時間同步高可靠性選源方法
2023-05-04 04:35:51 1
時間同步高可靠性選源方法
【專利摘要】時間同步高可靠性選源方法，涉及通信技術。包括下述步驟：1)判斷各時間參考源的有效性，排除無效的時間參考源；所述有效性判斷依據為完全滿足下述三項條件：A、鏈路質量完好，B、參考時間具有連續性，C、參考時間具有一致性；2)依據預定順序選擇有效的時間參考源作為最終參考源，並以此調整系統時間。本發明的有益效果是，本發明能夠對多個時間參考源進行實時監控、篩選和排序，確保選擇的時間參考源最為準確可靠。
【專利說明】時間同步高可靠性選源方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及通信技術。
【背景技術】
[0002] 現有技術多為單一的時間參考源，支持冗餘備份的也只是簡單的判斷了參考源的 告警狀態，根據優先級選出沒有告警的參考源來跟蹤，沒有監測參考源本身的可靠性和質 量、性能等因素。一旦參考源故障就會導致系統輸出錯誤時間或性能不穩定。當前廣泛使 用的時間參考源有單GPS、單北鬥、GPS/北鬥混合、IEEE1588(PTP)授時、IRIG-B地面授時 等。考慮到設備體積和經濟效益等因素，一般系統都是單一參考源。為了提高數字同步網 絡的安全性、可靠性，就需要採用兩到三種參考源實現多基準冗餘授時。
[0003] 現有較為成熟的應用普遍採用單GPS授時。GPS具有授時精度高，長期穩定性好， 覆蓋範圍廣的特點。但GPS是美國軍方開發維護的，受制於政治、經濟等諸多因素的影響。 採用單GPS做為參考源，對授時系統的安全性和穩定性存在很大的安全隱患和使用風險。 為避免上述風險我國自主研發"北鬥"衛星導航系統，但是衛星授時系統需要天線安裝、饋 線鋪設等工程配合，應用環境限制較大，有一定的安全隱患且投資風險高。而地面參考如： IEEE1588(PTP)授時受地面鏈路影響較大。IRIG-B地面授時存在傳輸距離短的問題。
[0004] 為了保證輸出性能的穩定性和可靠性，需要多路參考源冗餘備份。現有的多路參 考源備份技術，一般是是根據參考源硬體的告警，如天線斷路、短路告警，信號丟失等為依 據，判斷參考源是否可用。對參考源的性能缺乏監控和明確的判決指標。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是，提供一種更為準確可靠的時間同步高可靠性選源 方法。
[0006] 本發明解決所述技術問題採用的技術方案是，時間同步高可靠性選源方法，其特 徵在於，包括下述步驟：
[0007] 1)判斷各時間參考源的有效性，排除無效的時間參考源；所述有效性判斷依據為 完全滿足下述三項條件：
[0008] A、鏈路質量完好，B、參考時間具有連續性，C、參考時間具有一致性；
[0009] 2)依據預定順序選擇有效的時間參考源作為最終參考源，並以此調整系統時間。
[0010] 進一步的說，所述鏈路質量判斷標準為：
[0011] 對於衛星參考源，根據天線、收星狀況判斷；
[0012] 對於地面參考源，根據信號有無判斷。
[0013] 所述參考時間連續性判斷標準為：
[0014] 將每一路參考源的年月日時分秒時間信息，轉換為格林威治時間1970年01月01 日00時00分00秒起的總秒數，在預設時間段內，判斷參考源總秒數連續加一的次數與預 設時間的秒數相同，則為參考時間具有連續性。
[0015] 所述參考時間一致性判斷標準為：
[0016] 所有滿足AB兩項的時間參考源路數為r，參與一致性判決的待判定單元數為n，當 r為奇數時待判定單元數n = r = 2k+l ;當r為偶數（2k，k = 0、1、2···)時引入設備本地 時間參與一致性判決，待判定單元數n = r+1 = 2k+l ;
[0017] 將每一路待判定單元的年月日時分秒時間信息，轉換為格林威治時間1970年01 月01日00時00分00秒起的總秒數，每路待判定單元所佔權重為1/n，將相同總秒數的待 判定單元權重相加，
[0018] 若某一總秒數數值的權重和大於1/2,則對應的待判定單元具有時間一致性，
