CN104125031A - 时间同步高可靠性选源方法 - Google Patents
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Abstract
时间同步高可靠性选源方法，涉及通信技术。包括下述步骤：1)判断各时间参考源的有效性，排除无效的时间参考源；所述有效性判断依据为完全满足下述三项条件：A、链路质量完好，B、参考时间具有连续性，C、参考时间具有一致性；2)依据预定顺序选择有效的时间参考源作为最终参考源，并以此调整系统时间。本发明的有益效果是，本发明能够对多个时间参考源进行实时监控、筛选和排序，确保选择的时间参考源最为准确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术。
背景技术
现有技术多为单一的时间参考源，支持冗余备份的也只是简单的判断了参考源的告警状态，根据优先级选出没有告警的参考源来跟踪，没有监测参考源本身的可靠性和质量、性能等因素。一旦参考源故障就会导致系统输出错误时间或性能不稳定。当前广泛使用的时间参考源有单GPS、单北斗、GPS/北斗混合、IEEE1588(PTP)授时、IRIG-B地面授时等。考虑到设备体积和经济效益等因素，一般系统都是单一参考源。为了提高数字同步网络的安全性、可靠性，就需要采用两到三种参考源实现多基准冗余授时。
现有较为成熟的应用普遍采用单GPS授时。GPS具有授时精度高，长期稳定性好，覆盖范围广的特点。但GPS是美国军方开发维护的，受制于政治、经济等诸多因素的影响。采用单GPS做为参考源，对授时系统的安全性和稳定性存在很大的安全隐患和使用风险。为避免上述风险我国自主研发“北斗”卫星导航系统，但是卫星授时系统需要天线安装、馈线铺设等工程配合，应用环境限制较大，有一定的安全隐患且投资风险高。而地面参考如：IEEE1588(PTP)授时受地面链路影响较大。IRIG-B地面授时存在传输距离短的问题。
为了保证输出性能的稳定性和可靠性，需要多路参考源冗余备份。现有的多路参考源备份技术，一般是是根据参考源硬件的告警，如天线断路、短路告警，信号丢失等为依据，判断参考源是否可用。对参考源的性能缺乏监控和明确的判决指标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种更为准确可靠的时间同步高可靠性选源方法。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，时间同步高可靠性选源方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)判断各时间参考源的有效性，排除无效的时间参考源；所述有效性判断依据为完全满足下述三项条件：
A、链路质量完好，B、参考时间具有连续性，C、参考时间具有一致性；
2)依据预定顺序选择有效的时间参考源作为最终参考源，并以此调整系统时间。
进一步的说，所述链路质量判断标准为：
对于卫星参考源，根据天线、收星状况判断；
对于地面参考源，根据信号有无判断。
所述参考时间连续性判断标准为：
将每一路参考源的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起的总秒数，在预设时间段内，判断参考源总秒数连续加一的次数与预设时间的秒数相同，则为参考时间具有连续性。
所述参考时间一致性判断标准为：
所有满足AB两项的时间参考源路数为r，参与一致性判决的待判定单元数为n，当r为奇数时待判定单元数n＝r＝2k+1；当r为偶数(2k，k＝0、1、2…)时引入设备本地时间参与一致性判决，待判定单元数n＝r+1＝2k+1；
将每一路待判定单元的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起的总秒数，每路待判定单元所占权重为1/n，将相同总秒数的待判定单元权重相加，
若某一总秒数数值的权重和大于1/2，则对应的待判定单元具有时间一致性，
若某一总秒数数值的权重和小于或等于1/2，则对应的待判定单元不具有时间一致性。
所述步骤2)中，所述预定顺序为：
若有效的时间参考源数量为两个或两个以上，比较各时间参考源的频率精度并排序，以频率精度最高的时间参考源作为最终参考源；若各时间参考源精度相同，则按照预设的优先级确定最终参考源。
或者，所述步骤2)中，所述预定顺序为：按照预设的优先级确定最终参考源。
本发明的有益效果是，本发明能够对多个时间参考源进行实时监控、筛选和排序，确保选择的时间参考源最为准确可靠。
附图说明
图1是本发明的使用环境示意图。
图2是本发明的功能模块图。
图3是本发明中一致性判决模型示意图。
具体实施方式
缩略语：
GPS：Global Positioning System，全球定位系统；
