一種gps及納秒級ntp兩路輸入的同步組網時鐘的製作方法

2023-04-23 16:41:46

專利名稱：一種gps及納秒級ntp兩路輸入的同步組網時鐘的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種GPS及納秒級NTP兩路輸入的同步組網時鐘，可以通過跟蹤 GPS衛星系統獲得UTC時間，或者通過NTP輸入與上遊時鐘同步。其不僅可輸出納秒級的 NTP時間，同時還可以輸出符合ITU-T G. 811標準的頻率信號，可作為通信網的頻率基準，屬於通信技術領域。
背景技術：
隨著科技的發展和社會的進步，許多行業對時間精度的要求越來越高，高精度的系統時間同步是諸多領域安全可靠運行的必要前提，如電力、交通、通信、金融證券、廣播電 視、國防軍事、航天科研等。目前最常用的授時系統為美國軍方開發的GPS衛星定時定位系統，對高精度時間信號的應用從同步範圍來講可以分為小範圍內的時間同步和大範圍的時間同步。小範圍的時間同步即在該小範圍內為每一臺設備提供一套GPS系統，更可靠的方式是通過一套GPS系統為該範圍內的所有設備通過電纜直接進行對時。大範圍內的時間同 步從地域上來講更加廣泛，如一個省的整個電網系統；在每個小範圍內同步系統的基礎上 通過傳輸網絡建立時間同步網絡，確保所有系統之間的時間同步。目前現有的GPS同步時鐘品牌較多，基本都能滿足小範圍內的系統授時，但能夠 用來組建時間同步網的GPS網絡時鐘卻非常少。
發明內容本實用新型的目的是提供一種能夠用來組建時間同步網的GPS網絡時鐘，同時能 夠起到小範圍內系統主時鐘、網絡主時鐘、網絡從時鐘的作用，其組網精度達納秒級。為了達到上述目的，本實用新型的產品技術方案是提供了一種GPS及納秒級NTP 兩路輸入的同步組網時鐘，包括FPGA處理器，其特徵在於，FPGA處理器分別連接主機處理 接口、存儲器及總線，在總線上掛有GPS接收單元、包過濾單元、時鐘同步單元及總線主機， 包過濾單元連接MAC控制器，時鐘同步單元分別連接輸入/輸出模塊、恆溫控制DAC及總線 主機，總線主機連接振蕩器。進一步，所述總線為I2C總線。所述振蕩器為時間保持單元OCXO振蕩器。本實用新型提供的時鐘的兩路輸入可設定優先權，並且PTP不僅可以作為輸入， 也可以作為輸出來用。本實用新型的優點在於1.實現了一臺時鐘GPS、納秒級NTP兩路冗餘輸入，提高了系統的可靠性；2.除可以提供時間輸出外，還可以同時輸出符合ITU-T G. 811標準的頻率信號；3.組網時，大量的軟體算法克服了由網絡傳輸抖動造成的精度偏差；4. FPGA控制，操作面板功能強大，通過Web可對設備進行遠程管理和監控；5.獨一無二的納秒級數據網組網精度，特別是通過路由器也能達到優於1微秒的精度；6.支持SNMP告警、幹接點告警等。
圖1為本實用新型提供的一種GPS及納秒級NTP兩路輸入的同步組網時鐘的連接示意具體實施方式
以下結合實施例來具體說明本實用新型。實施例如圖1所示，為本實用新型提供的一種GPS及納秒級NTP兩路輸入的同步組網時 鍾，包括FPGA處理器，其特徵在於，FPGA處理器分別連接主機處理接口、存儲器及總線，在 總線上掛有GPS接收單元、包過濾單元、時鐘同步單元及總線主機，包過濾單元連接MAC控 制器，時鐘同步單元分別連接輸入/輸出模塊、恆溫控制DAC及總線主機，總線主機連接振 蕩器。所述總線為I2C總線。所述振蕩器為時間保持單元OCXO振蕩器。當本時鐘作為系統主時鐘時，通過GPS接收機獲得UTC時間，作為基準參考源。GPS 接收機輸出的信號通過總線的方式與FPGA處理器和其它電路進行通信。