組到達(dá)率為λ(分組/s)，數(shù)據(jù)幀即一時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)的固定長度L(bit)，分組的服務(wù)時(shí)間即一幀內(nèi)一個(gè)時(shí)隙的寬度τ = L/C。根據(jù)S的定義：

(2)

從上式可以看出，在信道總?cè)萘緾一定的情況下，系統(tǒng)效率隨分組的固定長度的增加而增加。由于本時(shí)間同步算法利用了分組數(shù)據(jù)來發(fā)送同步頭和路由信息，因而數(shù)據(jù)幀中有效數(shù)據(jù)減少，導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低。在數(shù)據(jù)幀長度為L(bit)中，設(shè)同步頭和路由信息占用L1(bit)，有效數(shù)據(jù)為L2(bit)，則：

(3)

將式(3)代入式(2)后得到：

(4)

從上式明顯看出，系統(tǒng)效率S隨同步頭和路由信息占用L1增大而減小，并乘系數(shù)變小。利用Matlab仿真工具，在用戶數(shù)m為16和32的情況下分別進(jìn)行仿真驗(yàn)證,仿真結(jié)果如圖4～5所示。

圖4　時(shí)延-吞吐量特性Fig.4　Time-delay Vs.throughput

圖5　同步路由開銷與吞吐量關(guān)系Fig.5　Cost of route Vs.throughput

從圖4、圖5可以看出，由于同步路由信息占用了數(shù)據(jù)信息位，降低了系統(tǒng)吞吐率，并隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增多，系統(tǒng)吞吐率下降。但同時(shí)，隨著系統(tǒng)吞吐率的減小，帶來了時(shí)延的減小。

為了驗(yàn)證基于數(shù)據(jù)包頭的時(shí)間同步算法在實(shí)際中的性能，我們將此算法應(yīng)用在了某通信系統(tǒng)中并進(jìn)行了組網(wǎng)、信息傳輸測試。該通行系統(tǒng)要求16個(gè)用戶間實(shí)現(xiàn)話音及數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)參數(shù)如下：系統(tǒng)總帶寬C = 242.2kbit/s，m = 16，λ = 1，L = 2.4kbit，支持單跳，同步和路由同步開銷L1= 100bit(其中DN占用4bit，Next占用4bit，Metric占用1bit，Seq占用6bit，Stable占用5bit，同步信息占用80bit)。通過反復(fù)驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)同步穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)吞吐率達(dá)到0.8以上，效果良好。目前該算法已成功應(yīng)用于某型產(chǎn)品中并已定型。

4　結(jié)　論

本文對TDMA多址接入的同步算法進(jìn)行了論述，并提出了一種完全無需中心的全網(wǎng)同步方法，該方法將同步頭、路由和數(shù)據(jù)信息組成新的數(shù)據(jù)幀，利用數(shù)據(jù)幀發(fā)送的同時(shí)完成節(jié)點(diǎn)相互同步，只需實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)相互同步，而無需全網(wǎng)同步。與傳統(tǒng)的TDMA協(xié)議相比，其時(shí)延小，抗毀性明顯增強(qiáng)。同時(shí)，由于同步路由占用數(shù)據(jù)信息位，降低了系統(tǒng)的吞吐率；節(jié)點(diǎn)越多，系統(tǒng)的吞吐率也越低。因而該方法適用于節(jié)點(diǎn)數(shù)不多的小型網(wǎng)絡(luò)，可以完全滿足TDMA組網(wǎng)要求。

[1]于弘毅.無線移動(dòng)自組織網(wǎng)[M].北京：人民郵電出版社，2005:11-14.

[2]鄭相全.無線自組網(wǎng)技術(shù)實(shí)用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社,2004:3-4.

[3]劉慶剛，李大雙，朱家成.多跳TDMA組網(wǎng)同步的分布式控制方法[J].通信技術(shù)，2012，45(05)：26-32.

LIU Qinggang,LI Dashuang,ZHU Jiacheng.A distributed method of synchronization control in multi-hop TDMA network[J].Communications Technology,2012，45(05)：26-32.

