[發(fā)明專利]一種海底觀測網(wǎng)觀測儀器的時間同步方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210443212.8
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN102932085A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李德駿;汪港;楊燦軍;金波;張峰;陳燕虎
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;H04Q3/00;H04L12/931
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 韓介梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種海底觀測網(wǎng)觀測儀器的時間同步方法，尤其是一種基于NTP和PTP技術(shù)的海底觀測網(wǎng)觀測儀器的時間同步方法。

背景技術(shù)

海底觀測網(wǎng)絡(luò)是地球系統(tǒng)的第三個觀測平臺，觀測平臺中的關(guān)鍵觀測點(diǎn)即是接入海底觀測網(wǎng)的多樣化的觀測儀器，這些觀測儀器對海洋科學(xué)研究、資源勘探、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害預(yù)防等方面有著非常重要的作用，對這些觀測儀器采集到的各種環(huán)境信號給予精確的時間戳，對于在陸地上進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和分析意義重大。

由于處在深海區(qū)域的觀測儀器無法安裝天線來接收GPS衛(wèi)星信號和北斗衛(wèi)星信號，因此就只能將時間信號從岸基經(jīng)由光電復(fù)合纜傳輸至海底，遠(yuǎn)距離的時間信號傳輸要求系統(tǒng)提供的時間信號的高精度性，多樣化的觀測儀器要求系統(tǒng)提供的時間信號的多樣化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種海底觀測網(wǎng)觀測儀器的時間同步方法，以實(shí)現(xiàn)對接入海底觀測網(wǎng)的觀測儀器的時間同步。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明擬采用的技術(shù)解決方案是：

本發(fā)明的海底觀測網(wǎng)觀測儀器時間同步方法，是一種基于NTP和PTP技術(shù)的時間同步方法，包括以下步驟：

(1)主接駁盒的PTN設(shè)備輸出的NTP同步信號和PTP同步信號經(jīng)電纜傳輸至次接駁盒的二層交換機(jī)。

(2)?二層交換機(jī)將輸入的NTP同步信號和PTP同步信號分為N+1路輸出，N為正整數(shù)，其一路PTP同步信號輸入至PTP從時鐘并被解碼出與UTC時間偏差在200ns以內(nèi)PPS信號后，輸入至內(nèi)置晶振的PPS分配放大器，其余N路每路同時輸出NTP同步信號和PTP同步信號；

(3)?PPS分配放大器將輸入的PPS信號分配放大為M路PPS信號，M為正整數(shù)，M=N；

(4)?PPS分配放大器輸出的M路PPS信號分別與二層交換機(jī)輸出的N路NTP同步信號和PTP同步信號一一對應(yīng)，并通過電纜傳輸至P個觀測儀器，P為正整數(shù)，P=M=N；

(5)?每個觀測儀器中的隔離電路對輸入的PPS信號進(jìn)行隔離處理，通過放大電路進(jìn)行放大處理后輸入至觀測儀器主控單元，和輸入觀測儀器主控單元的NTP同步信號或PTP同步信號進(jìn)行聯(lián)合解碼實(shí)現(xiàn)時間同步：當(dāng)觀測儀器支持NTP協(xié)議，則通過NTP同步信號和PPS信號聯(lián)合解碼實(shí)現(xiàn)微秒級時間同步；當(dāng)觀測儀器支持IEEE1588?v2協(xié)議，則通過PTP同步信號進(jìn)行解碼實(shí)現(xiàn)微秒級時間同步。

本發(fā)明步驟（1）中，所說的主接駁盒的PTN設(shè)備和次接駁盒的二層交換機(jī)均是支持IEEE1588?v2協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，工作在邊界時鐘的模式。

本發(fā)明中，內(nèi)置晶振的PPS分配放大器在PTP同步信號失效后可以進(jìn)行守時，守時精度為5×10^-10/天。

本發(fā)明中，所說的觀測儀器是接入海底觀測網(wǎng)絡(luò)實(shí)時在線觀測和數(shù)據(jù)采集的設(shè)備，例如地震儀、采樣器、溫鹽深剖面儀、深海攝像機(jī)等。

上述的PTP從時鐘是指采用IEEE1588?v2協(xié)議與GPS衛(wèi)星信號或北斗衛(wèi)星信號進(jìn)行時間同步的工作在Slave模式下的時間服務(wù)器；NTP同步信號是由RFC1305協(xié)議定義的時間同步信號；PTP同步信號是由IEEE1588?v2協(xié)議定義的時間同步信號；PPS信號是一種周期為1s的方波信號，方波信號的上升沿與世界協(xié)調(diào)時（UTC）在整秒時刻是對齊的，誤差在200ns內(nèi)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的海底觀測網(wǎng)觀測儀器的時間同步方法中，在次接駁盒內(nèi)通過PTP從時鐘對PTP同步信號進(jìn)行解碼輸出PPS信號提供給觀測儀器，可增加海底觀測網(wǎng)時間信號的多樣性；在次接駁盒內(nèi)將PTP從時鐘輸出的PPS信號進(jìn)行分配放大，實(shí)現(xiàn)了1路PPS信號拓展至多路，觀測儀器無需再進(jìn)行PTP同步信號解碼即可獲得高精度PPS信號，可降低觀測儀器造價；觀測儀器對接收到的PPS信號進(jìn)行隔離放大處理，提高了PPS信號遠(yuǎn)距離傳輸之后的驅(qū)動能力。

附圖說明

圖1是海底觀測網(wǎng)觀測儀器的時間同步系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)的說明。

參照圖1，海底觀測網(wǎng)觀測儀器的時間同步方法，包括以下步驟：

(1)主接駁盒的PTN設(shè)備輸出的NTP同步信號和PTP同步信號經(jīng)電纜傳輸至次接駁盒的二層交換機(jī)；這里，主接駁盒的PTN設(shè)備是支持IEEE1588?v2協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，工作在透明時鐘的模式，對PTP同步信號在PTN內(nèi)的排隊(duì)時延進(jìn)行計(jì)算并補(bǔ)償；次接駁盒的二層交換機(jī)是支持IEEE1588?v2協(xié)議的二層交換機(jī)，工作在邊界時鐘的模式。