CN107968693A - 一种时间频率同步设备扩展输出系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种时间频率同步设备扩展输出系统，在传统时间频率同步节点设备增加扩展输出接口卡EXC，再将时间同步信息、频率同步信息和网管信息传到扩展框架构的系统控制卡SCC，系统控制卡SCC接收时间同步信息、频率同步信息和网管信息后，通过背板将时间同步信息、频率同步信息发送给时间输出卡TOUC和频率输出卡FOUC，同时解析网管信息，对输出卡进行配置、查询等操作，本系统的扩展框架构不仅无需GNSS卫星导航系统，部署更灵活，而且不需要铷钟单元，整机成本更低。

Description

一种时间频率同步设备扩展输出系统
技术领域
本发明属于通讯领域，具体涉及一种时间频率同步设备扩展输出系统。
背景技术
随着传输网规模的不断增大，为传输网络提供支撑的同步网需求也不断增加。传统时间频率同步节点设备获取GNSS卫星导航系统的定时信息和地面时间/频率同步参考信号，进行输入判源后，优选一个基准信号到铷钟单元进行锁相处理后，将基准时间频率同步信号送给输出单元，实现对后端设备的授频和授时。每一个输出单元可以输出一定数量的时间同步信号或频率同步信号，随着用户网络的不断扩容，输出单元接口数量达到最大容量限制后，就只能增加设备数量来满足需求，但时间频率同步节点设备由于铷钟元件价格较高，导致整机价格居高不下，同时GNSS卫星导航系统对安装选址有净空要求，施工成本、施工工时也居高不下，因此采用外接扩展框的方式来实现时间频率同步信号端口数量的扩展就显得很有必要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种时间频率同步设备扩展输出系统，能够规避传统时间频率同步设备主框对GNSS卫星导航系统安装选址的要求，同时无需铷钟单元，大幅降低设备整机成本，可以较低成本实现时间频率同步信号的输出。
为了达到上述目的，本发明包括具有主框架构和扩展框架构的时间频率同步节点设备，时间频率同步节点设备的主框架构内设置有扩展输出接口卡EXC，扩展输出接口卡EXC将时间同步信息、频率同步信息和网管信息传到扩展框架构中的系统控制卡SCC内，系统控制卡SCC接收时间同步信息、频率同步信息和网管信息后进行处理，并通过第二背板单元将时间同步信息、频率同步信息发送给时间输出卡TOUC和频率输出卡FOUC，同时解析网管信息，对输出卡进行配置、查询操作，将查询响应结果上报到主框架构；
扩展输出接口卡EXC包括与第一背板单元连接FPGA，FPGA连接物理层PHY芯片，物理层PHY芯片连接SFP模块，SFP模块连接系统控制卡SCC；
系统控制卡SCC包括与第二背板单元连接的FPGA，FPGA连接物理层PHY芯片，物理层PHY芯片连接SFP模块，SFP模块连接扩展输出接口卡EXC。
主框架构包括与网管控制台连接的管理控制单元，管理控制单元连接参考同步输入信号单元、铷钟单元和第一背板单元，参考同步输入信号单元，参考同步输入信号单元连接铷钟单元，铷钟单元连接第一背板单元，第一背板单元连接时间同步业务输出单元TOUC或频率同步业务输出单元FOUC以及扩展输入接口卡EXC，扩展输入接口卡EXC接入扩展框架构。
主框架构中扩展输出接口卡EXC用于接收铷钟单元提供的时间同步1PPS+TOD信号和频率同步10MHz信号，同时接收管理控制单元发送的管理配置指令，将时间同步1PPS+TOD信号、频率同步10MHz信号和管理配置指令编入同步以太网并发送到扩展框系统控制卡SCC。
扩展框架构包括系统控制卡SCC、电源单元和风扇单元，系统控制卡SCC、电源单元和风扇单元均连接第二背板单元，第二背板单元连接时间同步业务输出单元TOUC和频率同步业务输出单元FOUC。
