CN103546225A - 光同步网授时系统和授时方法 - Google Patents

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刘志强
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Abstract

本发明为光同步网授时系统和授时方法,本系统光同步网各节点光同步网传送单元的光分路器为两组,分别用于收发光的分路。各节点的授时单元包括授时业务接口、时间间隔测量模块、授时协议处理模块和本地时钟。光同步网节点设备经授时业务接口连接授时协议处理模块,光分路器的一路信号连接时间间隔测量模块,后者的输出接入授时协议处理模块。本授时方法为:授时协议处理模块按秒起始双向对时协议进行同步帧的发送接收、由时间间隔计算节点间时间偏差,使从节点得到主节点的高精度授时。本发明采用单纤双向传输,保证双向链路的高度对称,提高双向时延对称度,实现光同步网节点间的高精度授时,降低系统对保护倒换的敏感度,简化授时系统结构。

Description

光同步网授时系统和授时方法
技术领域
本发明属于光通信领域的授时技术,具体涉及一种光同步网授时系统和授时方法。
背景技术
光同步网是具有全球统一网络节点接口的数字同步光网络,其主要功能是用于长距离传输各类业务信息,广泛应用于通信、电力、金融、科研等领域。但是,目前传统的光同步网不具备高精度授时服务功能,设备的时间同步主要通过GPS等无线授时方式实现,存在成本高、不安全、不易管理等弊端。光同步网的各应用领域均提出了对于高精度授时服务的需求。
高精度授时服务为光同步网的一种增值业务,能使光同步网具有同时向用户提供业务信息传输及时间同步两种服务的功能。光同步网用户无需另行组建复杂的无线授时网络,即可获得高精度的时间,有效降低了用户高精度授时的成本。
传统的光同步网授时通常采用双纤双向传输方式,双向传输链路的不对称时延是导致光同步网授时误差的重要因素。因为无法通过双向授时算法直接补偿不对称时延,必须逐段测量时延后进行补偿,存在测试工作量大、补偿精度低等缺点,限制了光同步网的授时精度的提高。另一方面,传统的双纤双向传输方式在光纤线路进行保护倒换时,保护倒换前后收发光纤长度不一致,导致不对称时延产生变化,同样影响光同步网的授时精度。
发明内容
本发明的目的是设计一种光同步网授时系统,在现有的光同步网节点的传送单元上连接授时单元。
本发明的另一目的是设计上述光同步网授时系统的授时方法,主节点和从节点分别在各自的秒起始时刻向对方节点发送同步帧,并测量收发信号间的时间间隔,通过两端时间间隔值比对计算出主从节点的时间偏差。
本发明设计的光同步网授时系统,本系统的光同步网包括多个结构相同的节点,其中有一主节点,其它为从节点,主节点经传输光纤与各个从节点连接。各节点均有光同步网传送单元,该光同步网传送单元包括光同步网节点设备、光分路器、密集波分复用模块和传输光纤,各部件经光纤顺序连接,所述传输光纤为单根光纤。所述的光同步网节点设备为标准的光同步网网元设备,所述密集波分复用模块是波长变换和波分复用的组合模块。
所述光同步网传送单元的光分路器为两组1×2光分路器,一组为节点设备接收光的1×2光分路器,另一组为节点设备发送光的1×2光分路器。
本发明的各节点还有授时单元,授时单元包括授时业务接口、时间间隔测量模块、授时协议处理模块和本地时钟。所述时间间隔测量模块是测量收发信息时间间隔的专用电路模块。所述授时协议处理模块是按秒起始双向对时协议进行同步帧发送接收、由时间间隔信息计算节点间时间偏差的处理模块。所述本地时钟是跟踪和锁定外部基准时间信号、具备守时功能的本地时间参考,本地时钟输出同步时间信号。光同步网传送单元的光同步网节点设备经授时业务接口连接授时协议处理模块,授时协议处理模块再连接本地时钟。光同步网传送单元的光分路器连接授时单元的时间间隔测量模块,时间间隔测量模块的输出接入授时协议处理模块。
所述的光同步网节点设备是终端复用器(TM),或者是分插复用器(ADM)。
