CN110336612B - 局域光纤环网分布式时间频率联合传递系统与传递方法 - Google Patents

局域光纤环网分布式时间频率联合传递系统与传递方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110336612B
CN110336612B CN201910510149.7A CN201910510149A CN110336612B CN 110336612 B CN110336612 B CN 110336612B CN 201910510149 A CN201910510149 A CN 201910510149A CN 110336612 B CN110336612 B CN 110336612B
Authority
CN
China
Prior art keywords
time
module
frequency
signal
input end
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910510149.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110336612A (zh
Inventor
吴龟灵
徐荣荣
左发兴
陈建平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201910510149.7A priority Critical patent/CN110336612B/zh
Publication of CN110336612A publication Critical patent/CN110336612A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110336612B publication Critical patent/CN110336612B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2575—Radio-over-fibre, e.g. radio frequency signal modulated onto an optical carrier
    • H04B10/25752—Optical arrangements for wireless networks
    • H04B10/25753—Distribution optical network, e.g. between a base station and a plurality of remote units
    • H04B10/25755—Ring network topology
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0201—Add-and-drop multiplexing
    • H04J14/0215—Architecture aspects
    • H04J14/022—For interconnection of WDM optical networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0278—WDM optical network architectures
    • H04J14/0283—WDM ring architectures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/08—Intermediate station arrangements, e.g. for branching, for tapping-off
    • H04J3/085—Intermediate station arrangements, e.g. for branching, for tapping-off for ring networks, e.g. SDH/SONET rings, self-healing rings, meashed SDH/SONET networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

一种局域光纤环网分布式时间频率联合传递系统与方法，该系统由主钟源、主时间频率传递端机、N个时间频率传递端机和环形光纤链路组成。该方法通过波分复用的方式进行时间信号和频率信号的联合传递，通过无源光分路的方式实现点对多点的分布式时间频率联合传递；其中时间信号按照顺时针和逆时针两个方向沿环形光纤链路进行双向传递，频率信号沿一个方向进行单向传递。在各时间频率传递端机处，进行时间信号和频率信号的接收，利用接收到的时间信号和频率信号获得与主钟源同步的高精度的时间频率信号，实现时间信号和频率信号的联合传递。