扩展框架构的系统控制卡SCC从同步以太网信号中恢复出时间同步1PPS+TOD信号、频率同步10MHz信号和管理配置指令，并将这些信息通过背板总线将时间同步1PPS+TOD信号和频率同步10MHz信号发送到各个输出单元，通过第二背板单元对风扇单元和各个输出单元进行控制，同时收集电源单元、风扇单元和各个输出单元的状态信息，通过以太网将采集到的状态信息上报到主框架构。
扩展输出接口卡EXC包括接收第一背板单元发送时间同步1PPS+TOD信号和频率同步10MHz信号的FPGA，管理控制单元发送管理配置指令发送到EXC板卡的FPGA，FPGA将时间同步1PPS+TOD信号转换为PTP信号，FPGA通过内部锁相环将接收到的频率同步10MHz信号倍频成125MHz，作为物理层PHY芯片的发送时钟，FPGA还将接收到的管理配置指令转换为以太网报文，与PTP信号一起组成GMII接口信号发送给物理层PHY芯片，物理层PHY芯片将GMII接口信号转换为串行差分LVDS电平信号，通过SFP模块转换为光信号或电信号，通过六类缆或光纤发送出去。
系统控制卡SCC包括接收光信号或电信号的SFP模块，SFP模块将接收到的光信号或电信号恢复成串行差分LVDS电平信号后发送给物理层PHY芯片，物理层PHY芯片将串行差分LVDS电平信号解析后，恢复出GMII接口信号发送给FPGA，FPGA从GMII接口信号中解析PTP信号和管理配置指令，并通过GMII接口得到125MHz频率同步信号，FPGA解析PTP信号得出时间同步1PPS+TOD信号和管理配置指令，同时通过FPGA内置锁相环将125MHz信号降频成10MHz频率同步信号，并通过BUFFER芯片将时间同步1PPS+TOD信号，频率同步10MHz信号，管理配置指令发送到扩展框架构的第二背板单元。
扩展输出接口卡EXC和系统控制卡SCC中的FPGA均采用ALTERA公司的EP4CE55F23C6，物理层PHY芯片采用RTL88E1111。
扩展输出接口卡EXC与系统控制卡SCC通过一根光纤或六类线缆连接。
与现有技术相比，本发明在传统时间频率同步节点设备增加扩展输出接口卡EXC，再将时间同步信息、频率同步信息和网管信息传到扩展框架构的系统控制卡SCC，系统控制卡SCC接收时间同步信息、频率同步信息和网管信息后，通过背板将时间同步信息、频率同步信息发送给时间输出卡TOUC和频率输出卡FOUC，同时解析网管信息，对输出卡进行配置、查询等操作，本系统的扩展框架构不仅无需GNSS卫星导航系统，部署更灵活，而且不需要铷钟单元，整机成本更低。
进一步的，本发明的主框架构与扩展框架构之间只需要通过一根光纤或六类线缆物理连接，施工更容易。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明中扩展输出接口卡EXC的系统框图；
图3为本发明中系统控制卡SCC的系统框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1至图3，本发明包括具有主框架构和扩展框架构的时间频率同步节点设备，时间频率同步节点设备的主框架构内设置有扩展输出接口卡EXC，扩展输出接口卡EXC将时间同步信息、频率同步信息和网管信息传到扩展框架构中的系统控制卡SCC内，系统控制卡SCC接收时间同步信息、频率同步信息和网管信息后进行处理，并通过第二背板单元将时间同步信息、频率同步信息发送给时间输出卡TOUC和频率输出卡FOUC，同时解析网管信息，对输出卡进行配置、查询操作，将查询响应结果上报到主框架构；扩展输出接口卡EXC与系统控制卡SCC通过一根光纤或六类线缆连接；
扩展输出接口卡EXC包括与第一背板单元连接FPGA，FPGA连接物理层PHY芯片，物理层PHY芯片连接SFP模块，SFP模块连接系统控制卡SCC；
系统控制卡SCC包括与第二背板单元连接的FPGA，FPGA连接物理层PHY芯片，物理层PHY芯片连接SFP模块，SFP模块连接扩展输出接口卡EXC。
