CN102916759B - 一种e1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力系统通信技术中的一种时间标定及时标信息处理方法。通过下述步骤,实现E1数据帧时间标定及时标信息处理,1)通过E1信号处理单元对接收到的E1链路数据进行E1时间报文数据提取,并检测E1接收、发送特征信号;2)根据E1接收、发送特征信号控制复帧长度生成收发准时点标识信号;3)采用与标准时间源同步的秒脉冲信号作为时间标定的时间基准,获取累加器计数值对收发准时点标识信号进行时间标定,获得时间标定值;4)将获取的时间标定值与提取的时间报文数据进行对应,将时间标定值修正至对应的时间报文数据中并通过E1通道发出。本发明用于实现基于SDH网络E1链路的时间同步系统,可以实现对E1数据帧的高精度、高准确度时间的标定。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统通信技术中的一种E1数据帧高精度时间标定及时标信息处理方法,可以用于实现基于SDH网络E1链路的时间同步系统。
背景技术
随着智能电网的飞速发展,电网对时间同步的要求越来越高。电力系统大部分变电站、厂站所使用的时间都是由独立的系统内部时钟来提供的,由于各系统内部时钟的差异,会导致系统长时间运行之后,系统与系统之间出现较大时间偏差,这样会给电力系统的安全运行与生产带来巨大的安全隐患。
目前电力系统已经建成一个完整的、覆盖全网的SDH光通信网络,E1/2.048Mbits通道目前已经覆盖大部分电网的所有变电站、厂站。SDH光通信网络在电力系统中已大量应用,目前已经成为电力通信中的主要通信方式。许多基于SDH光通信网络的电网业务,说明了SDH通信方式的可靠性和稳定性。基于SDH光通信网络的全网时间系统能够很大程度地简化变电站系统结构,降低建设成本,是电力行业近年来的重点发展趋势和着力推广的关键技术。
要建立基于SDH光通信网络的全网时间同步系统,必须要实现基于SDH光通信网络通道的时钟的传递。SDH光通信网络具有一套标准化的信息结构等级,利用业务通道中2.048Mbits支路中指定时隙传递时间信号,既不影响其他时隙的话音或数据业务,也无需修改现有SDH设备,实用性强。
发明内容
本发明提出一种E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,可以实现对E1数据帧的高精度、高准确度时间的标定以及基于E1链路时间信息传递,为SDH光通信网络的全网时间同步系统实现提供了相应的技术基础。
本发明所采用的技术方案:
一种E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,通过下述步骤,实现E1数据帧时间标定及时标信息处理,
1)通过E1信号处理单元对接收到的E1链路数据进行E1时间报文数据提取,并检测E1接收、发送特征信号;
2)根据E1接收、发送特征信号控制复帧长度生成收发准时点标识信号;
3)采用与标准时间源同步的秒脉冲信号作为时间标定的时间基准,获取累加器计数值对收发准时点标识信号进行时间标定,获得时间标定值;
4)将获取的时间标定值与提取的时间报文数据进行对应,将时间标定值修正至对应的时间报文数据中并通过E1通道发出。
所述的E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,在步骤2)、3)中,将提取的时间报文数据进行串并转换,在提取E1接收特征信号产生的写时钟和写地址控制下将时间报文数据存入内存储器RAM中;对提取的E1接收特征信号进行采样,并启动累加器控制复帧长度输出相应准时点标识信号,准时点标识信号同步后输入时钟计数单元记录并锁存时间标定值;读取内存储器RAM中存储的接收报文数据,将锁存的时间标定值填入报文数据替换原本时间信息,并将新的时间报文转存至存储器RAM中。
所述的E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,在步骤4)中,通过E1发送特征信号触发产生读使能信号以及地址累加器控制内存储器RAM读时钟时序,将内存储器RAM存储的新的时间报文数据通过并转串电路按照E1帧结构和时序发送至E1链路。
