一種基於同步數字系列光網絡的高精度時間頻率傳遞方法
2023-10-05 03:37:54
專利名稱：一種基於同步數字系列光網絡的高精度時間頻率傳遞方法
技術領域：
本發明涉及一種基於同步數字系列(Synchronous Digital Hierarchy,以下簡稱SDH)光網絡的高精度、長距離的時間頻率傳遞方法。該方法依託雙向的同步數字系列光網絡低速業務通道進行時間頻率傳遞，具有時間頻率傳遞精度高、佔用光網絡帶寬少，對時頻傳遞信道路由變化不敏感的優點。
背景技術：
世界上各個大國都在積極發展自己高精度時間與頻率統一系統，比較著名的主要是天基體統，比如美國的GPS系統、俄羅斯的GL0NASS，歐洲的伽利略系統以及我國正在建設的北鬥系統等。與此同時，基於光網絡的高精度時間頻率網絡也是構建時頻體系的重要組成部分，不但能夠勝任高精度的時間頻率傳遞工作，還可與天基時頻網絡相互補充、相互支撐，形成空地一體化的高精度時頻網絡。時間頻率標準信號的高精度傳遞本質上是要實現時間頻率信號在不同空間位置的相位統一。根據佔用信道資源不同，基於光網絡的時頻傳遞可劃分為獨佔光纖、佔用光網絡中的確定波長信號和依託已有的SDH光網絡三類。其中前兩種方法雖然傳遞精度高， 但佔用帶寬資源過多，且在長距離傳遞時需要對現有光網絡進行大規模改造；依託已有的 SDH傳送網中的業務通道進行時間頻率傳遞雖然佔用信道資源少，但由於時間頻率信號在傳遞過程中會受到碼速調整、指針調整、數字再生、業務切換和長距離光纖鏈路熱脹冷縮等劣化因素的影響，時間頻率傳遞的穩定度損失較大。上世紀九十年代，日本NTT公司對利用 SDH網絡進行時間傳遞進行了集中研究，研究成果表明在千公裡級的距離上利用SDH的低速業務只能達到數百納秒級。目前已有的利用SDH網絡進行授時的商用設備在中短距離上的授時精度為亞微秒量級。2008年，日本國家度量研究所(National Metrology Institute of Japan,NMIJ) 利用SDH光網絡的1. 544Mbps支路業務，實現了從東京到衝繩約1500千米的單向原子頻標的頻率傳遞實驗，其中光纖鏈路包含560公裡的直埋光纜和900公裡的無電中繼海底光纜，鏈路中共有5個包含銣原子鐘的數字中繼站，結果表明在採用了具備銣原子鐘的SDH 網絡中繼和光放大技術來抑制鏈路導致的穩定度損傷之後，頻標傳遞的日穩定度為10_13量級，雖然與現有的GPS校頻水平相當，但由於當前商用原子鐘的日穩定度在10_14量級以上， 因此傳統利用SDH業務實施頻標傳遞的方法不能滿足原子頻標的「無損」傳遞要求。
發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種基於SDH光網絡低速業務通道進行時頻傳遞的新方法，該方法依託SDH網絡中的低速支路業務實施高精度時間頻率傳遞，系統構成簡單，佔用信道資源少，穩定性高，具有較強的實用價值。技術方案本發明的基於同步數字序列光網絡的高精度時間頻率傳遞方法包括下步驟1)、在原子鐘所處的主站和時頻傳遞的終端站即從站之間配置雙向的低速支路業務， 配置時需保證雙向業務在傳輸過程中在同一根光纜中傳輸，並保證通過相同的中繼站節點。
2)、主站和從站分別將各自鍾源產生的時鐘信號進行頻率綜合處理，產生滿足同步數字系列SDH網絡低速業務規範要求的時鐘信號，並以此產生低速支路業務比特流，送入SDH 設備，經SDH網絡傳輸後到達對端站；
3)、主站和從站分別從接收到的低速支路業務流中提取時鐘信號，經頻率平滑和頻率合成後重生與鍾源標稱相同的頻率信號；
4)、主站和從站分別測量本地鍾源的時鐘信號與經SDH業務傳遞後恢復時鐘信號之間的頻率差，並將該頻率差經過低速支路業務以語義通信的方式告知對端；
5)、在從站，依託主站傳來的頻差信號和本端測量的頻差信號計算出主站原子鐘與從站時鐘之間的頻率差，並依據此頻率差調節從站時鐘，從而實現從站與主站之間的頻率同
步；
6)、當步驟5)完成時，主站和從站依託天基授時系統進行時間信號的初相校準；