BD：BeiDou Positioning System，北斗定位系统；
PTP：Precision Time Protocol，精密时间协议
IRIG-B：Inter Range Instrumentation Group国际通用时间格式码
参见图1。
本发明的时间同步高可靠性选源方法包括下述步骤：
1)判断各时间参考源的有效性，排除无效的时间参考源；所述有效性判断依据为完全满足下述三项条件：
A、链路质量完好，B、参考时间具有连续性，C、参考时间具有一致性；
2)依据预定顺序选择有效的时间参考源作为最终参考源，并以此调整系统时间。
所述链路质量判断标准为：
对于卫星参考源，根据天线、收星状况判断(例如根据收星颗数和卫星信噪比等条件)；
对于地面参考源，根据信号有无判断。
所述参考时间连续性判断标准为：
将每一路参考源的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起的总秒数。在预设长度的时间段内，判断参考源总秒数连续加一的次数与预设时间相同，则为参考时间具有连续性。经过实际测试将预设时间段定为60s，即连续判断60s后，可以判断该参考源具有连续性，且准确度99.99％以上。
所述参考时间一致性判断标准为：
所有满足AB两项的时间参考源路数为r，参与一致性判决的待判定单元数为n。当r为奇数(2k+1，k＝0、1、2…)时待判定单元数n＝r＝2k+1；当r为偶数(2k，k＝0、1、2…)时引入设备本地时间参与一致性判决，待判定单元数n＝r+1＝2k+1。将每一路待判定单元的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起的总秒数。每路待判定单元所占权重为1/n，将相同总秒数的待判定单元权重相加，权重和大于1/2的待判定单元具有时间一致性，权重和小于1/2的待判定单元不具有时间一致性。
例如，共有A、B、C、D、E路参考源参与一致性判断，其中，
信号源A的时间对应的格林威治时间总秒数为X，权重1/5；
信号源B的时间对应的格林威治时间总秒数为Y，权重1/5；
信号源C的时间对应的格林威治时间总秒数为X，权重1/5；
信号源D的时间对应的格林威治时间总秒数为Z，权重1/5；
信号源E的时间对应的格林威治时间总秒数为X，权重1/5；
则总秒数X的权重和为3/5，与X对应的信号源A、C、E具有一致性。
总秒数Y、Z的权重和分别为1/5，小于1/2，对应的信号源B、D不具有一致性。
所述步骤2)中，所述预定顺序为：
若有效的时间参考源数量为两个或两个以上，比较各时间参考源的频率精度并排序，以频率精度最高的时间参考源作为最终参考源；若各时间参考源精度相同，则按照预设的优先级确定最终参考源。
作为一个简化的实施例，所述步骤2)中，所述预定顺序为：按照预设的优先级确定最终参考源。即，只要时间参考源具有有效性，即可按照预定的优先级选取最优先的参考源作为最终参考源。例如，GPS和BD都有效，但BD优先级更高，则以BD作为最终参考源。
实施例1
本实施例具有两个时间参考源：GPS和IRIG-B地面参考。
选源方法包括下述步骤：
1)判断各时间参考源的有效性，排除无效的时间参考源；所述有效性判断依据为完全满足下述三项条件：
A、链路质量完好，B、参考时间具有连续性，C、参考时间具有一致性；
链路质量判断标准：
对于卫星参考源(GPS)，根据天线、收星状况判断；
对于地面参考源(IRIG-B地面参考)，根据地面参考信号有无判断。
参考时间连续性判断标准：
将参考源的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起的总秒数。预设时长为60秒的时间段，以1秒为一个时间单位，若60秒内总秒数连续加一，则认为该时间参考源具有连续性。若有一秒不连续，则对该时间参考源告警。
参考时间一致性判断标准为：
只有一个时间参考源满足AB两项时，根据一致性判决模型，权重和为1，大于1/2所以该参考源具有时间一致性；
两路时间参考源都满足AB两项时，引入设备本地时间作为第三路待判定单元。将参考源和设备本地时间的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起的总秒数。每一路时间参考源和设备本地时间一致性权重各占1/3。如果两个时间参考源总秒数一致，一致性权重和至少为2/3，大于1/2，则两路参考源都具有时间一致性。同理如果两个时间参考源总秒数不一致，与设备本地时间一致的参考源具有时间一致性，另一路参考源不具有时间一致性。如果两个时间参考源总秒数不一致，且都与设备本地时间不一致。则两路参考源都不具有时间一致性
2)依据预定顺序选择有效的时间参考源作为最终参考源，并以此调整设备本地时间。如果没有有效的时间参考源，则系统不作调整，维持自身时间。