[0019] 若某一總秒數數值的權重和小於或等於1/2,則對應的待判定單元不具有時間一 致性。
[0020] 所述步驟2)中，所述預定順序為：
[0021] 若有效的時間參考源數量為兩個或兩個以上，比較各時間參考源的頻率精度並排 序，以頻率精度最高的時間參考源作為最終參考源；若各時間參考源精度相同，則按照預設 的優先級確定最終參考源。
[0022] 或者，所述步驟2)中，所述預定順序為：按照預設的優先級確定最終參考源。
[0023] 本發明的有益效果是，本發明能夠對多個時間參考源進行實時監控、篩選和排序， 確保選擇的時間參考源最為準確可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發明的使用環境示意圖。
[0025] 圖2是本發明的功能模塊圖。
[0026] 圖3是本發明中一致性判決模型示意圖。
【具體實施方式】 [0027] 縮略語：
[0028] GPS :Global Positioning System，全球定位系統；
[0029] BD :BeiDou Positioning System，北鬥定位系統；
[0030] PTP :Precision Time Protocol，精密時間協議
[0031] IRIG-B :Inter Range Instrumentation Group 國際通用時間格式碼
[0032] 參見圖1。
[0033] 本發明的時間同步高可靠性選源方法包括下述步驟：
[0034] 1)判斷各時間參考源的有效性，排除無效的時間參考源；所述有效性判斷依據為 完全滿足下述三項條件：
[0035] A、鏈路質量完好，B、參考時間具有連續性，C、參考時間具有一致性；
[0036] 2)依據預定順序選擇有效的時間參考源作為最終參考源，並以此調整系統時間。
[0037] 所述鏈路質量判斷標準為：
[0038] 對於衛星參考源，根據天線、收星狀況判斷（例如根據收星顆數和衛星信噪比等 條件）；
[0039] 對於地面參考源，根據信號有無判斷。
[0040] 所述參考時間連續性判斷標準為：
[0041] 將每一路參考源的年月日時分秒時間信息，轉換為格林威治時間1970年01月01 日00時00分00秒起的總秒數。在預設長度的時間段內，判斷參考源總秒數連續加一的次 數與預設時間相同，則為參考時間具有連續性。經過實際測試將預設時間段定為60s，即連 續判斷60s後，可以判斷該參考源具有連續性，且準確度99. 99%以上。
[0042] 所述參考時間一致性判斷標準為：
[0043] 所有滿足AB兩項的時間參考源路數為r，參與一致性判決的待判定單元數為η。當 r為奇數（2k+l，k = 0、1、2···)時待判定單元數n = r = 2k+l ;當r為偶數（2k，k = 0、1、 2…）時引入設備本地時間參與一致性判決，待判定單元數η = r+1 = 2k+l。將每一路待判 定單元的年月日時分秒時間信息，轉換為格林威治時間1970年01月01日00時00分00 秒起的總秒數。每路待判定單元所佔權重為1/n，將相同總秒數的待判定單元權重相加，權 重和大於1/2的待判定單元具有時間一致性，權重和小於1/2的待判定單元不具有時間一 致性。
[0044] 例如，共有A、B、C、D、E路參考源參與一致性判斷，其中，
[0045] 信號源A的時間對應的格林威治時間總秒數為X，權重1/5 ;
[0046] 信號源B的時間對應的格林威治時間總秒數為Y，權重1/5 ;
[0047] 信號源C的時間對應的格林威治時間總秒數為X，權重1/5 ;
[0048] 信號源D的時間對應的格林威治時間總秒數為Z，權重1/5 ;
[0049] 信號源E的時間對應的格林威治時間總秒數為X，權重1/5 ;
[0050] 則總秒數X的權重和為3/5,與X對應的信號源A、C、E具有一致性。
[0051] 總秒數Y、Z的權重和分別為1/5,小於1/2,對應的信號源B、D不具有一致性。
[0052] 所述步驟2)中，所述預定順序為：
