CN110290434B - 基于光纤传输延迟实时补偿的非周期信号同步方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供的一种基于光纤传输延迟实时补偿的非周期信号同步方法及系统，提出了在非周期的同步信号传输中，产生同步基准信号并采用光纤传输延迟进行实施补偿，实现了两个设备之间的同步工作；该基准信号与同步信号有严格的时序关系，在此基础上使用光纤传输延迟在基准信号之后一个超前同步信号，超前同步信号到达后级设备的时刻与前级设备同步信号产生时刻对齐，从而实现两个设备之间的同步工作。本申请应用于同步精度要求不高的两个或多个设备之间的同步工作，通过产生同步基准信号并采用光纤传输延迟补偿即可实现设备间同步，实现方法简单易行。

Description

基于光纤传输延迟实时补偿的非周期信号同步方法及系统

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，更具体的，涉及一种基于光纤传输延迟实时补偿的非周期信号同步方法及系统。

背景技术

在采用光纤传输同步信号的系统中，例如通过光纤连接的PTU1(PowerTransmission Unit 1)和PTU2之间，通过光纤传输同步信号给PTU2，从而实现PTU1和PTU2之间的同步发射。光纤同步传输采用传输延迟补偿方法消除传输路径的时间延迟及环境因素引起的漂移，实时实现高精度的时间同步。光纤传输延迟的补偿是基于一个闭环的光纤时间传输路径，在PTU1端，测量闭环路径的传输时延，并认为往返传输路径的延迟是相同的，因此取闭环路径的传输延迟的一半，就是从PTU1端到PTU2端的单向传输延迟。再根据这个单向传输延迟，对传输到PTU2端的同步信号进行补偿，实现远距离光纤时间的同步。

目前光纤通信系统中时间同步一般采用传输延迟补偿方法。具体方法是：PTU1发送端，根据测量计算的单向传输延迟，移动传递的时间信号中的秒脉冲信号一个提前量，这个提前量是根据两个发射单元之间计算的单向传输延迟来决定。经过补偿的时间信号，当传递到PTU2端时，就会得到一个与传输前同步的秒脉冲信号。实际上，时间信号在补偿实施过程中，将秒脉冲信号向后移动，移动量为秒脉冲的一个周期减去单向传输延迟。这样，PTU2端接收到的经补偿的时间信号，实际上是延迟了周期的时间信号。对于秒脉冲信号来讲，PTU2端接收到的秒脉冲信号与PTU1端的秒脉冲信号同步。可以看出，该种方法可以通过将周期性秒脉冲信号向后移动实现周期信号的同步，但是对于非周期的同步信号则无法采用同样的方法。

发明内容

为了解决上述不足的至少一个，本申请提供一种基于光纤传输延迟实时补偿的非周期信号同步方法及系统。

在本申请一个方面实施例中，一种基于光纤传输延迟实时补偿的非周期信号同步方法，包括：

测量两个发射单元之间的光纤双向闭环传输时间延迟；

根据所述光纤双向闭环传输时间延迟以及两个发射单元的设备延迟，生成两个发射单元之间的光纤单向传输时间延迟；

根据所述光纤单向传输时间延迟，在其中一个发射单元发射之前向该发射单元发送时间基准信号，以使该发射单元在延时设定时长后产生同步信号，并发送给另一个发射单元，进而两个发射单元同步发射。

在某些实施例中，所述设定时长小于等于非周期信号的最小间隔减去光纤单向传输时间延迟的差值；

所述非周期信号的最小间隔根据同步信号间隔确定。

在某些实施例中，所述测量两个发射单元之间的光纤双向闭环传输时间延迟，包括：

记录其中一个发射单元产生的第一测量信号；所述第一测量信号转化为光信号通过所述光纤传输至另一个发射单元，再转化为电信号，再由电信号转化为光信号通过所述光纤回传至所述其中一个发射单元，并恢复为电信号，进而形成第二测量信号；

计算所述第一测量信号和所述第二测量信号之间的时差，生成所述光纤双向闭环传输时间延迟。

在某些实施例中，所述根据所述光纤双向闭环传输时间延迟以及两个发射单元的设备延迟，生成两个发射单元之间的光纤单向传输时间延迟，包括：

计算所述光纤双向闭环传输时间延迟减去两个发射单元的设备延迟的差值；

计算所述差值的一半，生成所述光纤单向传输时间延迟。

在本申请另一个方面实施例中，一种基于光纤传输延迟实时补偿的非周期信号同步系统，包括：

测量模块，测量两个发射单元之间的光纤双向闭环传输时间延迟；

光纤单向传输时间延迟生成模块，根据所述光纤双向闭环传输时间延迟以及两个发射单元的设备延迟，生成两个发射单元之间的光纤单向传输时间延迟；

时间基准信号发送模块，根据所述光纤单向传输时间延迟，在其中一个发射单元发射之前向该发射单元发送时间基准信号，以使该发射单元在延时设定时长后产生同步信号，并发送给另一个发射单元，进而两个发射单元同步发射。