所述预定顺序为：
若有效的时间参考源数量为两个或两个以上，比较各时间参考源的频率精度并排序，以频率精度最高的时间参考源作为最终参考源；若各时间参考源精度相同，则按照预设的优先级确定最终参考源。
实施例2
本实施例具有三个时间参考源：GPS、BD和IRIG-B地面参考。
选源方法包括下述步骤：
1)判断各时间参考源的有效性，排除无效的时间参考源；所述有效性判断依据为完全满足下述三项条件：
A、链路质量完好，B、参考时间具有连续性，C、参考时间具有一致性；
链路质量判断标准：
对于卫星参考源(GPS和BD)，根据天线、收星状况判断；
对于地面参考源(IRIG-B地面参考)，根据信号有无判断。
参考时间连续性判断标准：
将参考源的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起的总秒数。预设时长为60秒的时间段，以1秒为一个时间单位，若60秒内总秒数连续加一，则认为该时间参考源具有连续性。若有一秒不连续，则对该时间参考源告警。
参考时间一致性判断标准为：
只有一个时间参考源满足AB两项时，根据一致性判决模型，权重和为1，大于1/2所以该参考源具有时间一致性；
两路时间参考源都满足AB两项时，引入设备本地时间作为第三路待判定单元。将参考源和设备本地时间的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起的总秒数。每一路时间参考源和设备本地时间一致性权重各占1/3。如果两个时间参考源总秒数一致，一致性权重和至少为2/3，大于1/2，则两路参考源都具有时间一致性。同理如果两个时间参考源总秒数不一致，与设备本地时间一致的参考源具有时间一致性，另一路参考源不具有时间一致性。如果两个时间参考源总秒数不一致，且都与设备本地时间不一致。则两路参考源都不具有时间一致性。
三路时间参考源都满足AB两项时，将参考源和设备本地时间的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起的总秒数。每一路时间参考源的一致性权重各占1/3。如果三路时间参考源总秒数一致，一致性权重和为1，大于1/2，则两路参考源都具有时间一致性。如果其中两路时间参考源总秒数一致，一致性权重和为2/3，大于1/2，则总秒数一致的两路参考源都具有时间一致性，另一路参考源不具有时间一致性。如果三路时间参考源总秒数都不一致，则三路的一致性权重和都为1/3，小于1/2，所以三路都不具有时间一致性。
2)依据预定顺序选择有效的时间参考源作为最终参考源，并以此调整系统时间。如果没有有效的时间参考源，则系统不作调整，维持自身时间。
所述预定顺序为：
若有效的时间参考源数量为两个或两个以上，比较各时间参考源的频率精度并排序，以频率精度最高的时间参考源作为最终参考源；若各时间参考源精度相同，则按照预设的优先级确定最终参考源。
实施例3：
本实施例具有四个时间参考源：GPS、BD、IRIG-B地面参考和PTP地面授时参考。
选源方法包括下述步骤：
1)判断各时间参考源的有效性，排除无效的时间参考源；所述有效性判断依据为完全满足下述三项条件：
A、链路质量完好，B、参考时间具有连续性，C、参考时间具有一致性；
链路质量判断标准：
对于卫星参考源(GPS和BD)，根据天线、收星状况判断；
对于地面参考源(IRIG-B地面参考和PTP地面授时参考)，根据信号有无或PTP报文链路是否完好(本例为简化实施例，简述为判断PTP报文有无)判断。
参考时间连续性判断标准：
将参考源的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起的总秒数。预设时长为60秒的时间段，以1秒为一个时间单位，若60秒内总秒数连续加一，则认为该时间参考源具有连续性。若有一秒不连续，则对该时间参考源告警。
参考时间一致性判断标准为：
只有一个时间参考源满足AB两项时，根据一致性判决模型，权重和为1，大于1/2所以该参考源具有时间一致性；
两路时间参考源都满足AB两项时，引入设备本地时间作为第三路待判定单元。将参考源和设备本地时间的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起的总秒数。每一路待判定单元一致性权重各占1/3。如果两个时间参考源总秒数一致，一致性权重和至少为2/3，大于1/2，则两路参考源都具有时间一致性。同理如果两个时间参考源总秒数不一致，与设备本地时间一致的参考源具有时间一致性，另一路参考源不具有时间一致性。如果两个时间参考源总秒数不一致，且都与设备本地时间不一致。则两路参考源都不具有时间一致性。