所述的E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,包括E1数据帧时间标定处理与E1时间报文数据收发处理两部分,E1接收、发送特征信号包括帧标识信号和时隙标识信号,在所述步骤3)中,对收发准时点标识信号E1数据帧进行时间标定的步骤如下:
a,对E1信号检测单元检测到的外输入2M数据流,提取E1特征信号,检测提取后的信号时序;
b,对E1特征信号进行采样处理,当E1特征信号时沿到达,启动特征信号计数累加器,对特征信号进行计数;
c,判断计数值满足一次接收E1数据帧数目相对应的复帧长度,即准时点标识产生的时间间隔,产生一个准时点标识脉冲信号;
准时点标识信号产生在同步帧的帧头,或在一帧中某时隙标识处,若某同步帧帧头时标为T1,则其中N时隙的时标为T2= T1+N×125/32μs;
d,为避免收发准时点标识同时产生造成的时间报文修正处理单元响应处理不及的情况,设定固定间隔时间,即在接收准时点到来时,判断接收特征信号计数值,如果小于设定时间间隔则对特征信号计数累加器进行复位操作,来抑制发送准时点标识的产生;若接收数据时标Trec,收发固定时间间隔为M个帧周期,则发送数据时标Ttran=Trec+M×125(μs);
对准时点标识信号进行采样处理并在准时点标识信号边沿记录时标累加器的计数值,并对获取的时标值进行存储。
所述的E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,E1时间报文数据收发处理流程,具体实施步骤如下:
a,E1信号检测单元将接收E1数据转为串行数据输出,提取后的E1数据中的时间报文经过串并转换电路转为并行数据并锁存;
b,对E1数据帧时间标定处理步骤a中提取的E1特征信号进行同步时沿采样,在E1接收特征信号时沿到达,启动地址累加器,并触发写使能时钟信号,将接收的时间报文存储至内存储器;接收E1数据时,E1接收特征信号控制写时钟,E1接收帧标识信号或时隙标识信号逻辑产生写地址与写使能控制信号,当检测到有效的帧标识信号或时隙标识信号时,地址累加器计数累加,触发写使能有效置位,将接收E1数据写至RAM对应地址存储区域,将写使能清零等待下一个有效帧标识信号或时隙标识信号;
c,读取RAM中存储的E1接收到的时间报文,判断接收时间报文数据类型,验证校验,将E1数据帧时间标定处理中获取并存储的时标值填入原时间报文中相应字节,替换原有时间信息;通过校验模块对新时间报文数据进行异或校验;并将新时间报文数据转存入RAM;
d,对E1数据帧时间标定处理步骤a中E1发送特征信号进行同步时沿采样,在E1发送标识信号时沿到达时,时启动地址累加器,并触发读使能时钟信号,读取内存储器中时间报文数据,并通过并转串电路将新时间报文以E1数据帧的形式通过2M链路发送。
所述的E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,发送E1数据时,E1发送特征信号控制RAM读时钟,E1发送帧标识信号或时隙标识信号逻辑产生读地址与读使能控制信号,当检测到有效的发送帧标识信号或时隙标识信号时,地址累加器计数累加,触发读使能有效置位,将RAM对应地址存储区域中的时间报文读取出来,读使能清零等待下一个有效帧标识信号或时隙标识信号,并根据E1数据帧时序通过串并转换电路将时间报文发送至E1链路。
本发明的有益效果:
1、本发明E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,优于其他时间标定和处理方法之处在于不用对数据帧进行解析判断,而直接进行对同步标识信号时间标定和时间报文存储,再将收到的报文数据与时标值进行对应处理。由于不用对数据帧进行解析判断,利用这种方法标定时间比原有的时间标定方法准确度更高,并且更加简单、易于实现。
2、本发明E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,对时标对应的E1数据帧的时间报文进行提取修正,再将新的报文数据发送至E1链路,可以实现基于SDH网络E1通道的时钟传递,可以为实现E1链路的精确时钟传递提供技术基础。接收E1时间报文数据、提取特征信号并对E1数据帧进行精确的时间标定,分辨率达到10ns量级。
附图说明