Description

局域光纤环网分布式时间频率联合传递系统与传递方法
技术领域
本发明涉及光纤时间频率传递技术领域，具体是一种局域光纤环网分布式时间频率联合传递系统与传递方法。
背景技术
随着社会经济和科学技术的高速发展，高精度时间频率传递技术的应用场合更加广泛，在导航定位、深空探测、国防、国民经济建设以及高新技术产业等众多领域都有极为重要的应用。目前基于卫星的高精度时间频率传递技术，例如全球定位系统(GPS)、卫星双向时间频率传递等，受自由空间环境的影响，精度有限。同时，还存在着系统复杂、成本高、安全性低、可靠性不高等缺点。基于同轴电缆的时间频率传递受限于电缆带宽和损耗，距离限制在1km以内。
光纤具有低噪声、低损耗、高可靠性与宽带的优势，作为一种较好的传输介质，近年来得到了广泛应用。利用光纤进行时间频率传递是突破现有技术限制、实现高精度时间频率传递的有效解决方案。高精度光纤时间频率传递面临着光纤链路传输时延随温度、应力和传输波长等因素变化而变化的问题。为了实现高精度的时间传递，目前普遍采用同纤双向传输方案。
在诸多时间频率的应用领域，往往同时需要高精度的时间和频率同步，单一的时间频率传递和频率传递都不能满足要求。时间频率信号联合传递技术作为一种更为有效的解决方案受到了广泛的关注。对于一些局域时频应用场景中，更注重成本低廉、结构简单，但同时又需要高精度、且往往要求支持多个用户。在当今实际的运营商以及工业应用设计中，很多都采用了环形结构的网络。环形结构独有的保护功能可显著提升网络架构安全性、可靠性，基于环网的光纤时间频率传递引起了越来越多的重视。
目前已提出多种光纤时间频率同传的方案。波兰理工大学将时间信号嵌入到频率信号中，引入两个电可调延迟线用于稳定链路传输总时延，并通过双向波分复用传输实现了时间和频率的同时传递[参见文献1：Sliwczynski L,Krehlik P.Multipoint jointtime and frequency dissemination in delay-stabilized fiber optic links[J].IEEE Transactions on Ultrasonics,Ferroelectrics,and Frequency Control,2015,62(3):412-420]。上海光机所将时间和频率信号分别加载到不同波长上进行光纤传输，在远端利用另外两个不同波长的光波将时间信号和频率信号传回，通过温控光纤稳定链路传输时延[参见文献2：Yang F,Xu D,Liu Q,et al.Accurate transmission of time andfrequency signals over optical fibers based on WDM and two way opticalcompensation techniques[J].2013.]。北京邮电大学将时间信号和射频参考信号调制到同一光载波上，从传输的频率信号中提取用于链路稳定的反馈信号，经处理后用于控制可调激光器的中心波长来稳定链路传输时延，实现时间频率联合传递[参见文献3，Yin F,WuZ,Dai Y,et al.Stable fiber-optic time transfer by active radio frequencyphase locking[J].Optics Letters,2014,39(10):3054.]。但是，上述方案都不是专门针对局域应用环境设计的，需要复杂的光纤链路标定、分布式系统控制等，难以满足局域时频应用的低成本、操作简单等的需求。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种局域光纤环网分布式时间频率联合传递系统与传递方法，该系统具有结构简单、成本低廉的的特点。
本发明的技术解决方案如下：
一种局域光纤环网分布式时间频率联合传递系统，其特点在于，包括：主钟源、主时间频率传递端机、N个从时间频率传递端机和环形光纤链路，所述主钟源与主时间频率传递端机电连接，所述的主时间频率传递端机和各从时间频率传递端机通过光纤连接成单纤双向环形通路；
所述的主时间频率传递端机包括时间光收发单元、时间间隔测量模块、频率光发送模块、光分路器模块、双向复用模块、第一波分复用模块和第二波分复用模块；
