[發明專利]一種光纖網絡高精度授時系統的云同步方法

有效

• 申請號: 201410081032.9
• 申請日: 2014-03-06
• 公開（公告）號: CN103916204B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 李有生;向培;丁巍;李琦;孟志才;李高峰;李忠文;彭良福
• 申請（專利權）人: 成都泰富通信有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;H04L29/08
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 楊剛

1.一種光纖網絡高精度授時系統的云同步方法，其特征在于：方法如下，

(1)在線監測云同步網中光中繼器的雙向比對時間頻率基準的傳遞時延，并且通過加裝可程控零衰耗光纖時延自動鎖定和均衡補償網絡進行修正；步驟(1)中，采用光纖時延在線監測技術、光纖時延自動鎖定和均衡補償技術，可以標準化、標稱化地逐段將光纖時延變化牢牢地控制在≤1ns～5ns的范圍內，達到在線監測傳遞時延的目的；再利用光纖實現雙向比對檢測和返回校驗監測技術，完成對光纖傳輸時延的精準測量，以主站1PPS上升沿為Txk碼幀頭起始點可實現光纖時延的精準的周期性自動在線監測，剝離和分割光纖時延變化帯來的時間漂移累積的負面影響，光纖時延變化自動鎖定恒定和均衡補償修正，采用三點歸一算法，二元鎖相技術檢測驗證從站云同步1PPS的精確度，時間間隔度量尺度≤1ns；主站→從站的時間同步就是主從兩個柵格節點的再生UTC原子時1PPS上升沿時刻對齊，計量它的偏差值即為時間間隔偏差，當實現主站的1PPS減去從站的1PPS≤1ns時，就達到了超精密的時間同步；步驟(1)中，由于時間同步傳輸總時延是由光纖的時延、設備的處理時延、輸入輸出接口時延組成，因此需要采用標準化自適應擴展輸出接口，控制各類時間接口的誤差≤1ns，在云同步網絡中稱為時間零ns偏差輸入輸出傳遞連接技術，電接口和光接口時延均衡將主站→從站50～1000km、1000～5000km范圍內各自分段進行補償，就能夠確保主從站之間的雙向傳輸通道的傳輸時延值幾乎相等；

(2)在具有銫原子鐘的時間頻率輸出接口端嵌入雙向比對單元，實現“零距離”松耦合鎖相同步，并進行返回校驗；步驟(2)所述“零距離”松耦合鎖相同步，采用“零距離”松耦合鑒頻鑒相過零檢測鎖相技術，使雙向比對單元輸出的Txk碼的時間和頻率基準與銫原子鐘的完全一致，誤差≤0.5ns，各類時間基準輸出接口都是自適應零時延的標稱化、標準化的輸出接口線，確保輸出的1PPS的精度；

(3)采用低噪聲輸出系統，確保時鐘短期內10～10000s的抖動噪聲和時間的間隔抖動優于0.5ns；

(4)采用至少六進六出的網絡構建可用度達99.99996﹪的超精密時間頻率基準；

(5)通過地面光纖網絡“一級”柵格節點參與空中北斗近百臺原子鐘大比對、大校驗，實現地面和空中的銫原子鐘統一跟蹤全國授時中心的高精度原子鐘，使所有原子時鐘的鐘差≤1ns

(6)其云同步方法就是利用時間、頻率和時延三者的辯證關系，將原子時鐘和各等級高穩定低相位噪聲輸出的恒溫晶體時鐘捆綁在一起，按照高增益鑒頻鑒相“過零”檢測鎖相技術要求，逐級自動溯源使最低等級的時鐘都能夠達到：

與銫原子時鐘的相對頻率偏差(FD)≤±1E-14/天～±5E-14/天；

與銫原子時鐘的相對相位偏差(PD)≤±1ns/天～±5ns/天；

與銫原子時鐘的相對時間間隔偏差(TID)≤1ns；

然后形成以銫原子時鐘為中心的再生UTC原子時超精密時間頻率云同步網。

2.根據權利要求1所述的一種光纖網絡高精度授時系統的云同步方法，其特征在于：沿著干線網直達路由的光中繼段逐級在線監測光纖時延并加裝可程控零衰耗光纖時延補償網絡，每段標準化、標稱化恒定鎖相補償后，最后延伸到1250公里→4000公里的Txk碼總長度的直達路由，通過雙向比對測量將逐級傳遞的恒定鎖相均衡補償后的漂移累積，以及最后一級光中繼段光纖的時延漂移同時恒定鎖相均衡補償，并建立與國家授時中心1PPS相對偏差≤1ns的超精密時間頻率基準；若光中繼距離是500公里，也按上述方法分段補償，只是Txk碼為400bit/s，時間間隔為2.5毫秒。

3.根據權利要求1所述的一種光纖網絡高精度授時系統的云同步方法，其特征在于：光纜傳輸光中繼距離如果是75km～100km或更長，沿著“0級”無縫骨干網絡直達路由，逐級將光纜中的光纖時延變化進行在線監測，并且通過加裝可程控零衰耗光纖時延自動鎖定均衡補償網絡逐級進行補償和修正，可以將光纖的極其緩慢的變化和影響精準地控制在≤1ns的范圍之內。

4.根據權利要求1所述的一種光纖網絡高精度授時系統的云同步方法，其特征在于：步驟(2)所述返回校驗，采用“0級”返回校驗的方法，最高級別的返回校驗是使主站能通過雙向數據鏈路一清二楚地知道它所同步的從站時鐘的主要功能和性能以及同步效果，并且知曉傳輸通道的穩定性和不確定度，主站的高等級別時鐘能準確無誤地知道被它同步的所有從站的從時鐘同步狀態和單纖傳遞時間頻率的相對不穩定性或不確定度，能精準無誤地判斷每個從站的再生UTC原子時的時間報文有無誤碼、錯秒、跳秒或丟秒。