Empirical Evaluation of a 5G Transparent Clock for Time Synchronization in a TSN-5G Network
University of Granada（格拉纳达大学）；Research Center on Information and Communication Technologies, University of Granada（格拉纳达大学信息与通信技术研究中心）；Safran Electronics and Defense Spain（赛峰电子与防御西班牙公司）
本文实证评估了TSN-5G网络中的5G端到端透明时钟，通过商业TSN交换机和单钟实现，实验结果显示同步精度达到500ns，满足工业需求。
2025-09-08 cs.NI
IEEE 802.1AS Clock Synchronization Performance Evaluation of an Integrated Wired-Wireless TSN Architecture
从通信系统的角度来看，工业控制系统面临着许多挑战：时钟同步，确定性行为，低延迟，高可靠性，灵活性和可扩展性。这些挑战主要通过以太网上的标准技术来解决，例如，时间敏感网络（TSN）。作为一种研究趋势，预计TSN将与无线融合，导致无线TSN范式。此外，无线TSN预计将与以太网TSN集成，以创建大规模的有线-无线（混合）TSN网络。实现混合TSN的第一步是将时钟基准从有线域分配到无线域。在本文中，我们利用现有的以太网TSN和无线技术实现（Wi-Fi和w-SHARP），我们提出了两个硬件架构，专门设计，使网络域之间的时钟同步分布。硬件架构已经在片上系统（SoC）现场可编程门阵列（FPGA）平台上实现。我们证明，通过几个实验，实现是能够满足TSN所需的同步性能。
2021-09-20 cs.NI
On the Practical Implementation of Propagation Delay and Clock Skew Compensated High-Precision Time Synchronization Schemes with Resource-Constrained Sensor Nodes in Multi-Hop Wireless Sensor Networks
在无线传感器网络中，在资源受限的传感器节点上实现高精度的时间同步是一个主要的挑战。基于异步源时钟频率恢复和反向双向消息交换的最新无线传感器网络时间同步方案的实际测试床上的实际实现的调查，可以补偿传播延迟和时钟偏差以获得更高的精度，由于传感器节点的浮点运算精度有限，低复杂度的传感器节点不能达到仿真实验预测的精度。注意到典型的传感器节点的计算能力较低，其对时间同步的影响，我们提出了一种非对称的高精度时间同步方案，可以提供高精度的时间同步，即使在多跳无线传感器网络中的资源受限的传感器节点。在该方案中，所有的同步相关的计算都在头节点配备了丰富的计算和电源资源，而传感器节点只负责时间戳。基于运行TinyOS的TelosB节点的实验平台的实验结果表明，该时间同步方案能够避免资源受限传感器节点单精度浮点运算所带来的时间同步误差，在多跳无线传感器网络中实现微秒级的时间同步精度。
2019-05-13 cs.NI
Reverse Flooding: exploiting radio interference for efficient propagation delay compensation in WSN clock synchronization
时钟同步是现代分布式系统，特别是无线传感器网络（WSNs）中必不可少的组成部分。尽管做出了巨大的努力和许多改进，现有的同步方案还没有解决传播延迟的消除。直到几年前，这还不被认为是一个问题，因为时间戳精度是同步方案所能达到的精度的一个更大的限制因素。然而，最近引入的基于相长干涉的有效泛洪方案已经极大地提高了可实现的精度，达到了传播延迟可以有效地成为主要误差源的程度。在本文中，我们提出了一种方法来估计和补偿网络的传播延迟。我们的建议不需要维护网络的生成树，并利用建设性干扰，甚至传输数据包的内容略有不同。为了证明该方法的有效性，我们在FLOPSYNC-2同步方案的基础上实现了传播延迟估计器。实验结果证明了使用现成的微控制器和无线电收发器测量传播延迟的可行性，并显示了所提出的解决方案如何允许实现亚微秒时钟同步，即使对于传播延迟是显着的网络。
2018-08-17 cs.NI
Revisiting Time, Clocks, and Synchronization
分组网络上的亚纳秒精度时钟同步已经通过白兔协议实现了十年。然而，很少有计算机系统利用这种技术。我们试图吸引更多的兴趣在时钟同步问题。我们首先介绍时间和频率学科中的时钟和同步的基础知识。然后，我们回顾了几个相关的工作，如谷歌的扳手，惠更斯，FARMv2，DTP和日晷，解释为什么这些工作可以改进。最后，我们简要讨论了一个独立的时间网络的方法，以实现低成本和高精度的同步。
2021-05-20 cs.DC cs.NI
OpenWiFiSync: Open Source Implementation of a Clock Synchronization Algorithm using Wi-Fi
本文针对无线通信链路在工业场景中的时钟同步需求，基于 Wi-Fi 开源实现了参考广播基础设施同步协议（OpenWiFiSync），并给出了概念、实现细节、测试床及初步结果。