在某些实施例中，所述设定时长小于等于非周期信号的最小间隔减去光纤单向传输时间延迟的差值；

所述非周期信号的最小间隔根据同步信号间隔确定。

在某些实施例中，所述测量模块，包括：

记录单元，记录其中一个发射单元产生的第一测量信号；所述第一测量信号转化为光信号通过所述光纤传输至另一个发射单元，再转化为电信号，再由电信号转化为光信号通过所述光纤回传至所述其中一个发射单元，并恢复为电信号，进而形成第二测量信号；

双向闭环传输时间延迟生成单元，计算所述第一测量信号和所述第二测量信号之间的时差，生成所述光纤双向闭环传输时间延迟。

在某些实施例中，所述光纤单向传输时间延迟生成模块，包括：

差值计算单元，计算所述光纤双向闭环传输时间延迟减去两个发射单元的设备延迟的差值；

光纤单向传输时间延迟生成单元，计算所述差值的一半，生成所述光纤单向传输时间延迟。

本申请的有益效果如下：

本申请提供的一种基于光纤传输延迟实时补偿的非周期信号同步方法及系统，提出了在非周期的同步信号传输中，产生同步基准信号并采用光纤传输延迟进行实施补偿，实现了两个设备之间的同步工作；该基准信号与同步信号有严格的时序关系，在此基础上使用光纤传输延迟在基准信号之后一个超前同步信号，超前同步信号到达后级设备的时刻与前级设备同步信号产生时刻对齐，从而实现两个设备之间的同步工作。本申请应用于同步精度要求不高的两个或多个设备之间的同步工作，通过产生同步基准信号并采用光纤传输延迟补偿即可实现设备间同步，实现方法简单易行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例中基于光纤传输延迟实时补偿的非周期信号同步方法流程示意图。

图2示出了本申请实施例中基于光纤传输延迟实时补偿的非周期信号同步系统结构示意图。

图3示出了本申请实施例中信号同步示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前光纤通信系统中时间同步一般采用传输延迟补偿方法。具体方法是：PTU1发送端，根据测量计算的单向传输延迟，移动传递的时间信号中的秒脉冲信号一个提前量，这个提前量是根据两个发射单元之间计算的单向传输延迟来决定。经过补偿的时间信号，当传递到PTU2端时，就会得到一个与传输前同步的秒脉冲信号。实际上，时间信号在补偿实施过程中，将秒脉冲信号向后移动，移动量为秒脉冲的一个周期减去单向传输延迟。这样，PTU2端接收到的经补偿的时间信号，实际上是延迟了周期的时间信号。对于秒脉冲信号来讲，PTU2端接收到的秒脉冲信号与PTU1端的秒脉冲信号同步。可以看出，该种方法可以通过将周期性秒脉冲信号向后移动实现周期信号的同步，但是对于非周期的同步信号则无法采用同样的方法。

图1示出了本申请实施例中一种基于光纤传输延迟实时补偿的非周期信号同步方法流程示意图。

结合图1所示，本申请提供一种基于光纤传输延迟实时补偿的非周期信号同步方法，具体包括：

S1：测量两个发射单元之间的光纤双向闭环传输时间延迟。

S2：根据所述光纤双向闭环传输时间延迟以及两个发射单元的设备延迟，生成两个发射单元之间的光纤单向传输时间延迟。

S3：根据所述光纤单向传输时间延迟，在其中一个发射单元发射之前向该发射单元发送时间基准信号，以使该发射单元在延时设定时长后产生同步信号，并发送给另一个发射单元，进而两个发射单元同步发射。

本申请提供的一种基于光纤传输延迟实时补偿的非周期信号同步方法，提出了在非周期的同步信号传输中，产生同步基准信号并采用光纤传输延迟进行实施补偿，实现了两个设备之间的同步工作；该基准信号与同步信号有严格的时序关系，在此基础上使用光纤传输延迟在基准信号之后一个超前同步信号，超前同步信号到达后级设备的时刻与前级设备同步信号产生时刻对齐，从而实现两个设备之间的同步工作。本申请应用于同步精度要求不高的两个或多个设备之间的同步工作，通过产生同步基准信号并采用光纤传输延迟补偿即可实现设备间同步，实现方法简单易行。

在某些实施例中，所述设定时长小于等于非周期信号的最小间隔减去光纤单向传输时间延迟的差值；所述非周期信号的最小间隔根据同步信号间隔确定。

在某些实施例中，步骤S1具体包括：

S11：记录其中一个发射单元产生的第一测量信号；所述第一测量信号转化为光信号通过所述光纤传输至另一个发射单元，再转化为电信号，再由电信号转化为光信号通过所述光纤回传至所述其中一个发射单元，并恢复为电信号，进而形成第二测量信号；

