專利名稱：一種基于同步數(shù)字系列光網(wǎng)絡(luò)的高精度時間頻率傳遞方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于同步數(shù)字系列(Synchronous Digital Hierarchy,以下簡稱SDH)光網(wǎng)絡(luò)的高精度、長距離的時間頻率傳遞方法。該方法依托雙向的同步數(shù)字系列光網(wǎng)絡(luò)低速業(yè)務(wù)通道進行時間頻率傳遞，具有時間頻率傳遞精度高、占用光網(wǎng)絡(luò)帶寬少，對時頻傳遞信道路由變化不敏感的優(yōu)點。
背景技術(shù)：
世界上各個大國都在積極發(fā)展自己高精度時間與頻率統(tǒng)一系統(tǒng)，比較著名的主要是天基體統(tǒng)，比如美國的GPS系統(tǒng)、俄羅斯的GL0NASS，歐洲的伽利略系統(tǒng)以及我國正在建設(shè)的北斗系統(tǒng)等。與此同時，基于光網(wǎng)絡(luò)的高精度時間頻率網(wǎng)絡(luò)也是構(gòu)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(wǎng)絡(luò)相互補充、相互支撐，形成空地一體化的高精度時頻網(wǎng)絡(luò)。時間頻率標準信號的高精度傳遞本質(zhì)上是要實現(xiàn)時間頻率信號在不同空間位置的相位統(tǒng)一。根據(jù)占用信道資源不同，基于光網(wǎng)絡(luò)的時頻傳遞可劃分為獨占光纖、占用光網(wǎng)絡(luò)中的確定波長信號和依托已有的SDH光網(wǎng)絡(luò)三類。其中前兩種方法雖然傳遞精度高， 但占用帶寬資源過多，且在長距離傳遞時需要對現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)進行大規(guī)模改造；依托已有的 SDH傳送網(wǎng)中的業(yè)務(wù)通道進行時間頻率傳遞雖然占用信道資源少，但由于時間頻率信號在傳遞過程中會受到碼速調(diào)整、指針調(diào)整、數(shù)字再生、業(yè)務(wù)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(wěn)定度損失較大。上世紀九十年代，日本NTT公司對利用 SDH網(wǎng)絡(luò)進行時間傳遞進行了集中研究，研究成果表明在千公里級的距離上利用SDH的低速業(yè)務(wù)只能達到數(shù)百納秒級。目前已有的利用SDH網(wǎng)絡(luò)進行授時的商用設(shè)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(wǎng)絡(luò)的1. 544Mbps支路業(yè)務(wù)，實現(xiàn)了從東京到?jīng)_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公里的直埋光纜和900公里的無電中繼海底光纜，鏈路中共有5個包含銣原子鐘的數(shù)字中繼站，結(jié)果表明在采用了具備銣原子鐘的SDH 網(wǎng)絡(luò)中繼和光放大技術(shù)來抑制鏈路導(dǎo)致的穩(wěn)定度損傷之后，頻標傳遞的日穩(wěn)定度為10_13量級，雖然與現(xiàn)有的GPS校頻水平相當(dāng)，但由于當(dāng)前商用原子鐘的日穩(wěn)定度在10_14量級以上， 因此傳統(tǒng)利用SDH業(yè)務(wù)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(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種基于SDH光網(wǎng)絡(luò)低速業(yè)務(wù)通道進行時頻傳遞的新方法，該方法依托SDH網(wǎng)絡(luò)中的低速支路業(yè)務(wù)實施高精度時間頻率傳遞，系統(tǒng)構(gòu)成簡單，占用信道資源少，穩(wěn)定性高，具有較強的實用價值。技術(shù)方案本發(fā)明的基于同步數(shù)字序列光網(wǎng)絡(luò)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(yè)務(wù)， 配置時需保證雙向業(yè)務(wù)在傳輸過程中在同一根光纜中傳輸，并保證通過相同的中繼站節(jié)點。
2)、主站和從站分別將各自鐘源產(chǎn)生的時鐘信號進行頻率綜合處理，產(chǎn)生滿足同步數(shù)字系列SDH網(wǎng)絡(luò)低速業(yè)務(wù)規(guī)范要求的時鐘信號，并以此產(chǎn)生低速支路業(yè)務(wù)比特流，送入SDH 設(shè)備，經(jīng)SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸后到達對端站；
3)、主站和從站分別從接收到的低速支路業(yè)務(wù)流中提取時鐘信號，經(jīng)頻率平滑和頻率合成后重生與鐘源標稱相同的頻率信號；
4)、主站和從站分別測量本地鐘源的時鐘信號與經(jīng)SDH業(yè)務(wù)傳遞后恢復(fù)時鐘信號之間的頻率差，并將該頻率差經(jīng)過低速支路業(yè)務(wù)以語義通信的方式告知對端；
5)、在從站，依托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，并依據(jù)此頻率差調(diào)節(jié)從站時鐘，從而實現(xiàn)從站與主站之間的頻率同
步；
6)、當(dāng)步驟5)完成時，主站和從站依托天基授時系統(tǒng)進行時間信號的初相校準；
7)、當(dāng)步驟6)完成后，主站和從站間保持時間和頻率信號的同步，在復(fù)校周期內(nèi)其時間同步精度可以達到10ns，頻率信號的日穩(wěn)定度可以達到10_14量級。有益效果