所述的时间光收发单元的第1输入端和所述的时间间隔测量模块的第1输入端与所述的主钟源的时间信号输出端相连，所述的时间光收发单元的第2输入端与所述的时间间隔测量模块的输出端相连，所述的时间光收发单元的第3输入端与所述的双向复用模块的3端口相连，所述的时间光收发单元的第1输出端与所述的光分路器模块的输入端相连，所述的时间光收发单元的第2输出端与所述的时间间隔测量模块的第2输入端相连，所述的光分路器模块的第1输出端与所述的第一波分复用模块的2端口相连，所述的光分路器模块的第2输出端与所述的所述的双向复用模块的1端口相连，该双向复用模块的2端口与所述的第二波分复用模块的2端口相连，该第二波分复用模块的3端口与所述的环形光纤链路相连；所述的频率光发送模块的输入端与所述的主钟源的频率信号输出端相连，该频率光发送模块的输出端与所述的第一波分复用模块的1端口相连，该第一波分复用模块的3端口与所述的环形光纤链路相连；
所述的从时间频率传递端机有两种工作模式：
模式一：所述的从时间频率传递端机包括：2×2光分路器模块、第三波分复用模块、时间光接收单元、频率光接收模块、第一从时间间隔测量与处理单元和定时调整模块；
所述的2×2光分路器模块的1端口通过环形光纤链路与所述的主时间频率传递端机的第一波分复用模块的3端口相连，2端口通过环形光纤链路与所述的主时间频率传递端机的第二波分复用模块的3端口相连，3端口和4端口分别与第三波分复用模块的3端口和时间光接收单元第1输入端相连；所述的第三波分复用模块的1端口与所述的频率光接收模块的输入端相连，2端口与所述的时间光接收单元第2输入端相连；所述的时间光接收单元的第1输出端分为两路，一路与定时调整模块的第1输入端相连，一路与第一从时间间隔测量与处理单元的第1输入端相连，第2输出端与第一从时间间隔测量与处理单元的第2输入端相连，第3输出端与第一从时间间隔测量与处理单元的第3输入端相连；所述的第一从时间间隔测量与处理单元的输出端与所述的定时调整模块的第3输入端相连；所述的频率光接收模块的第1输出端即为从时间频率传递端机的频率信号输出端，第2输出端与所述的定时调整模块的第2输入端相连；所述的定时调整模块的输出端即为从时间频率传递端机的时间信号输出端；
模式二：所述的从时间频率传递端机包括：2×2光分路器模块、第四波分复用模块、时间光接收单元、频率光接收模块、第二从时间间隔测量与处理单元和驯钟锁相模块；
所述的2×2光分路器模块的1端口通过环形光纤链路与所述的主时间频率传递端机的第一波分复用模块的3端口相连，2端口通过环形光纤链路与所述的主时间频率传递端机的第二波分复用模块的3端口相连，3端口和4端口分别与所述的第四波分复用模块的3端口和时间光接收单元第1输入端相连；所述的第四波分复用模块的1端口与所述的频率光接收模块的输入端相连，2端口所述的时间光接收单元的第2输入端相连；所述的时间光接收单元的第1、2、3输出端与所述的第二从时间间隔测量与处理单元的第1、2、3输入端相连，该第二从时间间隔测量与处理单元的输出端与所述的驯钟锁相模块的第2输入端相连；所述的频率光接收模块的输出端与所述的驯钟锁相模块的第1输入端相连，该驯钟锁相模块的第3输出端与所述的第二从时间间隔测量与处理单元的第4输入端相连，所述的驯钟锁相模块的时间信号和频率信号输出端即为从时间频率传递端机的时间信号和频率信号输出端。
所述的局域光纤环网分布式时间频率联合传递系统的时间频率联合传递的方法包括下列步骤：
1)主时间频率传递端机将来自主钟源的时间信号通过时间光收发单元调制到波长λ1的光载波上，经所述的光分路器模块分成两路后，沿顺、逆时针两个方向通过环形光纤链路发送到各从时间频率传递端机，主钟源输出的频率信号通过频率光发送模块调制到波长λ2的光载波上，与一个方向的时间光信号经第一波分复用模块复用后输入到所述的环形光纤链路，沿光纤链路发送到各从时间频率传递端机；
2)各从时间频率传递端机通过2×2光分路器模块从主链路上耦合出部分主时间频率传递端机沿顺、逆时针方向发送过来的光信号，其余光信号沿主链路继续按原方向传输；
3)所述的主时间频率传递端机接收由主时间频率传递端机发送、经环形光纤链路返回的时间信号，测量接收到的时间信号与主钟源发送的时间信号的时间差T1，与本地时间信号一起发送到各从时间频率传递端机；
4)各从时间频率传递端机从频率信号传递方向的光信号中解复用出时间光信号和频率光信号，两路时间光信号输入时间光接收单元得到相应的两路时间信号和时间差T1，频率光信号输入频率光接收模块得到频率信号；
当从时间频率传递端机工作在模式一时，则第一从时间间隔测量与处理单元测量接收到的两路时间信号的时间间隔TP，根据公式(1)计算各从时间频率传递端机接收的与频率信号同方向的时间信号与主钟源时间信号之间的时间差为Δτ：
Figure BDA0002093182180000041
其中，
Figure BDA0002093182180000042
为主时间频率传递端机逆时针方向时间信号的发送时延，
Figure BDA0002093182180000043
为主时间频率传递端机顺时针方向时间信号的接收时延，