S12：计算所述第一测量信号和所述第二测量信号之间的时差，生成所述光纤双向闭环传输时间延迟。

在某些实施例中，步骤S2具体包括：

S21：计算所述光纤双向闭环传输时间延迟减去两个发射单元的设备延迟的差值；

S22：计算所述差值的一半，生成所述光纤单向传输时间延迟。

基于相同的发明构思，图2示出了一种基于光纤传输延迟实时补偿的非周期信号同步系统的模块结构示意图，包括：测量模块100，测量两个发射单元之间的光纤双向闭环传输时间延迟；光纤单向传输时间延迟生成模块200，根据所述光纤双向闭环传输时间延迟以及两个发射单元的设备延迟，生成两个发射单元之间的光纤单向传输时间延迟；时间基准信号发送模块300，根据所述光纤单向传输时间延迟，在其中一个发射单元发射之前向该发射单元发送时间基准信号，以使该发射单元在延时设定时长后产生同步信号，并发送给另一个发射单元，进而两个发射单元同步发射。

基于相同的发明构思，在某些实施例中，所述设定时长小于等于非周期信号的最小间隔减去光纤单向传输时间延迟的差值；

所述非周期信号的最小间隔根据同步信号间隔确定。

基于相同的发明构思，在某些实施例中，所述测量模块，包括：

记录单元，记录其中一个发射单元产生的第一测量信号；所述第一测量信号转化为光信号通过所述光纤传输至另一个发射单元，再转化为电信号，再由电信号转化为光信号通过所述光纤回传至所述其中一个发射单元，并恢复为电信号，进而形成第二测量信号；

双向闭环传输时间延迟生成单元，计算所述第一测量信号和所述第二测量信号之间的时差，生成所述光纤双向闭环传输时间延迟。

基于相同的发明构思，在某些实施例中，所述光纤单向传输时间延迟生成模块，包括：

差值计算单元，计算所述光纤双向闭环传输时间延迟减去两个发射单元的设备延迟的差值；

光纤单向传输时间延迟生成单元，计算所述差值的一半，生成所述光纤单向传输时间延迟。

下面结合图3和下述的具体实例对本申请进行详细说明。

1、测量光纤双向闭环传输时间延迟ΔT

在PTU1发射单元，2编解码模块定时产生测量信号，经过波3光收发模块调制成光信号送入光纤，经过光纤传输到PTU2发射单元；在PTU2发射单元，经过6光收发模块转换成电信号，该信号再由5编解码模块送入6光收发模块调制为光信号。光信号再经光纤回传到PTU1发射单元。PTU1发射单元对回传的光信号进行解调、光电转换后恢复出测量信号；将原始测量信号与回传测量信号同时送给2编解码模块1中的时间间隔计数器，进行时差测量，时间间隔计数器输出数据为两个发射单元之间的光纤闭环传输延迟ΔT。

2、计算光纤传输时间单向延迟

在PTU1发射单元，时间间隔计数器输出的光纤闭环传输延迟数据Δt到编码调制器，闭环传输延迟数据包含有PTU1端设备延迟Δt1和PTU2端设备延迟Δt2，这种设备延迟需要在时间传递前进行定标测定。2编解码模块按下式进行计算：

Δt＝(ΔT-Δt1-Δt2)/2

式中Δt为单向传输延迟，Δt1为PTU1端设备延迟，Δt2为PTU2端设备延迟，ΔT为闭环传输延迟。

当2编解码模块接收到时间间隔计数器送来的数据后，经计算得出从PTU1端到PTU2端光纤传输单向延迟。

3、同步基准信号的产生

在发送同步信号T之前，要求1同步模块先产生同步基准信号Tb，此信号与同步信号T有严格的时序关系：T信号与同步基准信号Tb之间的延时θ小于等于系统传输非周期信号的最小间隔P_min减去传输时间延迟值Δt，即：

θ≤(P_min-Δt)

其中，非周期信号的最小周期根据实际应用系统的同步信号间隔确定。

4、计算同步信号产生时刻

要实现PTU1和PTU2两个发射单元之间的同步发射，同步信号必须在PTU1发射时刻也同步到达PTU2，这就要求PTU1收到同步基准信号之后，在延时τ后产生超前同步信号T^'并向PTU2发送，这里的延时τ由下式确定：

τ＝θ-Δt

5、两个发射单元同步发射

在同步信号T产生时刻，PTU1的4发射模块进行发射，与此同时，PTU2也接收到传送过来的超前同步信号T^'通过7发射模块进行发射，实现同步发射。

可以理解，本发明提出了在非周期的同步信号传输中，产生同步基准信号并采用光纤传输延迟进行实施补偿，实现了两个设备之间的同步工作；该基准信号与同步信号有严格的时序关系，在此基础上使用光纤传输延迟在基准信号之后一个超前同步信号，超前同步信号到达后级设备的时刻与前级设备同步信号产生时刻对齐，从而实现两个设备之间的同步工作。