图1:本发明E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法实现硬件的结构图;
图2:E1数据帧时间标定处理流程示意图;
图3:提取后E1特征信号时序;
图4:准时点标识脉冲信号产生时序图;
图5:E1时间报文数据收发处理流程;
图6:E1数据接收发送模块框架示意图。
具体实施方式
实施例一:参见图1、图2,本发明E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,通过下述步骤实现E1数据帧时间标定及时标信息处理,
1)通过E1信号处理单元对接收到的E1链路数据进行E1时间报文数据提取,并检测E1接收、发送特征信号;
2)根据E1接收、发送特征信号控制复帧长度生成收发准时点标识信号;
3)采用与标准时间源同步的秒脉冲信号(实际中,可采用同步精度优于1μs的秒脉冲信号)作为时间标定的时间基准,获取累加器计数值对收发准时点标识信号进行时间标定,获得时间标定值;
4)将获取的时间标定值与提取的时间报文数据进行对应,将时间标定值修正至对应的时间报文数据中并通过E1通道发出。
实施例二:参见图1~图6,本发明E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,与实施例一不同的是,进一步的,在所述步骤2)、3)中,将提取的时间报文数据进行串并转换,在提取E1接收特征信号产生的写时钟和写地址控制下将时间报文数据存入内存储器RAM中;对提取的E1接收特征信号进行采样,并启动累加器控制复帧长度输出相应准时点标识信号,准时点标识信号同步后输入时钟计数单元记录并锁存时间标定值;读取内存储器RAM中存储的接收报文数据,将锁存的时间标定值填入报文数据替换原本时间信息,并将新的时间报文转存至存储器RAM中;在所述步骤4)中,通过E1发送特征信号触发产生读使能信号以及地址累加器控制内存储器RAM读时钟时序,将内存储器RAM存储的新的时间报文数据通过并转串电路按照E1帧结构和时序发送至E1链路。
实施例三:参见图1~图6,本发明E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,包括E1数据帧时间标定处理与E1时间报文数据收发处理两部分,所述E1接收、发送特征信号包括帧标识信号和时隙标识信号。如图2所示,本实施例与前述各实施例不同的是,在所述步骤3)中,对收发准时点标识信号E1数据帧进行时间标定的步骤如下:
a, E1信号检测单元检测外输入2M数据流,提取E1特征信号,检测提取后的信号时序如图3所示。
b, 对E1特征信号进行采样处理,当E1特征信号时沿到达,启动特征信号计数累加器,对特征信号进行计数。
c, 判断计数满足设定的复帧长度即准时点标识产生的时间间隔后(与一次收取存储的E1数据帧数目相对应),产生一个准时点标识脉冲信号,准时点标识信号产生时序如图4所示。
准时点标识信号产生可以在同步帧的帧头,也可以在一帧中某时隙标识处,即特征信号可以采用帧标识信号,也可以采用时隙通道时钟。若某同步帧帧头时标为T1,则其中N时隙的时标为T2= T1+N×125/32(μs)。
为避免收发准时点标识同时产生而可能造成的时间报文修正处理单元响应处理不及的情况,可以通过设定固定间隔时间,即在接收准时点到来时,判断接收特征信号计数值,如果小于设定时间间隔则对特征信号计数累加器进行复位操作,来抑制发送准时点标识的产生。若接收数据时标Trec,收发固定时间间隔为M个帧周期,则发送数据时标Ttran=Trec+M×125(μs)。此方法也可运用于双路数据的收发处理。
d, 对准时点标识信号进行采样处理并在准时点标识信号边沿记录时标累加器的计数值,并对获取的时标值进行存储。本发明中时间标定所采用的时钟电路提供的高稳时钟时钟频率为100MHz,计数周期10ns,即时间标定精度为10ns。可以通过提高时钟频率,提高时间标定的精度。采用准确度优于100ns的秒脉冲信号作为时间基准,对累加器计数进行清零同步,根据时钟频率周期性累加计数器值。当准时点标识脉冲信号到达,利用时钟电路所提供100MHz对准时点标识脉冲进行边沿同步,使准时点标识信号由慢时钟域跨越至快时钟域。