[4]CARLOS H R,THOMAS K.A mutual network synchronization method for wireless ad hoc and sensor networks[J].IEEE Transactions on Mobile Computing,2008,7(5):633-646.

[5]THAKER S S,NANDI S,GOSWAMI D,et al.Clock synchronization in IEEE802.11 ad hoc networks[J].Lecture Note in Computer Science,2004,3356(1):180-189.

[6]CHEN G N,WANG C Y,HWANG R H.Muti-hop time synchronization protocol for IEEE 802.11 wireless ad hoc network[J].Lecture Note in Computer Science,2006,4138(1):664-675.

[7]WANG C Y,WU C J,CHEN G N.Efficient power saving protocol for multi-hop mobile ad hoc networks[C]//Third IEEE International Conference on Information Technology and Applications,Sydney,2005:271-276.

[8]張曉輝，劉丁.基于分層結(jié)構(gòu)的可變網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ)償方法研究[J].西安理工大學(xué)學(xué)報(bào),2012,28(3):258-263.

ZHANG Xiaohui,LIU Ding.Research on compensation method of variable network time delay based on layered structure[J].Journal of Xi'an University of Technology,2012,28(3):258-263.

[9]ZHONG X F,WANG Y Z,MEI S L.Synchronization in TDMA ad hoc network[C]//Wireless Technologies for Global Security,Los Angeles,USA,IEEE,2005,7(2):5011-5014.

[10]徐明霞.Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)分多址接入及跨層設(shè)計(jì)研究[D].杭州:浙江大學(xué),2007.

XU Mingxia.Research on TDMA and cross layer design of Ad hoc[D].Hangzhou:Zhejiang University,2007.

[11]楊勇.一種等級化分布式時(shí)間同步算法[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2013,36(17):37-40.

YANG Yong.A hierarchical distributed time synchronization algorithm[J].Modern Electronics technique,2013,36 (17):37-40.

[12]ZHOU D,HUANG L F,LAI T H.On the scalability of IEEE 802.11 ad-hoc-mode timing synchronization function[J].Wireless Network,2008,14(4):479-499.

[13]HOFMANN B,LICHTENEGGER H,COLLINS J.Golbal position system:theory and practice[M].Berlin:springer Verlag,1997:1-20.

[14]FUKS H,LAWNICZAK A T.Performance of data networks with random links[J].Mathematics and Computers in Simulation,1999,51:101-117.

[15]MITTAL S,PINKI E.Performance evaluation of AODV,DSR,DSDV and TORA routing protocols[J].International Journal of Multidisciplinary Research,2012,2(2):214-221.

(責(zé)任編輯楊小麗)

A synchronizing algorithm for Ad Hoc Network based on data frame

YANG Yong1,2，ZHANG Fuqin1,2，ZHANG Fan1,2

(1.Shaanxi Fenghuo Electronics Co.,LTD,Xi’an Institute of Technology,Xi’an 710075，China)(2.Xi’an Fenghuo Electronic Technology Limited Liability Company,Xi’an 710075，China)

Ad Hoc Network is a kind of mobile communication network which has no central nodes and can be established at anytime and anywhere.It has the advantage of simple,fast organization and no geographical restrictions.However,application of the Ad Hoc is restricted greatly by the complex problem of synchronizing among different node.To solve this problem,a synchronizing algorithm for Ad Hoc Network based on data frame is proposed.The new algorithm utilizes the data frame composed of synchronize package,route information and data information to process the synchronization among different nodes.The simulation and experimental results show that the proposed algorithm has the character of low time-delay and anti-destroying and make a fundament for application of the Ad Hoc.

Ad Hoc Network; TDMA(Time Division Multiple Address); slot synchronize.

10.19322/j.cnki.issn.1006-4710.2016.01.019

2015-09-20

陜西省科學(xué)技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(2012K06-03)

楊勇，男，高級工程師，研究方向?yàn)闊o線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和電臺設(shè)計(jì)。E-mail:yong0406@163.com

TN929.5

A

1006-4710(2016)01-0106-04