本发明的具体技术方法是先测量设备之间的闭环光纤传输延迟并计算单向传输延迟，然后按照固定时序产生同步基准信号，根据单向传输延迟值在基准同步信号后产生超前同步信号并向后级设备发送，确保在前级设备中的同步信号产生时刻到达后级设备，实现设备间的同步工作。

本发明应用于同步精度要求不高的两个或多个设备之间的同步工作，通过产生同步基准信号并采用光纤传输延迟补偿即可实现设备间同步，实现方法简单易行。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种基于光纤传输延迟实时补偿的非周期信号同步方法，其特征在于，包括：

测量两个发射单元之间的光纤双向闭环传输时间延迟；

根据所述光纤双向闭环传输时间延迟以及两个发射单元的设备延迟，生成两个发射单元之间的光纤单向传输时间延迟；

根据所述光纤单向传输时间延迟，在其中一个发射单元发射之前向该发射单元发送时间基准信号，以使该发射单元在延时设定时长后产生同步信号，并发送给另一个发射单元，进而两个发射单元同步发射；

在发送同步信号之前，同步模块先产生同步基准信号，所述同步基准信号与所述同步信号有严格的时序关系：同步信号与同步基准信号Tb之间的延时θ小于等于系统传输非周期信号的最小间隔P_min减去传输时间延迟值Δt，即：

θ≤(P_min-Δt)；

所述设定时长小于等于非周期信号的最小间隔减去光纤单向传输时间延迟的差值；

其中，所述非周期信号的最小间隔根据同步信号间隔确定。

2.根据权利要求1所述的非周期信号同步方法，其特征在于，所述测量两个发射单元之间的光纤双向闭环传输时间延迟，包括：

记录其中一个发射单元产生的第一测量信号；所述第一测量信号转化为光信号通过所述光纤传输至另一个发射单元，再转化为电信号，再由电信号转化为光信号通过所述光纤回传至所述其中一个发射单元，并恢复为电信号，进而形成第二测量信号；

计算所述第一测量信号和所述第二测量信号之间的时差，生成所述光纤双向闭环传输时间延迟。

3.根据权利要求1所述的非周期信号同步方法，其特征在于，所述根据所述光纤双向闭环传输时间延迟以及两个发射单元的设备延迟，生成两个发射单元之间的光纤单向传输时间延迟，包括：

计算所述光纤双向闭环传输时间延迟减去两个发射单元的设备延迟的差值；

计算所述差值的一半，生成所述光纤单向传输时间延迟。

4.一种基于光纤传输延迟实时补偿的非周期信号同步系统，其特征在于，包括：

测量模块，测量两个发射单元之间的光纤双向闭环传输时间延迟；

光纤单向传输时间延迟生成模块，根据所述光纤双向闭环传输时间延迟以及两个发射单元的设备延迟，生成两个发射单元之间的光纤单向传输时间延迟；

时间基准信号发送模块，根据所述光纤单向传输时间延迟，在其中一个发射单元发射之前向该发射单元发送时间基准信号，以使该发射单元在延时设定时长后产生同步信号，并发送给另一个发射单元，进而两个发射单元同步发射，

同步模块，用于发送同步信号之前产生同步基准信号，所述同步基准信号与所述同步信号有严格的时序关系：同步信号与同步基准信号Tb之间的延时θ小于等于系统传输非周期信号的最小间隔P_min减去传输时间延迟值Δt，即：

θ≤(P_min-Δt)；

所述设定时长小于等于非周期信号的最小间隔减去光纤单向传输时间延迟的差值；其中，所述非周期信号的最小间隔根据同步信号间隔确定。

5.根据权利要求4所述的非周期信号同步系统，其特征在于，所述测量模块，包括：

记录单元，记录其中一个发射单元产生的第一测量信号；所述第一测量信号转化为光信号通过所述光纤传输至另一个发射单元，再转化为电信号，再由电信号转化为光信号通过所述光纤回传至所述其中一个发射单元，并恢复为电信号，进而形成第二测量信号；

双向闭环传输时间延迟生成单元，计算所述第一测量信号和所述第二测量信号之间的时差，生成所述光纤双向闭环传输时间延迟。

6.根据权利要求4所述的非周期信号同步系统，其特征在于，所述光纤单向传输时间延迟生成模块，包括：

差值计算单元，计算所述光纤双向闭环传输时间延迟减去两个发射单元的设备延迟的差值；

光纤单向传输时间延迟生成单元，计算所述差值的一半，生成所述光纤单向传输时间延迟。

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