CN102970094B - 一种海底观测网接驳盒时间同步方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的海底观测网接驳盒时间同步方法，是基于NTP和PTP技术的同步方法。岸基站主时钟的NTP和PTP同步信号经岸基站PTN设备转换为光信号后，通过深海光电复合缆传输至主接驳盒的PTN设备并将光信号转换为电信号；主接驳盒控制单元解码NTP同步信号进行毫秒级对时，或通过PTP模块解码PTP同步信号进行微秒级对时；主接驳盒PTN设备将NTP和PTP同步信号经电缆传输至次接驳盒的二层交换机；次接驳盒控制单元解码NTP同步信号进行毫秒级对时，或通过PTP模块解码PTP同步信号进行微秒级对时；次接驳盒的二层交换机将NTP和PTP同步信号通过电缆传输至海底观测仪器。

Description

一种海底观测网接驳盒时间同步方法
技术领域
本发明涉及一种海底观测网接驳盒时间同步方法，尤其是一种基于NTP和PTP技术的海底观测网接驳盒时间同步方法。
背景技术
作为海洋科学技术的热点内容，美国、日本、加拿大等国家都在建立海底观测网，我国也在加快其研究速度。海底观测网络，是由岸基站和各级水下节点组成的大型长期稳定的海底原位科学探测平台。接驳盒即为海底观测网络的水下节点。接驳盒为海底观测网内连接的科学设备提供统一的供电和通讯接口，并与岸基站及其他接驳盒相连。因此接驳盒的可靠性对海底观测网络的稳定运行起着至关重要的作用。
海底观测网接驳盒实现时间同步是关键指标之一。接驳盒的稳定运行是通过对接驳盒内部的电压信号、电流信号以及周围的环境监测信号如温度信号、湿度信号、漏水检测信号等多种信号的控制来实现的，这些信号的实时性对及时掌控接驳盒的内部情况十分重要。此外，高精度的时间信号如何在通过深海光电复合缆、主接驳盒、次接驳盒等多级接驳盒远距离传输之后还能保持其精度，以便于对海底终端科学设备进行时间同步，这也对海底信号的观测有着十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种海底观测网接驳盒时间同步方法，从而实现对海底观测网接驳盒的时间同步。
为达到上述目的，本发明拟采用的技术解决方案是：
本发明的海底观测网接驳盒时间同步方法，是一种基于NTP和PTP技术的时间同步方法，包括以下步骤：
(1) 岸基站主时钟输出的NTP同步信号和PTP同步信号经岸基站PTN设备转换为光信号后，通过深海光电复合缆传输至海底M个主接驳盒的PTN设备，M为正整数；
(2)每个海底主接驳盒的PTN设备将接收到的光信号的NTP同步信号和PTP同步信号转换为电信号并分为N+2路输出，其一路NTP同步信号输入至主接驳盒控制单元进行NTP同步信号解码实现毫秒级时间同步，另一路PTP同步信号经由主接驳盒的PTP模块进行PTP同步信号解码再输入至主接驳盒控制单元实现微秒级时间同步，其余N路NTP同步信号和PTP同步信号分别经电缆输出至N个次接驳盒的二层交换机,N为正整数；
(3)每个海底次接驳盒的二层交换机将输入的NTP同步信号和PTP同步信号分为P+2路输出，其一路NTP同步信号输入至次接驳盒控制单元进行NTP同步信号解码实现毫秒级时间同步，另一路PTP同步信号经由次接驳盒的PTP模块进行PTP同步信号解码再输入至次接驳盒控制单元实现微秒级时间同步，其余P路NTP同步信号和PTP同步信号分别经电缆输出至P个海底观测仪器，P为正整数。
本发明中，所说的岸基站PTN设备、主接驳盒PTN设备以及次接驳盒的二层交换机均是支持IEEE1588 v2协议的网络传输设备，工作在边界时钟的模式。
本发明步骤（1）中所说的深海光电复合缆的长度为75km或150km。当深海光电复合缆长度为150km时，在岸基站PTN设备与海底主接驳盒的PTN设备之间接入放大器，该放大器距离岸基站PTN设备在1km内。
本发明中，所说的主接驳盒PTP模块以及次接驳盒PTP模块均是支持IEEE1588 v2协议的模块，工作在PTP从时钟模式。 
本发明中，所说的海底观测仪器是接入海底观测网络实时在线观测和数据采集的设备，例如地震仪、采样器、温盐深剖面仪、深海摄像机等。  
上述的NTP同步信号是由RFC1305协议定义的时间同步信号；PTP同步信号是由IEEE1588 v2协议定义的时间同步信号。
本发明的有益效果是：本发明的海底观测网接驳盒时间同步方法中，将高精度NTP同步信号和PTP同步信号在岸基站PTN设备内由电信号转换为光信号并通过（75km和150km）深海光电复合缆进行传输，可实现同步信号在深海内的远距离传输；传输网络内同时拥有NTP同步信号和PTP同步信号，可增强海底观测网接驳盒时间同步信号的多样性；主、次接驳盒控制单元可通过PTP模块解码PTP同步信号实现微秒级时间同步，可保证海底观测网接驳盒时间同步的高精度；整个网络中的网络传输设备如岸基站PTN设备，主接驳盒PTN设备，次接驳盒二层交换机，主、次接驳盒内的PTP模块均支持IEEE1588v2协议，因此可以保证高精度同步信号在深海进行远距离传输。本发明是海底观测网接驳盒进行高精度时间同步的保证。
附图说明
图1是海底观测网接驳盒时间同步系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做详细的说明。
参照图1，海底观测网接驳盒时间同步方法，包括以下步骤：
(1)岸基站主时钟发出的NTP同步信号和PTP同步信号经岸基站PTN设备转换为光信号后，通过75km或150km深海光电复合缆传输至海底M个（图例中M=2）主接驳盒的PTN设备。其中，岸基PTN设备和主接驳盒的PTN设备均支持IEEE1588 v2协议，工作在边界时钟的模式；当深海光电复合缆长度为150km时，在岸基站PTN设备与海底主接驳盒的PTN设备之间接入放大器，该放大器距离岸基站PTN设备在1km内。
(2)每个海底主接驳盒的PTN设备将接收到的光信号的NTP同步信号和PTP同步信号转换为电信号并分为N+2路（图例中N=8）输出，其一路NTP同步信号直接输入至主接驳盒控制单元进行NTP同步信号解码实现毫秒级时间同步，另一路PTP同步信号先经由主接驳盒的PTP模块进行PTP同步信号解码后再输入至主接驳盒控制单元实现微秒级时间同步，其余8路NTP同步信号和PTP同步信号分别经电缆输出至8个次接驳盒的二层交换机。主接驳盒PTP模块是支持IEEE1588 v2协议的模块，工作在PTP从时钟模式。 
(3)每个海底次接驳盒的二层交换机将输入的NTP同步信号和PTP同步信号分为P+2路（图例中P=8）输出，其一路NTP同步信号直接输入至次接驳盒控制单元进行NTP同步信号解码实现毫秒级时间同步，另一路PTP同步信号先经由次接驳盒的PTP模块进行PTP同步信号解码再输入至次接驳盒控制单元实现微秒级时间同步，其余8路分别经电缆输出至8个海底观测仪器。其中，二层交换机是支持IEEE1588 v2协议的网络传输设备，工作在边界时钟的模式；PTP模块是支持IEEE1588 v2协议的模块，工作在PTP从时钟模式；海底观测仪器是接入海底观测网络用来进行对大洋水层的物理、化学、生物因素，深海海底的岩石、热液、微生物以及大洋地壳内部的水体流动、板块活动、板块形变等各种观测对象进行长期、连续、稳定的实时在线观测和数据采集的观测设备，例如地震仪、采样器、温盐深剖面仪、深海摄像机等。