2024-10-11 cs.NI
Energy Efficient Cross Layer Time Synchronization in Cognitive Radio Networks
时间同步是任何认知无线电网络（CRN）执行动态频谱管理的重要问题。每个认知无线电（CR）节点必须是环境感知的和自适应的，并且必须具有在多种调制方案和频率之间切换的能力。在这些CR节点内实现相同的时间概念对于满足用于频谱感测的同时静默期的要求是必不可少的。当前的应用层时间同步协议需要多个时间戳交换来估计CRN节点之间的时钟偏差。所提出的符号定时恢复方法已经在物理层估计硬件时钟的偏斜，并将其用于每个节点的应用层时钟的偏斜校正。应用层时钟的核心是硬件时钟，因此应用层时钟偏斜将与物理层的时钟偏斜相同，并且可以从符号定时恢复过程中校正。因此，一个时间戳足以同步两个CRN节点。这节省了应用层协议所使用的能量，使得CRN能量高效，并且可以在短时间内实现时间同步。
2020-07-08 cs.NI
Multi-Stream TSN Gate Control Scheduling in the Presence of Clock Synchronization
针对工业4.0等场景下确定性延迟需求及时钟同步带来的调度难题，提出一种可完全避免排队延迟的多流TSN门控调度新方法，结合网络时间同步信息可同时满足严格截止期限并提升带宽效率。
2024-07-11 cs.NI
Comments on "IEEE 1588 Clock Synchronization using Dual Slave Clocks in a Slave"
在上述信件中，Chin和Chen提出了一种基于双从时钟的IEEE 1588时钟同步方法，其中他们声称多个未知参数-即，时钟偏移、时钟偏斜和主从延迟-可以仅使用比通常更多的等式，通过单向时间传输来估计。本文研究了Chin和Chen的双时钟方案，给出了主时钟和双从时钟的详细模型，并指出多参数估计公式是无效的，从而肯定了即使采用双从时钟也不可能区分延迟和时钟偏移对从时钟的影响。
2016-02-01 cs.AR cs.NI
Improving Network Clock Synchronization by Marking Congestion
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；University of Klagenfurt（克拉根福大学）
本文提出一种在网拥堵指示与过滤机制，用于提升NTP和PTP协议中的时钟同步精度，通过简单修改交换机或路由器实现，有效降低时钟偏移误差。
2026-04-14 cs.NI
Encryption is Futile: Delay Attacks on High-Precision Clock Synchronization
时钟同步对现代社会至关重要，因为许多关键基础设施都依赖于精确的时间概念。本文分析了高精度时钟同步协议的安全性，特别是当时钟同步流量使用标准网络安全协议（如SSL，MACsec或TLS）加密时，它们对延迟攻击的保护。我们使用的精确时间协议（PTP），最广泛使用的高精度时钟同步协议，证明统计流量分析可以识别属性，支持选择性消息延迟攻击，即使是加密流量。此外，我们确定了一个基本的冲突，在安全的时钟同步之间的确定性的流量，以提高精度和需要混淆流量，以减轻延迟攻击。时钟同步协议的理论分析隔离的特点，使这些协议容易受到延迟攻击，并认为这种攻击不能完全防止，但只能减轻。在单向延迟方面的底层通信网络的知识和关于这些网络的物理约束的知识可以帮助计算从时钟偏移的保证最大界限。这些界限对于检测延迟攻击和最小化其影响至关重要。然而，在一般情况下，在对抗环境中可以保证的精度比关键基础设施中的高精度时钟同步所需的精度低几个数量级，因此，在使用不可信网络时，必须不依赖于精确的时间概念。
2018-11-21 cs.CR cs.NI
A Novel Rapid-flooding Approach with Real-time Delay Compensation for Wireless Sensor Network Time Synchronization
基于单向广播的洪泛时间同步算法是无线传感器网络中常用的时间同步算法。然而，数据包延迟和时钟漂移的准确性提出了挑战，因为他们带来了严重的逐跳错误积累的问题，在无线传感器网络。针对这一问题，本文提出了一种具有实时的【形】延迟补偿的快速洪泛多广播时间同步算法（RDC-RMTS）。通过使用快速洪泛协议，在RDC-RMTS中引用的时间信息的洪泛延迟显著减少。此外，本文还提出了一种新的联合时钟偏移最大似然估计方法，以获得精确的时钟参数估计和实时的【形】分组时延估计。此外，RDC-RMTS的一个创新的实现设计与自适应时钟偏移估计。实验结果表明，RDC-RMTS可以很容易地减少可变延迟，并显着减缓逐跳错误积累的增长。因此，提出的RDC-RMTS可以实现精确的时间同步在大规模复杂的无线传感器网络。
2022-07-23 cs.NI
Experimental Demonstration of Nanosecond Accuracy Wireless Network Synchronization
