Un procedimiento de sincronización de una pluralidad de nodos (122) de una red respecto a un tiempo de referencia de un centro de control,

comprendiendo el procedimiento recibir datos de medición desde cada uno de la pluralidad de nodos (122); y clasificar la pluralidad de nodos (122) entre sí según los datos de medición; caracterizado porque comprende: seleccionar uno o más nodos (121) maestros de la pluralidad de nodos (122) según la clasificación; asignar cada uno de la pluralidad de nodos (122) a un nodo (121) maestro correspondiente; determinar un primer desplazamiento de tiempo entre el tiempo local medido en cada nodo (122) y el tiempo local medido en su nodo (121) maestro correspondiente; y determinar un segundo desplazamiento de tiempo entre cada uno de los nodos (121) maestros y el tiempo de referencia de modo que puede determinarse el desplazamiento de tiempo entre el tiempo local medido en cada nodo (122) y el tiempo de referencia

La presente invención se refiere a un procedimiento de sincronización de nodos de una red. En particular, aunque no exclusivamente, la invención se refiere a un procedimiento de sincronización de nodos separados mutuamente de una red respecto a una escala de tiempo de referencia basándose en sistemas globales de navegación por satélite (GNSS). La invención se refiere además a un dispositivo de sincronización y a un sistema de sincronización para sincronizar nodos separados mutuamente de una red respecto a una escala de tiempo de referencia basándose en sistemas globales de navegación por satélite (GNSS).

Antecedentes de la invención

La sincronización de nodos de una red con respecto a un tiempo de referencia de sistema es un requisito importante de muchas aplicaciones de conexión en red. Un problema fundamental a la hora de diseñar sistemas conectados en red complejos para campos de aplicación críticos es la posibilidad de mantener cada nodo de la red sincronizado con respecto a una escala de tiempo de sistema dada. El problema se vuelve aún más crítico cuando no pueden aprovecharse directamente los enlaces de comunicación entre nodos para conseguir sincronización en todo el sistema.

La sincronización de alto rendimiento, hasta el orden de nanosegundos y picosegundos, es un requisito fundamental en muchos campos de aplicación. Por ejemplo, puede ser necesaria tal sincronización en sectores tales como posicionamiento, localización y aplicaciones basadas en distancia, monitorización compleja y sistemas de control que abarcan líneas de base entre nodos amplias, transacciones financieras, líneas de producción distribuidas, sistemas de monitorización del entorno para aplicaciones de salvamento (SoL) y de protección civil y, en general, a cualquier sistema distribuido basado en etiquetado de tiempo, de gran carga.

La sincronización de red debe tener en cuenta requisitos de sistema en cuanto a rendimiento y funcionalidades necesarias, tales como por ejemplo:

Nivel de criticalidad de red: es decir, bajo (por ejemplo, robustez normal y no crítico en cuanto a la vida), medio (por ejemplo, alta robustez aunque no crítico en cuanto a la vida) o alto (por ejemplo, redes de SoL);

Nivel de cobertura de red (considerando el eje mayor de la envolvente de red): Pequeño (< 300 km), Medio (< 5000 km) o Alto (> 5000 km);

Nivel de seguridad de red: Abierto (por ejemplo, aplicaciones científicas), medio (por ejemplo, sólo seguridad sólo en la capa de comunicación), o seguro (por ejemplo, diferentes niveles de seguridad tales como datos, comunicación,...);

Nivel de complejidad de red: Simple/Medio (no hay enlaces de comunicación lentos y no fiables), o Complejo (por ejemplo, redes heterogéneas).

La variedad y número de diferentes requisitos ha llevado a problemas para proporcionar un sistema de sincronización único que pueda hacer frente a cualquier necesidad. En cambio, tal sincronización debe proporcionarse mediante sistemas de tipo ad hoc dirigidos a la solución deseada.