7)、當步驟6)完成後，主站和從站間保持時間和頻率信號的同步，在復校周期內其時間同步精度可以達到10ns，頻率信號的日穩定度可以達到10_14量級。有益效果
1)、該方法利用SDH網絡中的雙向低速業務可以實現IOns量級的高精度時間同步和 10_14日穩定度的頻率同步。2)、該方法的時間頻率傳遞精度不受SDH網絡業務的保護倒換、設備短時重啟、路由動態變換等業務變化的影響。
圖1基於SDH網絡的高精度時間頻率傳遞方法示意圖。圖2 El時鐘處理模塊原理示意圖。
具體實施例方式下面結合圖1所示的基於SDH網絡的高精度時間頻率傳遞方法示意圖，以利用SDH 網絡中的El支路業務進行時頻傳遞為例，對本發明的技術方案做非限定性說明。1)、在建立時頻傳遞鏈路之前，利用SDH網絡的網管平臺在主站和從站之間配置雙向的El (2. 048Mbps)支路業務。根據光網絡拓撲和路由圖，配置時保證雙向業務在傳輸過程中在同一根光纜中，並保證通過相同的SDH網絡中間站節點。2)、主站鍾源A和從站鍾源B分別將各自鍾源產生的IOMHz時鐘信號 Λ和Λ送入如圖2所示的El時鐘處理模塊，利用該模塊中的數字頻率綜合單元(圖2所示的DDS)進行頻率綜合處理，產生滿足SDH網絡El業務規範要求的2. 048MHz時鐘，並以此產生El支路比特流，送入SDH設備，經SDH網絡傳輸後到達對端站。3)、主站和從站利用圖2所示的2M時鐘處理模塊，從接收到的El業務流中提取 2. 048MHz時鐘信號，經圖2所示的頻率平滑和頻率合成單元抑制因SDH業務傳遞而引入的中高頻頻率抖動，重生IOMHz的頻率信號。
4)、主站和從站利用高精度頻率測量方法(如差拍法和雙混頻時差測量法)分別測量本地鍾源的IOMHz時鐘信號與經SDH業務傳遞的對端IOMHz時鐘信號之間的頻率差。 在主站A處長時間測量得到的頻差為
權利要求
1. 一種基於同步數字序列光網絡的高精度時間頻率傳遞方法，其特徵在於該方法包括以下步驟1)、在原子鐘所處的主站和時頻傳遞的終端站即從站之間配置雙向的低速支路業務， 配置時需保證雙向業務在傳輸過程中在同一根光纜中傳輸，並保證通過相同的中繼站節點。2)、主站和從站分別將各自鍾源產生的時鐘信號進行頻率綜合處理，產生滿足同步數字系列SDH網絡低速業務規範要求的時鐘信號，並以此產生低速支路業務比特流，送入SDH 設備，經SDH網絡傳輸後到達對端站；3)、主站和從站分別從接收到的低速支路業務流中提取時鐘信號，經頻率平滑和頻率合成後重生與鍾源標稱相同的頻率信號；4)、主站和從站分別測量本地鍾源的時鐘信號與經SDH業務傳遞後恢復時鐘信號之間的頻率差，並將該頻率差經過低速支路業務以語義通信的方式告知對端；5)、在從站，依託主站傳來的頻差信號和本端測量的頻差信號計算出主站原子鐘與從站時鐘之間的頻率差，並依據此頻率差調節從站時鐘，從而實現從站與主站之間的頻率同步；6)、當步驟5)完成時，主站和從站依託天基授時系統進行時間信號的初相校準；7)、當步驟6)完成後，主站和從站間保持時間和頻率信號的同步，在復校周期內其時間同步精度可以達到10ns，頻率信號的日穩定度可以達到10_14量級。
全文摘要
本發明涉及一種利用同步數字系列光網絡的業務通道實施高精度時間頻率傳遞的新方法。該方法採用經過同一根光纜並經過相同同步數字系列網絡中繼站的雙向低速支路業務通道作為時頻傳遞信道，利用雙向頻率傳遞與測量得出從站與主站間的頻率偏差，從站利用該頻差值對本地的時鐘進行伺服調整，使從站的時鐘始終與主站保持頻率跟蹤鎖定關係，保證從站恢復頻率的準確度與穩定度。當從站利用天基授時系統完成初相調整後，就完成了從站時間頻率與主站的高度同步。本發明僅需要依託同步數字系列光網絡的低速支路業務就可以實現高精度、長距離的時間頻率傳遞，具有時間頻率傳遞精度高、佔用光網絡帶寬少，對時頻傳遞信道的路由變化不敏感的優點。
文檔編號H04Q11/00GK102158298SQ20111011536
公開日2011年8月17日 申請日期2011年5月5日 優先權日2011年5月5日
發明者盧麟, 吳傳信, 張寶富, 朱勇, 王榮, 經繼松 申請人:中國人民解放軍理工大學