实施例四:参见图1~图6,本实施例E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,与实施例三不同是,如图5所示,E1时间报文数据收发处理流程具体实施步骤如下:
1. E1信号检测单元将接收E1数据转为串行数据输出,提取后的E1数据中的时间报文经过串并转换电路转为并行数据并锁存。
2. 对E1数据帧时间标定处理步骤1中提取的E1特征信号进行同步时沿采样,在E1接收特征信号时沿到达,启动地址累加器,并触发写使能时钟信号,将接收的时间报文存储至内存储器。内存储器的主要模块为两块双口RAM,读写操作可以同时进行。如图6所示,接收E1数据时,E1接收特征信号控制写时钟。E1接收帧标识信号或时隙标识信号逻辑产生写地址与写使能控制信号,当检测到有效的帧标识信号或时隙标识信号时,地址累加器计数累加,触发写使能有效置位,将接收E1数据写至RAM对应地址存储区域,将写使能清零等待下一个有效帧标识信号或时隙标识信号。利用这种方法,使能信号置位清零仅根据E1特征信号,并且数据的存储不必通过对数据进行解析和判断,保证了存储数据的准确性和存储的高效性。
3. 读取RAM中存储的E1接收到的时间报文,判断接收时间报文数据类型,验证校验。将E1数据帧时间标定处理中获取并存储的时标值填入原时间报文中相应字节,替换原有时间信息;通过校验模块对新时间报文数据进行异或校验;并将新时间报文数据转存入RAM。
4.对E1数据帧时间标定处理步骤1中E1发送特征信号进行同步时沿采样,在E1发送标识信号时沿到达时,时启动地址累加器,并触发读使能时钟信号,读取内存储器中时间报文数据,并通过并转串电路将新时间报文以E1数据帧的形式通过2M链路发送。如图6所示,发送E1数据时,E1发送特征信号控制RAM读时钟。E1发送帧标识信号或时隙标识信号逻辑产生读地址与读使能控制信号,当检测到有效的发送帧标识信号或时隙标识信号时,地址累加器计数累加,触发读使能有效置位,将RAM对应地址存储区域中的时间报文读取出来,读使能清零等待下一个有效帧标识信号或时隙标识信号,并根据图2中E1数据帧时序通过串并转换电路将时间报文发送至E1链路。
图1为本发明E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法硬件实现的结构图。
E1数据检测单元实现从2.048Mbits链路钟提取E1接收发送特征信号功能,其中包括帧标识信号和时隙标识信号的检测;准时点标识信号生成单元包括了E1特征信号触发累加器计数和准时点标识信号生成触发电路;数据时间标定单元包括时钟计数单元与准时点触发锁存时标电路;E1时间报文数据收发处理部分主要是包括:E1数据提取单元包括了从2.048Mbits链路钟提取E1数据帧中的时间报文和串并转换电路锁存报文数据;内存储器的主要模块为两块双口RAM,分别储存接收的时间报文数据和经过修正处理的待发时间报文数据,采用乒乓操作且读写操作可以同时进行,避免了报文数据丢失,接收数据写时钟和写地址以及发送数据的读写时钟和写地址根据提取的E1接收发送特征信号逻辑产生;时间报文修正处理单元读取RAM中接收的时间报文,将锁存的时标值填入报文数据替换原本时间信息,修正数据验证,并将新的时间报文转存至RAM中。
Claims (6)
1.一种E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,其特征是:通过下述步骤,实现
E1数据帧时间标定及时标信息处理,
1)通过E1信号处理单元对接收到的E1链路数据进行E1时间报文数据提取,并检测
E1接收、发送特征信号;
2)根据E1接收、发送特征信号控制复帧长度生成收发准时点标识信号;
3)采用与标准时间源同步的秒脉冲信号作为时间标定的时间基准,获取累加器计数值
对收发准时点标识信号进行时间标定,获得时间标定值;
4)将获取的时间标定值与提取的时间报文数据进行对应,将时间标定值修正至对应的
时间报文数据中并通过E1通道发出。
2.根据权利要求1所述的E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,其特征是:在
所述步骤2)、3)中,将提取的时间报文数据进行串并转换,在提取E1接收特征信号产生的
写时钟和写地址控制下将时间报文数据存入内存储器RAM中;对提取的E1接收特征信号