Ha habido diversos desarrollos en el campo de la sincronización. Varios sistemas de sincronismo se basan en señales de navegación de sistemas de satélite GNSS tales como GLONASS, GPS y el futuro sistema de satélite Galileo. Debe apreciarse que el término GNSS también puede referirse a todos los sistemas de tipo de navegación por satélite similares que incluyen transmisores terrestres dispuestos para emitir señales de navegación. Las señales de navegación son ideales para aplicaciones de sincronización puesto que se generan a partir de fuentes muy estables y la ubicación de los transmisores se conoce de manera precisa. Además, las señales transmitidas por satélites GNSS tienen una cobertura mundial y se refieren a una referencia de tiempo global común. Las señales de navegación se usan generalmente en forma de pseudodistancias, que resultan de un proceso de correlación, interno a los receptores, entre el código de ruido pseudoaleatorio (PRN) transmitido por los satélites GNSS, de longitud finita modulada en la portadora, y la réplica generada dentro de la señal recibida. Las propiedades espectrales del código de PRN (es decir, espectro ensanchado) han hecho de él una señal ideal para aplicaciones de determinación de distancia. Sin embargo, las mediciones de pseudodistancia tienen una precisión limitada por el ancho de banda y la relación señal a ruido hasta el orden de metros. Incluso para un sistema diferencial, en el que pueden eliminarse los retardos de propagación, esto es claramente insuficiente para aplicaciones de transferencia de tiempo de alta precisión.

La solicitud de patente internacional WO 2006/097880 trata de un procedimiento de sincronización de nodos de red en una LAN según el estado de la técnica.

La solicitud de patente internacional WO 01/61426 describe un procedimiento y aparato que tiene múltiples receptores GNSS posicionados en ubicaciones remotas entre sí. Cada receptor GNSS está conectado a un sistema de procesador central que calcula los desplazamientos entre las diversas señales de tiempo de receptor GPS. Un inconveniente del sistema descrito es que es necesario que cada receptor GPS esté conectado al sistema de procesador central y que la carga de computación y la carga de datos del sistema de procesador central aumenten significativamente a medida que aumenta el número de receptores en la red. Además, la computación de sincronización de tiempo se realiza en el tiempo estimado por cada receptor incluyendo de ese modo cualquier error que afecte a la solución de navegación para la determinación de posición (por ejemplo, los errores en la posición se transfieren a los errores en la determinación de tiempo).

Sumario de la invención

La presente invención pretende tratar los problemas mencionados anteriormente.

En general, la invención pretende proporcionar un procedimiento y un sistema para sincronizar nodos de una red que usa señales GNSS proporcionando una red distribuida configurable en la que la carga de datos y computación puede distribuirse desde un procesador central a uno o más procesadores maestros. La invención pretende además proporcionar rendimiento y cobertura de red ajustable a escala y flexible con el fin de hacer frente a diferentes necesidades y topologías de red.

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento de sincronización de una pluralidad de nodos separados de una red respecto a una referencia de tiempo de un centro de control. El procedimiento comprende recibir datos de medición desde cada uno de la pluralidad de nodos; clasificar la pluralidad de nodos según los datos de medición; seleccionar uno o más nodos maestros de la pluralidad de nodos según la clasificación; asignar cada uno de la pluralidad de nodos a un nodo maestro correspondiente o al centro de control; y determinar un primer desplazamiento de tiempo entre el tiempo local medido en cada nodo y el tiempo local medido en su nodo maestro correspondiente y determinar un segundo desplazamiento de tiempo entre cada uno de los nodos maestros y el tiempo de referencia de modo que puede determinarse el desplazamiento de tiempo entre el tiempo local medido en cada nodo y el tiempo de referencia.

Por consiguiente, la carga de datos y computación necesaria para una sincronización precisa puede distribuirse desde el servidor de control a varios nodos maestros lo que da como resultado una reducción significativa en la carga de datos y computación en el centro de control. Además, puede conseguirse una sincronización más precisa puesto que la distancia entre un nodo maestro y su nodo de red asignado será menor que la distancia entre ese nodo y el centro de control considerando que el rendimiento de sincronización disminuye con la distancia.

Los datos de medición pueden comprender uno o más de los siguientes: Datos posicionales representativos de la posición geográfica de cada nodo, datos del entorno representativos de las condiciones del entorno locales (tales como, por ejemplo, tiempo atmosférico local y condiciones electromagnéticas) alrededor de cada nodo. y datos de rendimiento representativos del rendimiento de cada nodo (tales como por ejemplo, el rendimiento del reloj local en cada nodo).