Claims (5)

1.一种海底观测网接驳盒时间同步方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 岸基站主时钟输出的NTP同步信号和PTP同步信号经岸基站PTN设备转换为光信号后，通过深海光电复合缆传输至海底M个主接驳盒的PTN设备，M为正整数；
(2)每个海底主接驳盒的PTN设备将接收到的光信号的NTP同步信号和PTP同步信号转换为电信号并分为N+2路输出，其一路NTP同步信号和PTP同步信号中的NTP同步信号输入至主接驳盒控制单元进行NTP同步信号解码实现毫秒级时间同步，另一路NTP同步信号和PTP同步信号中的PTP同步信号经由主接驳盒的PTP模块进行PTP同步信号解码再输入至主接驳盒控制单元实现微秒级时间同步，其余N路NTP同步信号和PTP同步信号分别经电缆输出至N个次接驳盒的二层交换机,N为正整数；
(3)每个海底次接驳盒的二层交换机将输入的NTP同步信号和PTP同步信号分为P+2路输出，其一路NTP同步信号和PTP同步信号中的NTP同步信号输入至次接驳盒控制单元进行NTP同步信号解码实现毫秒级时间同步，另一路NTP同步信号和PTP同步信号中的PTP同步信号经由次接驳盒的PTP模块进行PTP同步信号解码再输入至次接驳盒控制单元实现微秒级时间同步，其余P路NTP同步信号和PTP同步信号分别经电缆输出至P个海底观测仪器，P为正整数。
2.根据权利要求1所述的海底观测网接驳盒时间同步方法，其特征在于，所说的岸基站PTN设备、主接驳盒PTN设备以及次接驳盒的二层交换机均是支持IEEE1588 v2协议的网络传输设备，工作在边界时钟的模式。
3.根据权利要求1所述的海底观测网接驳盒时间同步方法，其特征在于，步骤（1）中所说的深海光电复合缆的长度为75km或150km，当深海光电复合缆长度为150km时，在岸基站PTN设备与海底主接驳盒的PTN设备之间接入放大器，该放大器距离岸基站PTN设备在1km内。
4.根据权利要求1所述的海底观测网接驳盒时间同步方法，其特征在于，所说的主接驳盒PTP模块以及次接驳盒PTP模块均是支持IEEE1588 v2协议的模块，工作在PTP从时钟模式。
5.根据权利要求1所述的海底观测网接驳盒时间同步方法，其特征在于，所说的海底观测仪器是接入海底观测网络实时在线观测和数据采集的设备。
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