主框架构包括与网管控制台连接的管理控制单元，管理控制单元连接参考同步输入信号单元、铷钟单元和第一背板单元，参考同步输入信号单元，参考同步输入信号单元连接铷钟单元，铷钟单元连接第一背板单元，第一背板单元连接时间同步业务输出单元TOUC或频率同步业务输出单元FOUC以及扩展输入接口卡EXC，扩展输入接口卡EXC接入扩展框架构。
扩展输出接口卡EXC用于接收铷钟单元提供的时间同步1PPS+TOD信号和频率同步10MHz信号，同时接收管理控制单元发送的管理配置指令，将时间同步1PPS+TOD信号、频率同步10MHz信号和管理配置指令编入同步以太网并发送到扩展框系统控制卡SCC。
扩展框架构包括系统控制卡SCC、电源单元和风扇单元，系统控制卡SCC、电源单元和风扇单元均连接第二背板单元，第二背板单元连接时间同步业务输出单元TOUC和频率同步业务输出单元FOUC。扩展框架构采用插卡式设计，各种输出单元板卡可以混插在输出槽位，电源单元对整个扩展框构架供电，风扇单元给整个扩展框构架进行强制散热。
扩展框架构的系统控制卡SCC从同步以太网信号中恢复出时间同步1PPS+TOD信号、频率同步10MHz信号和管理配置指令，并将这些信息通过背板总线将时间同步1PPS+TOD信号和频率同步10MHz信号发送到各个输出单元，通过第二背板单元对风扇单元和各个输出单元进行控制，同时收集电源单元、风扇单元和各个输出单元的状态信息，通过以太网将采集到的状态信息上报到主框架构。
扩展输出接口卡EXC包括接收第一背板单元发送时间同步1PPS+TOD信号和频率同步10MHz信号的FPGA，管理控制单元发送管理配置指令发送到EXC板卡的FPGA，FPGA将时间同步1PPS+TOD信号转换为PTP信号，FPGA通过内部锁相环将接收到的频率同步10MHz信号倍频成125MHz，作为物理层PHY芯片的发送时钟，FPGA还将接收到的管理配置指令转换为以太网报文，与PTP信号一起组成GMII接口信号发送给物理层PHY芯片，物理层PHY芯片将GMII接口信号转换为串行差分LVDS电平信号，通过SFP模块转换为光信号或电信号，通过六类缆或光纤发送出去。
系统控制卡SCC包括接收光信号或电信号的SFP模块，SFP模块将接收到的光信号或电信号恢复成串行差分LVDS电平信号后发送给物理层PHY芯片，物理层PHY芯片将串行差分LVDS电平信号解析后，恢复出GMII接口信号发送给FPGA，FPGA从GMII接口信号中解析PTP信号和管理配置指令，并通过GMII接口得到125MHz频率同步信号，FPGA解析PTP信号得出时间同步1PPS+TOD信号和管理配置指令，同时通过FPGA内置锁相环将125MHz信号降频成10MHz频率同步信号，并通过BUFFER芯片将时间同步1PPS+TOD信号，频率同步10MHz信号，管理配置指令发送到扩展框架构的第二背板单元。
扩展输出接口卡EXC和系统控制卡SCC中的FPGA均采用ALTERA公司的EP4CE55F23C6，物理层PHY芯片采用RTL88E1111。

Claims (9)

1.一种时间频率同步设备扩展输出系统，其特征在于，包括具有主框架构和扩展框架构的时间频率同步节点设备，时间频率同步节点设备的主框架构内设置有扩展输出接口卡EXC，扩展输出接口卡EXC将时间同步信息、频率同步信息和网管信息传到扩展框架构中的系统控制卡SCC内，系统控制卡SCC接收时间同步信息、频率同步信息和网管信息后进行处理，并通过第二背板单元将时间同步信息、频率同步信息发送给时间输出卡TOUC和频率输出卡FOUC，同时解析网管信息，对输出卡进行配置、查询操作，将查询响应结果上报到主框架构；
扩展输出接口卡EXC包括与第一背板单元连接FPGA，FPGA连接物理层PHY芯片，物理层PHY芯片连接SFP模块，SFP模块连接系统控制卡SCC；