所述单根光纤是G.652普通单模光纤,或者是G.655非零色散位移单模光纤。
所述授时单元的授时业务接口是开销字节接口,或者是低速E1业务接口。
所述主节点授时单元的本地时钟连接基准时间信号源,接收外部基准时间信号;从节点授时单元的本地时钟接收其授时协议处理模块所得的与主节点的时间偏差值的控制信号,调整输出的同步时间信号。
所述时间间隔测量模块配有专用电路检测帧头,在物理层上监测传输信号,使时间间隔测量结果更加精确。
本发明光同步网授时系统的授时方法为:主节点和从节点的授时单元不断重复秒起始双向对时协议交互的过程,完成主节点和从节点时钟的时间偏差计算。主节点和从节点的授时协议处理模块经各自的授时业务接口,通过各自的光同步网传送单元向对端发送同步帧和时间间隔数据、并接收对端的同步帧和时间间隔数据,秒起始双向对时协议交互过程具体如下:
Ⅰ、主节点和从节点的授时协议处理模块根据各自的本地时钟在各自的秒起始时刻t1、t2向对端发送同步帧,授时协议处理模块发送的同步帧经该节点的授时业务接口送入节点的光同步网节点设备,由节点的光同步网节点设备发送的同步帧经发送光的1×2光分路器分为两路,一路信号经密集波分复用模块的波长变换后经传输光纤传输到对端节点,同时另一路信号送至各自的时间间隔测量模块,使之开启;
Ⅱ、主节点和从节点的授时协议处理模块分别在t4、t3时刻接收到对端的同步帧,节点接收的同步帧由节点的密集波分复用模块的波长变换后,经接收光的1×2光分路器分为两路,一路信号送至各自的光同步网节点设备,再经授时业务接口送入该节点的授时协议处理模块;同时另一路信号送至各自的时间间隔测量模块,使之关闭;
Ⅲ、主节点和从节点的时间间隔测量模块根据各自的启闭分别测量出各自的时间间隔数据,主节点的时间间隔tM=t4–t1,从节点的时间间隔tS=t3–t2,送入各自的授时协议处理模块,
Ⅳ、主节点的授时协议处理模块将其时间间隔数据tM发送至从节点,从节点的授时协议处理模块计算时间偏差Δt=(tS-tM)/2;从节点的本地时钟根据其授时协议处理模块发送的时间偏差值调整本地时间,实现与主节点同步。
主节点和从节点之间不断重复秒起始双向对时协议交互过程,使光同步网的从节点得到主节点的高精度授时。
所述光同步网传送单元的密集波分复用模块将光同步网中的G.957标准光信号转换为G.692标准光信号,使用单纤双向传输密集波分复用(DWDM)信号方式,将收发信号复用至单根光纤中进行单纤双向传递。
所述密集波分复用模块的收发波长为间隔25G的密集波分复用(DWDM)波长,可忽略光纤色散导致的双向不对称时延。
与现有技术相比,本发明光同步网授时系统和授时方法的有益效果是:1、采用单纤双向传输密集波分复用信号方式,将收发信号复用至单根光纤中进行双向传递,保证了双向传输链路的高度对称,有效减小光同步网授时系统中的双向不对称时延,避免光纤温度变化和往返光纤长度不同引入的授时误差,实现光同步网节点间的高精度授时;2、由于采用单根光纤传输双向信号,提高了授时系统的双向时延对称度,保护倒换对于系统时延对称度基本不影响,降低了光同步网授时系统对保护倒换的敏感度;3、由于无需不对称时延的测量补偿过程,简化了光同步网授时系统的复杂度,有效提高了光同步网授时系统的精度及可用性;4、通过秒起始双向对时协议进行授时,两端节点仅需测量时间间隔,无需精确的时间戳读取功能,简化了系统的实现结构。
附图说明
图1为本光同步网授时系统实施例的节点结构框图;
图2为本发明光同步网授时系统的授时方法中主节点和从节点之间秒起始双向对时协议的交互过程中的时间偏差计算示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施鲍对本发明进行详细描述。
光同步网授时系统实施例