进行采样,并启动累加器控制复帧长度输出相应准时点标识信号,准时点标识信号同步后
输入时钟计数单元记录并锁存时间标定值;读取内存储器RAM中存储的接收报文数据,将
锁存的时间标定值填入报文数据替换原本时间信息,并将新的时间报文转存至存储器RAM
中。
3.根据权利要求2所述的E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,其特征是:在
所述步骤4)中,通过E1发送特征信号触发产生读使能信号以及地址累加器控制内存储器
RAM读时钟时序,将内存储器RAM存储的新的时间报文数据通过并转串电路按照E1帧结构
和时序发送至E1链路。
4.根据权利要求1、2或3所述的E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,其特征
是:包括E1数据帧时间标定处理与E1时间报文数据收发处理两部分,所述E1接收、发送特
征信号包括帧标识信号和时隙标识信号,在所述步骤3)中,对收发准时点标识信号E1数据
帧进行时间标定的步骤如下:
a,对E1信号检测单元检测到的外输入2M数据流,提取E1特征信号,检测提取后的信
号时序;
b,对E1特征信号进行采样处理,当E1特征信号时沿到达,启动特征信号计数累加器,
对特征信号进行计数;
c,判断计数值满足一次接收E1数据帧数目相对应的复帧长度,即准时点标识产生的
时间间隔,产生一个准时点标识脉冲信号;
准时点标识信号产生在同步帧的帧头,或在一帧中某时隙标识处,若某同步帧帧头时
标为T1,则其中N时隙的时标为T2= T1+N×125/32(μs);
d,为避免收发准时点标识同时产生造成的时间报文修正处理单元响应处理不
及的情况,设定固定间隔时间,即在接收准时点到来时,判断接收特征信号计数值,如
果小于设定时间间隔则对特征信号计数累加器进行复位操作,来抑制发送准时点标
识的产生;若接收数据时标Trec,收发固定时间间隔为M个帧周期,则发送数据时标
Ttran=Trec+M×125(μs);
对准时点标识信号进行采样处理并在准时点标识信号边沿记录时标累加器的计数值,
并对获取的时标值进行存储。
5.根据权利要求4所述的E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,其特征是:E1
时间报文数据收发处理流程,具体实施步骤如下:
a,E1信号检测单元将接收E1数据转为串行数据输出,提取后的E1数据中的时间报文
经过串并转换电路转为并行数据并锁存;
b,对E1数据帧时间标定处理步骤a中提取的E1特征信号进行同步时沿采样,在E1接
收特征信号时沿到达,启动地址累加器,并触发写使能时钟信号,将接收的时间报文存储至
内存储器;接收E1数据时,E1接收特征信号控制写时钟,E1接收帧标识信号或时隙标识信
号逻辑产生写地址与写使能控制信号,当检测到有效的帧标识信号或时隙标识信号时,地
址累加器计数累加,触发写使能有效置位,将接收E1数据写至RAM对应地址存储区域,将写
使能清零等待下一个有效帧标识信号或时隙标识信号;
c,读取RAM中存储的E1接收到的时间报文,判断接收时间报文数据类型,验证校验,将E1数据帧时间标定处理中获取并存储的时标值填入原时间报文中相应字节,替换原有时间
信息;通过校验模块对新时间报文数据进行异或校验;并将新时间报文数据转存入RAM;
d,对E1数据帧时间标定处理步骤a中E1发送特征信号进行同步时沿采样,在E1发送
标识信号时沿到达时,时启动地址累加器,并触发读使能时钟信号,读取内存储器中时间报
文数据,并通过并转串电路将新时间报文以E1数据帧的形式通过2M链路发送。
6.根据权利要求5所述的E1数据帧精确时间标定及时标信息处理方法,其特征是:发送E1数据时,E1发送特征信号控制RAM读时钟,E1发送帧标识信号或时隙标识信号逻辑产生读地址与读使能控制信号,当检测到有效的发送帧标识信号或时隙标识信号时,地址累加器计数累加,触发读使能有效置位,将RAM对应地址存储区域中的时间报文读取出来,读使能清零等待下一个有效帧标识信号或时隙标识信号,并根据E1数据帧时序通过串并转换电路将时间报文发送至E1链路。
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