Figure BDA0002093182180000044
分别为从时间频率传递端机顺、逆时针方向时间信号的接收时延，
Figure BDA0002093182180000045
可通过标定得到，
以接收的频率信号为参考，经定时调整模块对与接收的频率信号同方向的时间信号进行时延调整，得到与主钟源同步的时间信号；各从时间频率传递端机将接收的频率信号以及同步后的时间信号进行输出，实现时间频率的联合传递；
当从时间频率传递端机工作在模式二时，则第二从时间间隔测量与处理单元分别测量接收到的两路时间信号与本地钟源的时间信号之间的时间间隔T3、T4，根据公式(2)计算各从时间频率传递端机本地钟与主钟源之间的钟差为Δτ：
Figure BDA0002093182180000046
其中，
Figure BDA0002093182180000047
为主时间频率传递端机逆时针方向时间信号的发送时延，
Figure BDA0002093182180000048
为主时间频率传递端机顺时针方向时间信号的接收时延，
Figure BDA0002093182180000049
分别为从时间频率传递端机顺、逆时针方向时间信号的接收时延，
Figure BDA00020931821800000410
可通过标定得到；
得到的钟差Δτ和接收的频率信号送入驯钟锁相模块(3-6)，输出与主钟源同步的高精度的时间频率信号，实现时间频率的联合传递。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
针对局域应用场景下，高精度时间频率传递需求，本发明通过同纤同波双向传输最大程度地保证主链路双向传输的时延对称，不需要复杂的链路标定，易于实施和维护；通过波分复用方式实现双向时间传递和单向频率传递的结合，通过无源光分路方式实现点对多点的分布式时间频率联合传递，在保证高精度的同时，简化控制，显著降低复杂性与成本。
附图说明
图1是本发明具体实施例结构示意图；
图2是本发明具体实施例主时间频率传递端机结构示意图；
图3是本发明具体实施例从时间频率传递端机(模式一)结构示意图；
图4是本发明具体实施例从时间频率传递端机(模式二)结构示意图；
图5是本发明具体实施例(从时间频率传递端机模式一)的光纤时间传递工作过程示意图；
图6是本发明具体实施例(从时间频率传递端机模式二)的光纤时间传递工作过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。实施例以本发明的技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的工作流程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例中，本发明局域光纤环网分布式时间频率联合传递系统(如图1所示)包括：主钟源、主时间频率传递端机1、N个从时间频率传递端机和环形光纤链路。其中，主钟源与主时间频率传递端机电连接，主时间频率传递端机和各从时间频率传递端机通过光纤连接成单纤双向环形通路，主时间频率传递端机位于该单纤双向环形通路的首端和末端之间，N个从时间频率传递端机在该单纤双向环形通路上的顺序是任意的。在本实施例中，传递时间信号为1PPS信号(定时间隔为1s)，传递频率信号为10MHz频率信号。
主时间频率传递端机(如图2所示)包括时间光收发单元1-1、时间间隔测量模块1-2、频率光发送模块1-3、光分路器模块1-4、双向复用模块1-5、第一波分复用模块1-6和第二波分复用模块1-7。时间光收发单元1-1将来自主钟源的时间信号加载到波长1549.32nm的光信号发送给光分路器模块1-4，同时对来自双向复用模块1-5的发送自主时间频率传递端机、经环形光纤链路返回的波长1549.32nm的光信号接收得到时间信号，并输出给时间间隔测量模块1-2。时间间隔测量模块1-2测量来自主钟源的时间信号与时间光收发单元1-1的时间信号间的时间间隔，并将时间间隔信息输出给时间光收发单元1-1，与主钟源时间信号一起发送给各从时间频率传递端机。频率光发送模块1-3将来自主钟源的频率信号加载到波长1550.92nm的光信号上发送给第一波分复用模块1-6。光分路器模块1-4将波长1549.32nm的光信号分两路输入到第一波分复用模块1-6及双向复用模块1-5。第一波分复用模块1-6将来自光分路器模块1-4波长1549.32nm的光信号和来自频率光发送模块1-3波长1550.92nm的光信号进行复用后发送到环形光纤链路中。第二波分复用模块1-7将来自双向复用模块1-5波长1549.32nm的光信号复用后发送到环形光纤链路中，同时从来自另一方向的光信号中解复用出波长1549.32nm的光信号。在本实施例中，时间光收发单元1-1和频率光发送模块1-3采用SFP(Small Form-factor Pluggable)进行光信号的产生和接收。