三路时间参考源都满足AB两项时，将参考源和设备本地时间的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起的总秒数。每一路时间参考源的一致性权重各占1/3。如果三路时间参考源总秒数一致，一致性权重和为1，大于1/2，则两路参考源都具有时间一致性。如果其中两路时间参考源总秒数一致，一致性权重和为2/3，大于1/2，则总秒数一致的两路参考源都具有时间一致性，另一路参考源不具有时间一致性。如果三路时间参考源总秒数都不一致，则三路的一致性权重和都为1/3，小于1/2，所以三路都不具有时间一致性。
四路时间参考源都满足AB两项时，引入设备本地时间作为第五路待判定单元。将参考源和设备本地时间的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起的总秒数。每一路待判定单元一致性权重各占1/5。如果五路待判定单元总秒数一致，一致性权重和至少为1，大于1/2，则五路待判定单元都具有时间一致性。如果四路待判定单元总秒数一致，一致性权重和为4/5，大于1/2，则四路总秒数一致的待判定单元具有时间一致性，另一路待判定单元不具有时间一致性。如果三路待判定单元总秒数一致，一致性权重和为3/5，大于1/2，则三路总秒数一致的待判定单元具有时间一致性，另两路待判定单元不具有时间一致性。如果只有两路代判定单元总秒数一致，一致性权重和为2/5，小于1/2，则所有待判定单元均不具有时间一致性。同理如果五个待判定单元的总秒数都不一致，则都不具有时间一致性。
2)依据预定顺序选择有效的时间参考源作为最终参考源，并以此调整系统时间。如果没有有效的时间参考源，则系统不作调整，维持自身时间。
所述预定顺序为：
若有效的时间参考源数量为两路或两路以上，比较各时间参考源的频率精度并排序，以频率精度最高的时间参考源作为最终参考源；若各时间参考源精度相同，则按照预设的优先级确定最终参考源。
Claims (6)
1.时间同步高可靠性选源方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)判断各时间参考源的有效性，排除无效的时间参考源；所述有效性判断依据为完全满足下述三项条件：
A、链路质量完好，B、参考时间具有连续性，C、参考时间具有一致性；
2)依据预定顺序选择有效的时间参考源作为最终参考源，并以此调整系统时间。
2.如权利要求1所述的时间同步高可靠性选源方法，其特征在于，所述链路质量判断标准为：
对于卫星参考源，根据天线、收星状况判断；
对于地面参考源，根据信号有无判断。
3.如权利要求1所述的时间同步高可靠性选源方法，其特征在于，所述参考时间连续性判断标准为：
将每一路参考源的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起的总秒数，在预设时间段内，判断参考源总秒数连续加一的次数与预设时间的秒数相同，则为参考时间具有连续性。
4.如权利要求1所述的时间同步高可靠性选源方法，其特征在于，所述参考时间一致性判断标准为：
所有满足AB两项的时间参考源路数为r，参与一致性判决的待判定单元数为n，当r为奇数时待判定单元数n＝r＝2k+1；当r为偶数(2k，k＝0、1、2…)时引入设备本地时间参与一致性判决，待判定单元数n＝r+1＝2k+1；
将每一路待判定单元的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起的总秒数，每路待判定单元所占权重为1/n，将相同总秒数的待判定单元权重相加，
若某一总秒数数值的权重和大于1/2，则对应的待判定单元具有时间一致性，
若某一总秒数数值的权重和小于或等于1/2，则对应的待判定单元不具有时间一致性。
5.如权利要求1所述的时间同步高可靠性选源方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述预定顺序为：
若有效的时间参考源数量为两个或两个以上，比较各时间参考源的频率精度并排序，以频率精度最高的时间参考源作为最终参考源；若各时间参考源精度相同，则按照预设的优先级确定最终参考源。
6.如权利要求1所述的时间同步高可靠性选源方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述预定顺序为：按照预设的优先级确定最终参考源。
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2014
- 2014-06-26 CN CN201410295192.3A patent/CN104125031A/zh active Pending
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