[0053] 若有效的時間參考源數量為兩個或兩個以上，比較各時間參考源的頻率精度並排 序，以頻率精度最高的時間參考源作為最終參考源；若各時間參考源精度相同，則按照預設 的優先級確定最終參考源。
[0054] 作為一個簡化的實施例，所述步驟2)中，所述預定順序為：按照預設的優先級確 定最終參考源。即，只要時間參考源具有有效性，即可按照預定的優先級選取最優先的參考 源作為最終參考源。例如，GPS和BD都有效，但BD優先級更高，則以BD作為最終參考源。
[0055] 實施例1
[0056] 本實施例具有兩個時間參考源：GPS和IRIG-B地面參考。
[0057] 選源方法包括下述步驟：
[0058] 1)判斷各時間參考源的有效性，排除無效的時間參考源；所述有效性判斷依據為 完全滿足下述三項條件：
[0059] A、鏈路質量完好，B、參考時間具有連續性，C、參考時間具有一致性；
[0060] 鏈路質量判斷標準：
[0061] 對於衛星參考源（GPS)，根據天線、收星狀況判斷；
[0062] 對於地面參考源（IRIG-B地面參考），根據地面參考信號有無判斷。
[0063] 參考時間連續性判斷標準：
[0064] 將參考源的年月日時分秒時間信息，轉換為格林威治時間1970年01月01日00 時00分00秒起的總秒數。預設時長為60秒的時間段，以1秒為一個時間單位，若60秒內 總秒數連續加一，則認為該時間參考源具有連續性。若有一秒不連續，則對該時間參考源告 警。
[0065] 參考時間一致性判斷標準為：
[0066] 只有一個時間參考源滿足AB兩項時，根據一致性判決模型，權重和為1，大於1/2 所以該參考源具有時間一致性；
[0067] 兩路時間參考源都滿足AB兩項時，引入設備本地時間作為第三路待判定單元。將 參考源和設備本地時間的年月日時分秒時間信息，轉換為格林威治時間1970年01月01日 00時00分00秒起的總秒數。每一路時間參考源和設備本地時間一致性權重各佔1/3。如 果兩個時間參考源總秒數一致，一致性權重和至少為2/3,大於1/2,則兩路參考源都具有 時間一致性。同理如果兩個時間參考源總秒數不一致，與設備本地時間一致的參考源具有 時間一致性，另一路參考源不具有時間一致性。如果兩個時間參考源總秒數不一致，且都與 設備本地時間不一致。則兩路參考源都不具有時間一致性
[0068] 2)依據預定順序選擇有效的時間參考源作為最終參考源，並以此調整設備本地時 間。如果沒有有效的時間參考源，則系統不作調整，維持自身時間。
[0069] 所述預定順序為：
[0070] 若有效的時間參考源數量為兩個或兩個以上，比較各時間參考源的頻率精度並排 序，以頻率精度最高的時間參考源作為最終參考源；若各時間參考源精度相同，則按照預設 的優先級確定最終參考源。
[0071] 實施例2
[0072] 本實施例具有三個時間參考源：GPS、BD和IRIG-B地面參考。
[0073] 選源方法包括下述步驟：
[0074] 1)判斷各時間參考源的有效性，排除無效的時間參考源；所述有效性判斷依據為 完全滿足下述三項條件：
[0075] A、鏈路質量完好，B、參考時間具有連續性，C、參考時間具有一致性；
[0076] 鏈路質量判斷標準：
[0077] 對於衛星參考源（GPS和BD)，根據天線、收星狀況判斷；
[0078] 對於地面參考源（IRIG-B地面參考），根據信號有無判斷。
[0079] 參考時間連續性判斷標準：
[0080] 將參考源的年月日時分秒時間信息，轉換為格林威治時間1970年01月01日00 時00分00秒起的總秒數。預設時長為60秒的時間段，以1秒為一個時間單位，若60秒內 總秒數連續加一，則認為該時間參考源具有連續性。若有一秒不連續，則對該時間參考源告 警。
[0081] 參考時間一致性判斷標準為：
[0082] 只有一個時間參考源滿足AB兩項時，根據一致性判決模型，權重和為1，大於1/2 所以該參考源具有時間一致性；