精确的无线定时同步一直是无线传感器网络中一个非常重要的课题，在从分布式波束形成到精确定位和导航的应用中都需要。然而，这是非常具有挑战性的实现，特别是当所需的精度应该优于节点之间的运行时间。这项工作提出了，据我们所知，第一次，一个实验性的定时同步方案，实现了定时精度优于5ns均方根在一个网络中有4个节点。实验硬件是建立在商用组件和软件定义的超宽带收发器的基础上。用于建立同步的协议基于我们最近开发的眨眼协议，该协议可以从这里展示的小型网络扩展到数百或数千个节点的大型网络。
2014-09-26 cs.NI
On the Synchronization of Intermittently Powered Wireless Embedded Systems
无电池计算RFID平台，如WISP（无线识别和传感平台），是新兴的间歇供电设备，旨在取代现有的电池供电的传感器网络。随着它们的应用变得越来越复杂，我们预计同步（除其他外）将成为协作和协调行动的关键组成部分之一。在本文中，我们的目的是提供初步的意见，间歇供电系统的同步。特别是，我们设计和实现的第一个和非常初始的同步协议的WISP平台，提供明确的同步之间的个别WISP驻留在一个共同的RFID阅读器的通信范围内。在我们的测试平台的评估表明，与我们的机制，可以确保约1.5毫秒的RFID阅读器和WISP标签之间的同步误差。
2016-06-06 cs.NI
Analysis study of time synchronization protocols in wireless sensor networks
无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）面临的主要问题之一是如何通过无线链路在传感器之间保持无缺陷的通信共享和协作处理，以确保信息的可靠处理。基于这些无线传感器网络的许多应用程序考虑在每个传感器节点的本地时钟，需要同步到一个共同的时间概念。在这种背景下，大多数以前的研究都集中在协议的研究，以及解决这些问题的算法，以解决同步问题。无线传感器网络（WSN）的前期工作和实证研究提出了多种解决方案（算法）。本文的重点是检查和评估最重要的同步算法的基础上的各种定量和定性的同步协议的能源效率的信息处理和无线传感器网络中的路由的位置。
2012-06-07 cs.NI
Multi-Hop Extensions of Energy-Efficient Wireless Sensor Network Time Synchronization
我们提出了多跳扩展的无线传感器网络的能量有效的时间同步方案，这是基于异步源时钟频率恢复和反向双向消息交换。我们考虑两个层次的扩展，分别基于分组中继和时间转换网关，并通过仿真分析其性能的层数和延迟的变化。仿真结果表明，分组中继的时间同步性能接近时间转换网关，且具有较低的复杂度。
2017-02-02 cs.NI
Modelling Clock Synchronization in the Chess gMAC WSN Protocol
我们提出了一个详细的时间自动机模型的时钟同步算法，目前正在使用的无线传感器网络（WSN），已开发的荷兰公司国际象棋。使用Uppaal模型检查器，我们建立，在某些情况下，一个静态的，完全同步的网络可能最终成为不同步的，如果使用当前的算法，即使在设置与无限小的时钟漂移。
2009-12-10 cs.DC cs.FL cs.LO
Non-Hierarchical Clock Synchronization for Wireless Sensor Networks
时间同步对于无线传感器网络中的各种应用（包括调度通信资源、协调传感器唤醒/睡眠周期以及对准用于分布式发送/接收的信号）是重要的。本文介绍了一种非分层的方法，在无线传感器网络中的时间同步，具有低开销，可以实现在物理层和/或MAC层。与大多数以前的方法不同，本文中描述的方法允许所有节点使用完全相同的分布式算法，并且不需要对来自其他节点的测量进行局部平均。分析结果表明，非分层的方法可以提供单调的期望收敛的漂移和偏移在广泛的条件下的网络拓扑结构和本地时钟更新步长。数值结果也验证了两个特定的网络拓扑结构下的分析。
2012-12-06 cs.NI nlin.AO
Simulation Study of an Energy-Efficient Time Synchronization Scheme based on Source Clock Frequency Recovery in Asymmetric Wireless Sensor Networks
在本文中，我们报告了一个模拟研究的初步结果，在非对称无线传感器网络（WSNs）的传感器节点的源时钟频率恢复（SCFR）的能量有效的时间同步方案，其中头节点--作为有线和无线网络之间的网关--配备了一个强大的处理器和电源插座提供，而传感器节点--仅通过无线信道连接--在处理和电池供电方面受到限制。在基于SCFR的无线传感器网络时间同步方案中，我们专注于电池供电的传感器节点，并通过最小化从传感器节点到头节点的消息传输的数量来减少它们的能量消耗。通过仿真实验分析了SCFR时间同步方案的性能，包括SCFR对基于双向消息交换的时间同步的影响，验证了所提时间同步方案的可行性。
2016-02-17 cs.NI stat.AP
Energy-Efficient Time Synchronization Based on Asynchronous Source Clock Frequency Recovery and Reverse Two-Way Message Exchanges in Wireless Sensor Networks