系统控制卡SCC包括与第二背板单元连接的FPGA，FPGA连接物理层PHY芯片，物理层PHY芯片连接SFP模块，SFP模块连接扩展输出接口卡EXC。
2.根据权利要求1所述的一种时间频率同步设备扩展输出系统，其特征在于，主框架构包括与网管控制台连接的管理控制单元，管理控制单元连接参考同步输入信号单元、铷钟单元和第一背板单元，参考同步输入信号单元，参考同步输入信号单元连接铷钟单元，铷钟单元连接第一背板单元，第一背板单元连接时间同步业务输出单元TOUC或频率同步业务输出单元FOUC以及扩展输入接口卡EXC，扩展输入接口卡EXC接入扩展框架构。
3.根据权利要求2所述的一种时间频率同步设备扩展输出系统，其特征在于，主框架构中扩展输出接口卡EXC用于接收铷钟单元提供的时间同步1PPS+TOD信号和频率同步10MHz信号，同时接收管理控制单元发送的管理配置指令，将时间同步1PPS+TOD信号、频率同步10MHz信号和管理配置指令编入同步以太网并发送到扩展框系统控制卡SCC。
4.根据权利要求1所述的一种时间频率同步设备扩展输出系统，其特征在于，扩展框架构包括系统控制卡SCC、电源单元和风扇单元，系统控制卡SCC、电源单元和风扇单元均连接第二背板单元，第二背板单元连接时间同步业务输出单元TOUC和频率同步业务输出单元FOUC。
5.根据权利要求4所述的一种时间频率同步设备扩展输出系统，其特征在于，扩展框架构的系统控制卡SCC从同步以太网信号中恢复出时间同步1PPS+TOD信号、频率同步10MHz信号和管理配置指令，并将这些信息通过背板总线将时间同步1PPS+TOD信号和频率同步10MHz信号发送到各个输出单元，通过第二背板单元对风扇单元和各个输出单元进行控制，同时收集电源单元、风扇单元和各个输出单元的状态信息，通过以太网将采集到的状态信息上报到主框架构。
6.根据权利要求1所述的一种时间频率同步设备扩展输出系统，其特征在于，扩展输出接口卡EXC包括接收第一背板单元发送时间同步1PPS+TOD信号和频率同步10MHz信号的FPGA，管理控制单元发送管理配置指令发送到EXC板卡的FPGA，FPGA将时间同步1PPS+TOD信号转换为PTP信号，FPGA通过内部锁相环将接收到的频率同步10MHz信号倍频成125MHz，作为物理层PHY芯片的发送时钟，FPGA还将接收到的管理配置指令转换为以太网报文，与PTP信号一起组成GMII接口信号发送给物理层PHY芯片，物理层PHY芯片将GMII接口信号转换为串行差分LVDS电平信号，通过SFP模块转换为光信号或电信号，通过六类缆或光纤发送出去。
7.根据权利要求1所述的一种时间频率同步设备扩展输出系统，其特征在于，系统控制卡SCC包括接收光信号或电信号的SFP模块，SFP模块将接收到的光信号或电信号恢复成串行差分LVDS电平信号后发送给物理层PHY芯片，物理层PHY芯片将串行差分LVDS电平信号解析后，恢复出GMII接口信号发送给FPGA，FPGA从GMII接口信号中解析PTP信号和管理配置指令，并通过GMII接口得到125MHz频率同步信号，FPGA解析PTP信号得出时间同步1PPS+TOD信号和管理配置指令，同时通过FPGA内置锁相环将125MHz信号降频成10MHz频率同步信号，并通过BUFFER芯片将时间同步1PPS+TOD信号，频率同步10MHz信号，管理配置指令发送到扩展框架构的第二背板单元。
8.根据权利要求1所述的一种时间频率同步设备扩展输出系统，其特征在于，扩展输出接口卡EXC和系统控制卡SCC中的FPGA均采用ALTERA公司的EP4CE55F23C6，物理层PHY芯片采用RTL88E1111。
9.根据权利要求1所述的一种时间频率同步设备扩展输出系统，其特征在于，扩展输出接口卡EXC与系统控制卡SCC通过一根光纤或六类线缆连接。
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