[0083] 兩路時間參考源都滿足AB兩項時，引入設備本地時間作為第三路待判定單元。將 參考源和設備本地時間的年月日時分秒時間信息，轉換為格林威治時間1970年01月01日 00時00分00秒起的總秒數。每一路時間參考源和設備本地時間一致性權重各佔1/3。如 果兩個時間參考源總秒數一致，一致性權重和至少為2/3,大於1/2,則兩路參考源都具有 時間一致性。同理如果兩個時間參考源總秒數不一致，與設備本地時間一致的參考源具有 時間一致性，另一路參考源不具有時間一致性。如果兩個時間參考源總秒數不一致，且都與 設備本地時間不一致。則兩路參考源都不具有時間一致性。
[0084] 三路時間參考源都滿足AB兩項時，將參考源和設備本地時間的年月日時分秒時 間信息，轉換為格林威治時間1970年01月01日00時00分00秒起的總秒數。每一路時 間參考源的一致性權重各佔1/3。如果三路時間參考源總秒數一致，一致性權重和為1，大 於1/2,則兩路參考源都具有時間一致性。如果其中兩路時間參考源總秒數一致，一致性權 重和為2/3,大於1/2,則總秒數一致的兩路參考源都具有時間一致性，另一路參考源不具 有時間一致性。如果三路時間參考源總秒數都不一致，則三路的一致性權重和都為1/3,小 於1/2,所以三路都不具有時間一致性。
[0085] 2)依據預定順序選擇有效的時間參考源作為最終參考源，並以此調整系統時間。 如果沒有有效的時間參考源，則系統不作調整，維持自身時間。
[0086] 所述預定順序為：
[0087] 若有效的時間參考源數量為兩個或兩個以上，比較各時間參考源的頻率精度並排 序，以頻率精度最高的時間參考源作為最終參考源；若各時間參考源精度相同，則按照預設 的優先級確定最終參考源。
[0088] 實施例3 :
[0089] 本實施例具有四個時間參考源：GPS、BD、IRIG-B地面參考和PTP地面授時參考。
[0090] 選源方法包括下述步驟：
[0091] 1)判斷各時間參考源的有效性，排除無效的時間參考源；所述有效性判斷依據為 完全滿足下述三項條件：
[0092] A、鏈路質量完好，B、參考時間具有連續性，C、參考時間具有一致性；
[0093] 鏈路質量判斷標準：
[0094] 對於衛星參考源（GPS和BD)，根據天線、收星狀況判斷；
[0095] 對於地面參考源（IRIG-B地面參考和PTP地面授時參考），根據信號有無或PTP報 文鏈路是否完好（本例為簡化實施例，簡述為判斷PTP報文有無）判斷。
[0096] 參考時間連續性判斷標準：
[0097] 將參考源的年月日時分秒時間信息，轉換為格林威治時間1970年01月01日00 時00分00秒起的總秒數。預設時長為60秒的時間段，以1秒為一個時間單位，若60秒內 總秒數連續加一，則認為該時間參考源具有連續性。若有一秒不連續，則對該時間參考源告 警。
[0098] 參考時間一致性判斷標準為：
[0099] 只有一個時間參考源滿足AB兩項時，根據一致性判決模型，權重和為1，大於1/2 所以該參考源具有時間一致性；
[0100] 兩路時間參考源都滿足AB兩項時，引入設備本地時間作為第三路待判定單元。將 參考源和設備本地時間的年月日時分秒時間信息，轉換為格林威治時間1970年01月01日 00時00分00秒起的總秒數。每一路待判定單元一致性權重各佔1/3。如果兩個時間參考 源總秒數一致，一致性權重和至少為2/3,大於1/2,則兩路參考源都具有時間一致性。同理 如果兩個時間參考源總秒數不一致，與設備本地時間一致的參考源具有時間一致性，另一 路參考源不具有時間一致性。如果兩個時間參考源總秒數不一致，且都與設備本地時間不 一致。則兩路參考源都不具有時間一致性。
[0101] 三路時間參考源都滿足AB兩項時，將參考源和設備本地時間的年月日時分秒時 間信息，轉換為格林威治時間1970年01月01日00時00分00秒起的總秒數。每一路時 間參考源的一致性權重各佔1/3。如果三路時間參考源總秒數一致，一致性權重和為1，大 於1/2,則兩路參考源都具有時間一致性。如果其中兩路時間參考源總秒數一致，一致性權 重和為2/3,大於1/2,則總秒數一致的兩路參考源都具有時間一致性，另一路參考源不具 有時間一致性。如果三路時間參考源總秒數都不一致，則三路的一致性權重和都為1/3,小 於1/2,所以三路都不具有時間一致性。