本光同步网授时系统实施例的光同步网包括多个结构相同的节点,其中有一主节点,其它为从节点,主节点经传输光纤F与各个从节点连接。节点结构如图1所示,各节点均有光同步网传送单元和授时单元,光同步网传送单元包括光同步网节点设备、光分路器、密集波分复用模块和传输光纤F,各部件经光纤顺序连接。传输光纤F为单根光纤,本例采用G.652普通单模光纤。所述的光同步网节点设备为标准的光同步网网元设备,本例为终端复用器(TM)。所述光分路器为两组1×2光分路器,一组为节点设备接收光的1×2光分路器,另一组为为节点设备发送光的1×2光分路器;所述密集波分复用模块是波长变换和波分复用的组合模块。授时单元包括授时业务接口、时间间隔测量模块、授时协议处理模块和本地时钟。本例的授时业务接口是开销字节接口。本例的时间间隔测量模块是测量收发信息时间间隔的专用电路模块,并配有专用电路检测帧头。所述授时协议处理模块是按秒起始双向对时协议进行同步帧收发、由时间间隔信息计算节点间时间偏差的处理模块。所述本地时钟是跟踪锁定外部基准时间信号、具备守时功能的本地时间参考,本地时钟输出同步时间信号T,本例主节点授时单元的本地时钟连接基准时间信号源,接收外部基准时间信号。光同步网传送单元的光同步网节点设备经授时业务接口连接授时协议处理模块,授时协议处理模块再连接本地时钟。光同步网传送单元的光分路器连接授时单元的时间间隔测量模块,时间间隔测量模块的输出接入授时协议处理模块。
光同步网授时系统的授时方法实施例
本光同步网授时系统的授时方法实施例中的光同步网传送单元的密集波分复用模块将光同步网中的G.957标准光信号转换为G.692标准光信号,使用单纤双向传输密集波分复用(DWDM)信号方式,将收发信号复用至单根光纤中进行单纤双向传递。该密集波分复用模块的收发波长为间隔为25G的密集波分复用(DWDM)波长。
主节点和从节点的授时单元不断重复秒起始双向对时协议交互的过程,完成主节点和从节点时钟的偏差计算。主节点和从节点的授时协议处理模块经各自的授时业务接口,通过各自的光同步网传送单元向对端发送同步帧和时间间隔数据、并接收对端的同步帧和时间间隔数据,进行秒起始双向对时协议交互,过程如图2所示,具体如下:
Ⅰ、主节点和从节点的授时协议处理模块根据各自的本地时钟在各自的秒起始时刻t1、t2向对端发送同步帧,授时协议处理模块发送的同步帧经该节点的授时业务接口送入节点的光同步网节点设备,由节点的光同步网节点设备发送的同步帧经发送光的1×2光分路器分为两路,一路信号经密集波分复用模块的波长变换后经传输光纤传输到对端节点,同时另一路信号送至各自的时间间隔测量模块,使之开启;
Ⅱ、主节点和从节点的授时协议处理模块分别在t4、t3时刻接收到对端的同步帧,节点接收的同步帧由节点的密集波分复用模块的波长变换后,经接收光的1×2光分路器分为两路,一路信号送至各自的光同步网节点设备,再经授时业务接口送入该节点的授时协议处理模块;同时另一路信号送至各自的时间间隔测量模块,使之关闭,
Ⅲ、主节点和从节点的时间间隔测量模块根据各自的启闭分别测量出各自的时间间隔数据,主节点的时间间隔tM=t4–t1,从节点的时间间隔tS=t3–t2,送入各自的授时协议处理模块,
Ⅳ、主节点的授时协议处理模块将其时间间隔数据tM发送至从节点,从节点的授时协议处理模块计算时间偏差Δt=(tS-tM)/2;从节点的本地时钟根据其授时协议处理模块发送的时间偏差值调整本地时间,实现与主节点同步。
主节点和从节点之间不断重复秒起始双向对时协议交互过程,使光同步网的从节点得到主节点的高精度授时。
上述实施例,仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例,本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.光同步网授时系统,所述光同步网包括多个结构相同的节点,其中有一主节点,其它为从节点,主节点经传输光纤(F)与各个从节点连接;各节点均有光同步网传送单元,该光同步网传送单元包括光同步网节点设备、光分路器、密集波分复用模块和传输光纤,各部件经光纤顺序连接,所述传输光纤(F)为单根光纤;所述的光同步网节点设备为标准的光同步网网元设备,其特征在于:
所述光同步网传送单元的光分路器为两组1×2光分路器,一组为节点设备接收光的1×2光分路器,另一组为节点设备发送光的1×2光分路器;所述密集波分复用模块是波长变换和波分复用的组合模块;
所述光同步网的各节点还有授时单元,授时单元包括授时业务接口、时间间隔测量模块、授时协议处理模块和本地时钟;所述时间间隔测量模块是测量收发信息时间间隔的专用电路模块;所述授时协议处理模块是按秒起始双向对时协议进行同频帧发送接收、由时间间隔信息计算节点间时间偏差的处理模块;所述本地时钟是跟踪锁定外部基准时间信号、具备守时功能的本地时间参考,本地时钟输出同步时间信号(T);光同步网传送单元的光同步网节点设备经授时业务接口连接授时协议处理模块,授时协议处理模块再连接本地时钟;光同步网传送单元的光分路器连接授时单元的时间间隔测量模块,时间间隔测量模块的输出接入授时协议处理模块。
2.根据权利要求1所述的光同步网授时系统,其特征在于:
所述的光同步网节点设备是终端复用器,或者是分插复用器。
3.根据权利要求1所述的光同步网授时系统,其特征在于:
所述单根光纤是G.652普通单模光纤,或者是G.655非零色散位移单模光纤。
4.根据权利要求1所述的光同步网授时系统,其特征在于:
所述授时单元的授时业务接口是开销字节接口,或者是低速E1业务接口。
5.根据权利要求1所述的光同步网授时系统,其特征在于:
所述主节点授时单元的本地时钟连接基准时间信号源。
6.根据权利要求1所述的光同步网授时系统,其特征在于:
所述时间间隔测量模块配有专用电路检测帧头。
7.根据权利要求1所述的光同步网授时系统的授时方法,其特征在于:
所述主节点和从节点的授时单元不断重复秒起始双向对时协议交互的过程,完成主节点和从节点时钟的偏差计算;主节点和从节点的授时协议处理模块经各自的授时业务接口,通过各自的光同步网传送单元向对端发送同步帧和时间间隔数据、并接收对端的同步帧和时间间隔数据,进行秒起始双向对时协议交互,过程具体如下:
Ⅰ、主节点和从节点的授时协议处理模块根据各自的本地时钟在各自的秒起始时刻t1、t2向对端发送同步帧,授时协议处理模块发送的同步帧经该节点的授时业务接口送入节点的光同步网节点设备,由节点的光同步网节点设备发送的同步帧经发送光的1×2光分路器分为两路,一路信号经密集波分复用模块的波长变换后经传输光纤传输到对端节点,同时另一路信号送至各自的时间间隔测量模块,使之开启;
Ⅱ、主节点和从节点的授时协议处理模块分别在t4、t3时刻接收到对端的同步帧,
Ⅱ、主节点和从节点的授时协议处理模块分别在t4、t3时刻接收到对端的同步帧,节点接收的同步帧由节点的密集波分复用模块的波长变换后,经接收光的1×2光分路器分为两路,一路信号送至各自的光同步网节点设备,再经授时业务接口送入该节点的授时协议处理模块;同时另一路信号送至各自的时间间隔测量模块,使之关闭;
Ⅲ、主节点和从节点的时间间隔测量模块根据各自的启闭分别测量出各自的时间间隔数据,主节点的时间间隔tM=t4–t1,从节点的时间间隔tS=t3–t2,送入各自的授时协议处理模块;
Ⅳ、主节点的授时协议处理模块将其时间间隔数据tM发送至从节点,从节点的授时协议处理模块计算时间偏差Δt=(tS-tM)/2;从节点的本地时钟根据其授时协议处理模块发送的时间偏差值调整本地时间,实现与主节点同步;
主节点和从节点之间不断重复秒起始双向对时协议交互过程,使光同步网的从节点得到主节点的高精度授时。
8.根据权利要求7所述的光同步网授时系统的授时方法,其特征在于:
所述光同步网传送单元的密集波分复用模块将光同步网中的G.957标准光信号转换为G.692标准光信号,使用单纤双向传输密集波分复用信号的方式,将收发信号复用至单根光纤中进行单纤双向传递。
9.根据权利要求8所述的光同步网授时系统的的授时方法,其特征在于:
所述密集波分复用模块的收发波长为间隔25G的密集波分复用波长。
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