1)、該方法利用SDH網(wǎng)絡(luò)中的雙向低速業(yè)務(wù)可以實現(xiàn)IOns量級的高精度時間同步和 10_14日穩(wěn)定度的頻率同步。2)、該方法的時間頻率傳遞精度不受SDH網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的保護倒換、設(shè)備短時重啟、路由動態(tài)變換等業(yè)務(wù)變化的影響。


圖1基于SDH網(wǎng)絡(luò)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(jié)合圖1所示的基于SDH網(wǎng)絡(luò)的高精度時間頻率傳遞方法示意圖，以利用SDH 網(wǎng)絡(luò)中的El支路業(yè)務(wù)進行時頻傳遞為例，對本發(fā)明的技術(shù)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(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)管平臺在主站和從站之間配置雙向的El (2. 048Mbps)支路業(yè)務(wù)。根據(jù)光網(wǎng)絡(luò)拓撲和路由圖，配置時保證雙向業(yè)務(wù)在傳輸過程中在同一根光纜中，并保證通過相同的SDH網(wǎng)絡(luò)中間站節(jié)點。2)、主站鐘源A和從站鐘源B分別將各自鐘源產(chǎn)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(shù)字頻率綜合單元(圖2所示的DDS)進行頻率綜合處理，產(chǎn)生滿足SDH網(wǎng)絡(luò)El業(yè)務(wù)規(guī)范要求的2. 048MHz時鐘，并以此產(chǎn)生El支路比特流，送入SDH設(shè)備，經(jīng)SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸后到達對端站。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(yè)務(wù)流中提取 2. 048MHz時鐘信號，經(jīng)圖2所示的頻率平滑和頻率合成單元抑制因SDH業(yè)務(wù)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)分別測量本地鐘源的IOMHz時鐘信號與經(jīng)SDH業(yè)務(wù)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(quán)利要求
1. 一種基于同步數(shù)字序列光網(wǎng)絡(luò)的高精度時間頻率傳遞方法，其特征在于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(yè)務(wù)， 配置時需保證雙向業(yè)務(wù)在傳輸過程中在同一根光纜中傳輸，并保證通過相同的中繼站節(jié)點。2)、主站和從站分別將各自鐘源產(chǎn)生的時鐘信號進行頻率綜合處理，產(chǎn)生滿足同步數(shù)字系列SDH網(wǎng)絡(luò)低速業(yè)務(wù)規(guī)范要求的時鐘信號，并以此產(chǎn)生低速支路業(yè)務(wù)比特流，送入SDH 設(shè)備，經(jīng)SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸后到達對端站；3)、主站和從站分別從接收到的低速支路業(yè)務(wù)流中提取時鐘信號，經(jīng)頻率平滑和頻率合成后重生與鐘源標稱相同的頻率信號；4)、主站和從站分別測量本地鐘源的時鐘信號與經(jīng)SDH業(yè)務(wù)傳遞后恢復(fù)時鐘信號之間的頻率差，并將該頻率差經(jīng)過低速支路業(yè)務(wù)以語義通信的方式告知對端；5)、在從站，依托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，并依據(jù)此頻率差調(diào)節(jié)從站時鐘，從而實現(xiàn)從站與主站之間的頻率同步；6)、當(dāng)步驟5)完成時，主站和從站依托天基授時系統(tǒng)進行時間信號的初相校準；7)、當(dāng)步驟6)完成后，主站和從站間保持時間和頻率信號的同步，在復(fù)校周期內(nèi)其時間同步精度可以達到10ns，頻率信號的日穩(wěn)定度可以達到10_14量級。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用同步數(shù)字系列光網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)通道實施高精度時間頻率傳遞的新方法。該方法采用經(jīng)過同一根光纜并經(jīng)過相同同步數(shù)字系列網(wǎng)絡(luò)中繼站的雙向低速支路業(yè)務(wù)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(diào)整，使從站的時鐘始終與主站保持頻率跟蹤鎖定關(guān)系，保證從站恢復(fù)頻率的準確度與穩(wěn)定度。當(dāng)從站利用天基授時系統(tǒng)完成初相調(diào)整后，就完成了從站時間頻率與主站的高度同步。本發(fā)明僅需要依托同步數(shù)字系列光網(wǎng)絡(luò)的低速支路業(yè)務(wù)就可以實現(xiàn)高精度、長距離的時間頻率傳遞，具有時間頻率傳遞精度高、占用光網(wǎng)絡(luò)帶寬少，對時頻傳遞信道的路由變化不敏感的優(yōu)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(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者盧麟, 吳傳信, 張寶富, 朱勇, 王榮, 經(jīng)繼松 申請人:中國人民解放軍理工大學(xué)