[實用新型]一種多時鐘源綜合網絡時統卡

有效

• 申請號: 201921183640.5
• 申請日: 2019-07-26
• 公開（公告）號: CN209949115U
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 宋軍;孟學軍;敬佩;幕遷;張宗鵬;王麗生
• 申請（專利權）人: 北京新宇航星科技有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;G04R20/02
• 代理公司: 11210 北京紐樂康知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 黃凡凡

本實用新型公開了一種多時鐘源綜合網絡時統卡，包括FPGA芯片，其特征在于，所述FPGA芯片分別連接有時鐘源接口和PCI?e接口，所述時鐘源接口包括天線接口、IRIG?B碼輸入接口、1PPS信號輸入接口和TOD碼輸入接口中的一種或多種，所述天線接口通過衛星信號接收機連接所述FPGA芯片，所述IRIG?B碼輸入接口、所述1PPS信號輸入接口和所述TOD碼輸入接口各通過對應的驅動器連接所述FPGA芯片。可用于網絡通信設備的時間校準，支持多種時鐘源編碼格式，保證了多個設備異地之間時間的統一。

技術領域

本實用新型涉及網絡時統卡技術領域，具體來說，涉及一種多時鐘源綜合網絡時統卡。

背景技術

在很多高速網絡應用中，例如：電力、通信、視頻、工業控制等行業，需要傳輸大量與時間相關的參量，隨著技術進步對時間精度的要求越來越高。與此同時通信設備部署范圍和地域越來越廣，需要整個通信系統的時間統一。圍繞統一時間和高精度時間的需求，很多企業和個人研發了時統設備或時統卡來滿足統一時間的需求。

常用的時間同步技術（簡稱“授時”或“校時”）包括：短波授時、長波授時、網絡授時和衛星授時。衛星授時具有精度高、覆蓋范圍廣、全天時、全天候等優點，得到了廣泛應用。利用接收導航信號并解算高精度時間信息，從而實現IRIG-B碼、TOD碼、NTP協議和串口輸出來提供高精度授時服務的設備即為授時終端。

大多數時統設備和時統卡只需要支持衛星授時，就能得到準確的高精度時鐘。但是在實際應用中，情況要復雜得多，在很多場合衛星信號很弱甚至完全收不到信號，或者有時不具備外接天線的條件。這些情況下，衛星授時就會遇到問題，難以提供長期穩定的時鐘。

另外，還有一些行業選擇了其他的授時方式，例如：移動通信行業常用1PPS+TOD碼方式進行時鐘同步。中國移動通信公司制定了企業標準QB-B-016-2010《中國移動高精度時間同步1PPS+TOD接口規范》，解決了多種時間對接場景中不同類型或不同廠家設備之間的高精度時間同步問題。

其中，TOD碼信息波特率默認為9600，無奇偶校驗，1個起始位（用低電平表示），1個停止位（用高電平表示），空閑幀為高電平，8個數據位。在1PPS上升沿1ms后開始傳送TOD信息，并在500ms內傳完。TOD協議報文發送頻率為每秒1次。

對于1PPS秒脈沖，采用上升沿作為準時沿，上升時間應小于50ns，脈寬為20ms~200ms。TOD信息傳送采用RS-422電平或RS-232電平方式，物理接頭采用RJ45或DB9。TOD信息通過GPS時間周數和GPS時間周內秒數相結合的方式表示秒以上的時間值。

還有一些場合授時終端采用了IRIG-B碼格式，對年月日時分秒進行編碼提供給設備校準時間。IRIG-B直流(DC)碼的接口通常采用RS-422接口。IRIG-B交流(AC)碼的接口采用平衡接口。IRIG-B(DC)碼的同步精度可達幾十納秒量級，IRIG-B(AC)碼的同步精度一般為10～20us(微秒)。

因此，現有的校時設備在實際應用中遇到的問題如下：

1）多種時鐘源共存的問題，為了節約硬件成本，通常校時設備只采用一種校時方式。最常用的是GPS衛星或北斗衛星校時技術，能夠滿足大多數場景的應用。這種校時方式（授時技術）有一個弱點，必需連接室外天線。在某些密閉環境，或者衛星信號很弱的情況下，這種方式就難以保證連續校時了。另外，還有一種更普遍的配置情況，在服務器機房里配備一臺時統設備，向外輸出授時信號，為其他設備提供統一的時間基準。時間格式可以是IRIG-B碼編碼格式，也可以是TOD碼編碼格式。這樣就需要多種類型的插卡用來適配不同的時鐘源。在實際工作中，由于全國各地情況不一樣，時鐘源類型不盡一致，如果配備多種校時卡或校時設備，就會對設備管理帶來麻煩，不利于現場配置和維護。