Los datos posicionales pueden comprender datos que corresponden a mediciones realizadas por un receptor GNSS en el nodo correspondiente. Por ejemplo, un receptor GNSS puede computar una pseudodistancia midiendo el tiempo de llegada de una señal GNSS con respecto...

1. Un procedimiento de sincronización de una pluralidad de nodos (122) de una red respecto a un tiempo de referencia de un centro de control, comprendiendo el procedimiento recibir datos de medición desde cada uno de la pluralidad de nodos (122); y clasificar la pluralidad de nodos (122) entre sí según los datos de medición; caracterizado porque comprende: seleccionar uno o más nodos (121) maestros de la pluralidad de nodos (122) según la clasificación; asignar cada uno de la pluralidad de nodos (122) a un nodo (121) maestro correspondiente; determinar un primer desplazamiento de tiempo entre el tiempo local medido en cada nodo (122) y el tiempo local medido en su nodo (121) maestro correspondiente; y determinar un segundo desplazamiento de tiempo entre cada uno de los nodos (121) maestros y el tiempo de referencia de modo que puede determinarse el desplazamiento de tiempo entre el tiempo local medido en cada nodo (122) y el tiempo de referencia.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que los datos de medición comprenden datos posicionales representativos de la posición geográfica del nodo correspondiente.

3. Un procedimiento según la reivindicación 2, que comprende además determinar la distribución geográfica de los nodos según los datos posicionales y en el que cada uno de la pluralidad de nodos se asigna a un nodo maestro correspondiente o al centro

(110) de control según la posición de un nodo respecto a la posición de un nodo maestro o del centro de control.

4. Un procedimiento según cualquier reivindicación anterior, en el que los datos de medición comprenden datos de rendimiento representativos del rendimiento del nodo correspondiente.

5. Un procedimiento según cualquier reivindicación anterior, en el que los datos de medición comprenden datos del entorno representativos del entorno local del nodo correspondiente.

6. Un procedimiento según la reivindicación 4, en el que los datos de rendimiento comprenden datos de rendimiento de reloj representativos del rendimiento del reloj del nodo correspondiente.

7. Un procedimiento según cualquier reivindicación anterior, en el que el primer desplazamiento de tiempo y/o el segundo ajuste de tiempo se determina aplicando un

algoritmo seleccionado del grupo de algoritmos de transferencia de tiempo de vista común, transferencia de tiempo de vista común enlazada y transferencia de tiempo de vista común enlazada de trayecto múltiple.

8. Un procedimiento según cualquier reivindicación anterior, en el que el primer desplazamiento de tiempo y/o el segundo desplazamiento de tiempo se determina aplicando un algoritmo basado en fase de portadora.

9. Un procedimiento según la reivindicación 7 u 8, en el que el algoritmo de sincronización se selecciona por cada nodo maestro o el centro de control según la posición del nodo de red con respecto al nodo maestro correspondiente o el centro de control.

10. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, en el que los datos de rendimiento actualizados se reciben desde cada nodo con el fin de volver a clasificar los nodos según el rendimiento del nodo y seleccionar un nodo como un nodo maestro según la clasificación.

11. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, en el que la información posicional actualizada se recibe desde los nodos de la red y se selecciona un nodo maestro de una pluralidad de nodos según la información posicional actualizada.

12. Un dispositivo (110) de sincronización para sincronizar una pluralidad de nodos (122) de

una red con una escala de tiempo de referencia, comprendiendo el dispositivo: un receptor (1101) GNSS asociado operativamente con una antena (1111) GNSS; una fuente (1102) de tiempo que da el tiempo local; medios (1103) de comunicación de datos para recibir datos desde y/o transmitir datos a uno o más de los nodos (122); y medios (110) de clasificación que pueden operarse para clasificar los nodos (122) entre sí según los datos de medición transmitidos por los nodos (122); caracterizado porque comprende: medios (110) de selección que pueden operarse para seleccionar uno o más nodos

(121) maestros de la pluralidad de nodos (122) según la clasificación de los nodos (122); medios (110) de asignación que pueden operarse para asignar cada uno de la pluralidad de nodos (122) a un nodo (121) maestro correspondiente o a un centro de control; y medios (1204) de determinación de desplazamiento de tiempo que pueden operarse para determinar un primer desplazamiento de tiempo entre el tiempo local medido en cada nodo y el tiempo local medido en su nodo maestro correspondiente