我们考虑无线传感器网络中的能量有效的时间同步，其中头节点（即，有线和无线网络之间的网关以及数据融合中心）配备有强大的处理器并从插座供电，而传感器节点（即，测量数据并仅通过无线信道连接的节点）在处理和电池供电方面受到限制。正是这种不对称性，我们的研究重点;与大多数现有的计划，以节省所有网络节点的电源，我们专注于电池供电的传感器节点在最大限度地减少时间同步的能源消耗。提出了一种基于异步源时钟频率恢复和反向双向消息交换结合测量数据报告消息的时间同步方案，该方案最小化了传感器节点的消息传输次数，并对测量时间和时钟频率估计的性能进行了分析，给出了后者的下界.仿真结果验证了该方案优于基于传统的双向消息交换与时钟频率恢复和没有测量时间估计的准确性和传感器节点的消息发送和接收的数量作为能源效率的间接措施方面的计划。
2016-02-15 cs.NI stat.AP
Implementation of Symbol Timing Recovery for Estimation of Clock Skew
任何分布式网络中的时间同步都可以通过使用应用层协议进行时间校正来实现。本文提出的时间同步方法在物理层利用符号定时恢复来校正应用层时钟。这种跨层方法减少了应用层时间同步所需的消息交换量，从而节省了能量。通过使用多个消息交换可以提高偏斜估计的精度。通过对跨层策略的仿真、实验和数学分析，证明了物理层的时钟偏差与应用层的时钟偏差是一致的，即节点内部的硬件时钟偏差。
2020-06-25 cs.NI eess.SP
On enery-efficient time synchronization based on source clock frequency recovery in wireless sensor networks
Xi'an Jiaotong-Liverpool University（西交利物浦大学）
本文研究了针对不对称无线传感器网络的节能时间同步方案，重点在于减少传感器节点与头节点之间的消息传输，以降低能耗。
2015-08-11 cs.NI cs.SY eess.SY
Preventing Time Synchronization in NTP's Broadcast Mode
网络时间协议（NTP）是目前Internet上数以百万计的主机用来同步时钟的协议。时钟同步是许多网络应用程序正常运行所必需的。不同步的时钟可能会导致各种核心互联网服务的失败，包括DNS和基于RPKI的域间路由，并为更复杂的攻击打开通道。在本文中，我们描述了一种新的攻击，它可以防止配置在NTP的广播模式的客户端同步其时钟与服务器。我们在真实网络中进行了测试，并表明它是有效的认证和非认证的NTP广播/组播模式。我们还进行了实验，通过扫描整个IPv4地址空间来测量整体攻击面，并显示NTP广播模式正在被几个低层（高精度）主机使用。我们还提出了一些对策，以减轻拟议的攻击。
2020-05-14 cs.CR cs.NI
A neural approach to synchronization in wireless networks with heterogeneous sources of noise
Institute of Electronics, Computer and Telecommunication Engineering, National Research Council of Italy（意大利国家研究委员会电子、计算机与电信工程研究所）
本文讨论了在存在影响同步质量因素的情况下，时钟同步的状态估计问题。例如温度变化和延迟不对称。这些工作条件使得同步在许多无线环境中成为一个具有挑战性的问题，例如无线传感器网络或WiFi。动态状态估计是克服非平稳噪声的关键。双向定时消息交换同步协议已被作为参考。没有先验假设的随机环境，没有温度测量的执行。该算法是明确规定离线，而不需要调整一些参数的依赖于工作条件。所提出的方法揭示了是强大的一个大的温度变化，不同的延迟分布和传输路径中的不对称程度。
2022-12-06 cs.LG cs.NI
Comments on "On Clock Synchronization Algorithms for Wireless Sensor Networks Under Unknown Delay"
Xi’an Jiaotong-Liverpool University（西交利物浦大学）
本文指出前人对时钟偏移最大似然估计的推广存在错误，因未考虑模型中噪声的相关性，修正了时间戳间隔的最优选择。
2016-02-01 cs.DC cs.NI cs.SY
Skewless Network Clock Synchronization Without Discontinuity: Convergence and Performance
Caltech（加州理工学院）；IBM T. J. Watson Research Center（IBM T.J.沃森研究中心）；Cornell University（康奈尔大学）
本文提出一种无偏斜的时钟同步算法，解决传统方法中频率差估计和偏移修正带来的抖动问题，通过分析算法收敛性并优化参数以减少抖动和漂移影响，揭示了在存在时间环路和噪声时同步的可行性。
2014-07-28 cs.DC cs.NI cs.SY