NTP =Network Time Protocol,即網絡時間協議。網絡時間協議(NTP)是一種通過 網際網路服務於計算機時鐘的同步時間協議。它提供了一種同步時間機制，能在龐大而複雜 多樣網際網路中用光速調整時間分配。它使用的是可返回時間設計方案，其特點是時間服務 器是一種分布式子網，能自我組織操作、分層管理配置，經過有線或無線方式同步邏輯時鐘 達到國際標準時間。此外，通過本地路由選擇運算法則及時間後臺程序，伺服器可以重新分 配標準時間。NTP的設計帶來了三種產品_時鐘偏移、時間延遲及差量，所有這三種與指定參考 時鐘都是相關聯的。時鐘偏移表示調整本地時鐘與參考時鐘相一致而產生的偏差數；時間 延遲表示在指定時間內發送消息與參考時鐘間的延時時間；差量表示了相對於參考時鐘本 地時鐘的最大偏差錯誤。因為大多數主機時間伺服器通過其它對等時間伺服器達到同步， 所以這三種產品中的每一種都有兩個組成部分其一是由對等決定的部分，這部分是相對 於原始標準時間的參考來源而言；其二是由主機衡量的部分，這部分是相對於對等而言。每 一部分在協議中都是獨立維持的，從而可以使錯誤控制和子網本身的管理操作變得容易。 它們不僅提供了偏移和延遲的精密測量，而且提供了明確的最大錯誤範圍，這樣用戶接口 不但可以決定時間，而且可以決定時間的準確度。輸入模塊是一種用於接收時間信號的模塊，能夠通過網絡接收NTP時間信號，並 將NTP解碼，從而輸出串口時間報文信號和IPPS信號。傳統的NTP是在應用層打時標，這 種技術所能達到的時間精度只有幾百微秒，而納秒級NTP網絡時鐘通過在乙太網驅動打時 標，精度取決於乙太網的中斷服務程序的中斷反應時間和乙太網的發送硬體，精度可達ns級。設備的輸出單元與核心處理器之間也是通過總線的方式進行控制，納秒級NTP組 網時鐘的輸出單元可以輸出各種類型的時間信號，如IRIG-B、1PPS、TOD等。作為一款GPS時間產品，其同時還能夠輸出精度符合ITU-T G. 811水平的El頻 率信號，這是目前其它任 何一款時鐘所不具備的功能。
權利要求一種GPS及納秒級NTP兩路輸入的同步組網時鐘，包括FPGA處理器，其特徵在於，FPGA處理器分別連接主機處理接口、存儲器及總線，在總線上掛有GPS接收單元、包過濾單元、時鐘同步單元及總線主機，包過濾單元連接MAC控制器，時鐘同步單元分別連接輸入/輸出模塊、恆溫控制DAC及總線主機，總線主機連接振蕩器。
2.如權利要求1所述的一種GPS及納秒級NTP兩路輸入的同步組網時鐘，其特徵在於， 所述總線為I2C總線。
3.如權利要求1所述的一種GPS及納秒級NTP兩路輸入的同步組網時鐘，其特徵在於， 所述振蕩器為時間保持單元OCXO振蕩器。
專利摘要本實用新型涉及一種GPS及納秒級NTP兩路輸入的同步組網時鐘，包括FPGA處理器，其特徵在於，FPGA處理器分別連接主機處理接口、存儲器及總線，在總線上掛有GPS接收單元、包過濾單元、時鐘同步單元及總線主機，包過濾單元連接MAC控制器，時鐘同步單元分別連接輸入/輸出模塊、恆溫控制DAC及總線主機，總線主機連接振蕩器。本實用新型的優點在於實現了一臺時鐘GPS、納秒級NTP兩路冗餘輸入，提高了系統的可靠性；除可以提供時間輸出外，還可以同時輸出符合ITU-T G.811標準的頻率信號；FPGA控制，操作面板功能強大，通過Web可對設備進行遠程管理和監控。
文檔編號H04J3/06GK201557117SQ20092021170
公開日2010年8月18日 申請日期2009年11月2日 優先權日2009年11月2日
發明者朱亞, 李鳳軍, 邱祖雄 申請人:上海泰坦通信工程有限公司