[0102] 四路時間參考源都滿足AB兩項時，引入設備本地時間作為第五路待判定單元。將 參考源和設備本地時間的年月日時分秒時間信息，轉換為格林威治時間1970年01月01日 00時00分00秒起的總秒數。每一路待判定單元一致性權重各佔1/5。如果五路待判定單 元總秒數一致，一致性權重和至少為1，大於1/2,則五路待判定單元都具有時間一致性。如 果四路待判定單元總秒數一致，一致性權重和為4/5,大於1/2,則四路總秒數一致的待判 定單元具有時間一致性，另一路待判定單元不具有時間一致性。如果三路待判定單元總秒 數一致，一致性權重和為3/5,大於1/2,則三路總秒數一致的待判定單元具有時間一致性， 另兩路待判定單元不具有時間一致性。如果只有兩路代判定單元總秒數一致，一致性權重 和為2/5,小於1/2,則所有待判定單元均不具有時間一致性。同理如果五個待判定單元的 總秒數都不一致，則都不具有時間一致性。
[0103] 2)依據預定順序選擇有效的時間參考源作為最終參考源，並以此調整系統時間。 如果沒有有效的時間參考源，則系統不作調整，維持自身時間。
[0104] 所述預定順序為：
[0105] 若有效的時間參考源數量為兩路或兩路以上，比較各時間參考源的頻率精度並排 序，以頻率精度最高的時間參考源作為最終參考源；若各時間參考源精度相同，則按照預設 的優先級確定最終參考源。
【權利要求】
1. 時間同步高可靠性選源方法，其特徵在於，包括下述步驟： 1) 判斷各時間參考源的有效性，排除無效的時間參考源；所述有效性判斷依據為完全 滿足下述三項條件： A、鏈路質量完好，B、參考時間具有連續性，C、參考時間具有一致性； 2) 依據預定順序選擇有效的時間參考源作為最終參考源，並以此調整系統時間。
2. 如權利要求1所述的時間同步高可靠性選源方法，其特徵在於，所述鏈路質量判斷 標準為： 對於衛星參考源，根據天線、收星狀況判斷； 對於地面參考源，根據信號有無判斷。
3. 如權利要求1所述的時間同步高可靠性選源方法，其特徵在於，所述參考時間連續 性判斷標準為： 將每一路參考源的年月日時分秒時間信息，轉換為格林威治時間1970年01月01日00 時00分00秒起的總秒數，在預設時間段內，判斷參考源總秒數連續加一的次數與預設時間 的秒數相同，則為參考時間具有連續性。
4. 如權利要求1所述的時間同步高可靠性選源方法，其特徵在於，所述參考時間一致 性判斷標準為： 所有滿足AB兩項的時間參考源路數為r，參與一致性判決的待判定單元數為n，當r為 奇數時待判定單元數n = r = 2k+l ;當r為偶數（2k，k = 0、1、2…）時引入設備本地時間 參與一致性判決，待判定單元數n = r+1 = 2k+l ; 將每一路待判定單元的年月日時分秒時間信息，轉換為格林威治時間1970年01月01 日00時00分00秒起的總秒數，每路待判定單元所佔權重為1/n，將相同總秒數的待判定單 元權重相加， 若某一總秒數數值的權重和大於1/2,則對應的待判定單元具有時間一致性， 若某一總秒數數值的權重和小於或等於1/2,則對應的待判定單元不具有時間一致性。
5. 如權利要求1所述的時間同步高可靠性選源方法，其特徵在於，所述步驟2)中，所述 預定順序為： 若有效的時間參考源數量為兩個或兩個以上，比較各時間參考源的頻率精度並排序， 以頻率精度最高的時間參考源作為最終參考源；若各時間參考源精度相同，則按照預設的 優先級確定最終參考源。
6. 如權利要求1所述的時間同步高可靠性選源方法，其特徵在於，所述步驟2)中，所述 預定順序為：按照預設的優先級確定最終參考源。
【文檔編號】H04J3/06GK104125031SQ201410295192
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年6月26日
【發明者】丁弋捷, 楚鷹軍, 傅俊鵬 申請人:電信科學技術第五研究所