工作在模式一的从时间频率传递端机(如图3所示)，包括2×2光分路器模块2-1、第三波分复用模块2-2、时间光接收单元2-3、频率光接收模块2-4、从时间间隔测量与处理单元2-5和定时调整模块2-6。第三波分复用模块2-2将来自2×2光分路器模块2-1端口3的波长1549.32nm和波长1550.92nm的光信号解复用，将波长1549.32nm的光信号输出给时间光接收单元2-3，将波长1550.92nm的光信号输出给频率光接收模块2-4。频率光接收模块2-4对波长1550.92nm的光信号进行接收得到频率信号输出给定时调整模块2-6和直接输出。时间光接收单元2-3对来自第三波分复用模块2-2和2×2光分路器模块2-1端口4波长1549.32nm的光信号进行接收得到两路时间信号和主时间频率传递端机发送的时间间隔信息，与频率信号同方向的时间信号输出给第一从时间间隔测量与处理单元2-5和定时调整模块2-6，另一路时间信号及时间间隔信息输出给第一从时间间隔测量与处理单元2-5。第一从时间间隔测量与处理单元2-5测量接收到的两路时间信号之间的时间间隔，根据接收及测得的时间间隔，计算与频率信号同方向的时间信号与主钟源时间信号的时间间隔，并输出给定时调整模块2-6。定时调整模块2-6根据从时间间隔测量与处理单元2-5输入的时间间隔，以频率光接收模块2-4输入的频率信号为参考，对接收到的与频率信号同方向的时间信号进行时延调整，输出与主钟源同步的时间信号。在本实施例中，时间光接收单元2-3、频率光接收模块2-4采用SFP(Small Form-factor Pluggable)进行光信号的接收。
工作在模式二的从时间频率传递端机(如图4所示)，包括2×2光分路器模块3-1、第四波分复用模块3-2、时间光接收单元3-3、频率光接收模块3-4、第二从时间间隔测量与处理单元3-5和驯钟锁相模块3-6。第四波分复用模块3-2将来自2×2光分路器模块3-1端口3的波长1549.32nm和波长1550.92nm的光信号解复用，将波长1549.32nm的光信号输出给时间光接收单元3-3，将波长1550.92nm的光信号输出给频率光接收模块3-4。频率光接收模块3-4对波长1550.92nm的光信号进行接收得到频率信号输出给驯钟锁相模块3-6。时间光接收单元3-3对来自第四波分复用模块3-2以及2×2光分路器模块3-1端口4波长1549.32nm的光信号进行接收，得到相应的两路时间信号以及主时间频率传递端机发送的时间间隔信息，并输出给第二从时间间隔测量与处理单元3-5。第二从时间间隔测量与处理单元3-5接收来自时间光接收单元3-3的两路时间信号及时间间隔信息、驯钟锁相模块3-6输入的本地钟源的时间信号，分别测量来自时间光接收单元3-3的两路时间信号与本地钟源的时间信号之间的时间间隔，根据接收及测量的时间间隔计算主钟源时间信号与本地钟源时间信号的时间差，并将时间差输出给驯钟锁相模块3-6。所述驯钟锁相模块3-6接收从时间间隔测量与处理单元3-5输入的时间差、频率光接收模块3-4输入的频率信号，利用时间差以及接收的频率信号对本地钟源进行驯服锁相，输出与主钟源同步的高精度的时间频率信号。在本实施例中，时间光接收单元3-3、频率光接收模块3-4采用SFP(Small Form-factorPluggable)进行光信号的接收，第二从时间间隔测量与处理单元3-5采用两台时间间隔测量仪器同时测量接收的两路时间信号与本地钟源的时间信号之间的时间间隔。
本实施例中，局域光纤环网时间频率联合传递方法工作步骤如下：
1)主时间频率传递端机1将来自主钟源的时间信号通过时间光收发单元1-1调制到波长1549.32nm的光载波上，经光分路器模块1-4分成两路后，沿顺、逆时针两个方向通过环形光纤链路发送到各从时间频率传递端机。主钟源输出的频率信号通过频率光发送模块1-3调制到波长1550.92nm的光载波上，与一个方向的时间光信号经波分复用后输入到环形光纤链路，沿光纤链路发送到各从时间频率传递端机。
2)各从时间频率传递端机通过2×2光分路器模块从主链路上耦合出部分主时间频率传递端机沿顺、逆时针方向发送过来的光信号，其余光信号沿主链路继续按原方向传输。
3)主时间频率传递端机对由主时间频率传递端机1发送、沿顺时针方向经环形光纤链路返回的波长1549.32nm的光信号进行接收，得到时间信号。测量接收到的时间信号与主钟源时间信号的时间差T1，与本地时间信号一起发送到各从时间频率传递端机。
4)各从时间频率传递端机对2×2光分路器端口3的光信号进行波分解复用，将波长1549.32nm的光信号输出给时间光接收单元，将波长1550.92nm的光信号输出给频率光接收模块。2×2光分路器端口4波长1549.32的光信号输出给时间光接收单元。经时间光接收单元得到相应的两路时间信号和T1，经频率光接收模块得到频率信号。
5)如果从时间频率传递端机工作在模式一，则测量接收到的两路时间信号的时间间隔TP。根据公式(1)计算接收的与频率信号同方向的时间信号与主钟源时间信号之间的时间差Δτ，定时调整模块2-6根据时间差Δτ，以接收的10MHz频率信号为参考，对与频率信号同方向的时间信号进行时延调整，输出与主钟源同步的时间信号。各时间频率传递端机2将接收的频率信号以及同步后的时间信号进行输出，实现时间频率的联合传递。
Figure BDA0002093182180000081
其中，
Figure BDA0002093182180000082
为主时间频率传递端机逆时针方向时间信号的发送时延，
Figure BDA0002093182180000083
为主时间频率传递端机顺时针方向时间信号的接收时延，
Figure BDA0002093182180000084
分别为从时间频率传递端机顺、逆时针方向时间信号的接收时延，
Figure BDA0002093182180000085
可通过标定得到。
如果从时间频率传递端机工作在模式二，则分别测量接收的两路时间信号与本地钟源时间信号之间的时间间隔为T3、T4，根据公式(2)计算各从时间频率传递端机本地钟源与主钟源时间信号之间的时间差Δτ。
Figure BDA0002093182180000086
其中，
Figure BDA0002093182180000087
为主时间频率传递端机逆时针方向定时信号的发送时延，
Figure BDA0002093182180000088
为主时间频率传递端机顺时针方向定时信号的接收时延，
Figure BDA0002093182180000089
分别为时间频率传递端机顺/逆时针方向定时信号的接收时延，
Figure BDA00020931821800000810
可通过标定得到。
得到的钟差Δτ和接收的10MHz频率信号送入驯钟锁相模块3-6，输出与主钟源同步的高精度的时间频率信号，实现时间频率的联合传递。

Claims (3)

1.一种局域光纤环网分布式时间频率联合传递系统，其特征在于，包括：主钟源、主时间频率传递端机、N个从时间频率传递端机和环形光纤链路，所述主钟源与主时间频率传递端机电连接，所述的主时间频率传递端机通过光纤依次和各从时间频率传递端机连接，形成单纤双向环形通路；
所述的主时间频率传递端机(1)包括时间光收发单元(1-1)、时间间隔测量模块(1-2)、频率光发送模块(1-3)、光分路器模块(1-4)、双向复用模块(1-5)、第一波分复用模块(1-6)和第二波分复用模块(1-7)；
所述的时间光收发单元(1-1)的第1输入端和所述的时间间隔测量模块(1-2)的第1输入端分别与所述的主钟源的时间信号输出端相连，所述的时间光收发单元(1-1)的第2输入端与所述的时间间隔测量模块(1-2)的输出端相连，所述的时间光收发单元(1-1)的第3输入端与所述的双向复用模块(1-5)的3端口相连，所述的时间光收发单元(1-1)的第1输出端与所述的光分路器模块(1-4)的输入端相连，所述的时间光收发单元(1-1)的第2输出端与所述的时间间隔测量模块(1-2)的第2输入端相连，所述的光分路器模块(1-4)的第1输出端与所述的第一波分复用模块(1-6)的2端口相连，所述的光分路器模块(1-4)的第2输出端与所述的双向复用模块(1-5)的1端口相连，该双向复用模块(1-5)的2端口与所述的第二波分复用模块(1-7)的2端口双向相连，该第二波分复用模块(1-7)的3端口与所述的环形光纤链路双向相连；所述的频率光发送模块(1-3)的输入端与所述的主钟源的频率信号输出端相连，该频率光发送模块(1-3)的输出端与所述的第一波分复用模块(1-6)的1端口相连，该第一波分复用模块(1-6)的第3输出端与所述的环形光纤链路相连；
所述的从时间频率传递端机(2)包括2×2光分路器模块(2-1)、第三波分复用模块(2-2)、时间光接收单元(2-3)、频率光接收模块(2-4)、第一从时间间隔测量与处理单元(2-5)和定时调整模块(2-6)；
所述的2×2光分路器模块(2-1)的1端口通过环形光纤链路与所述的主时间频率传递端机(1)的第一波分复用模块(1-6)的第3输出端相连，第2输入端通过环形光纤链路与所述的主时间频率传递端机(1)的第二波分复用模块(1-7)的3端口相连，3端口和4端口分别与第三波分复用模块(2-2)的第3输入端和时间光接收单元(2-3)第1输入端相连；所述的第三波分复用模块(2-2)的1端口与所述的频率光接收模块(2-4)的输入端相连，2端口与所述的时间光接收单元(2-3)第2输入端相连；所述的时间光接收单元(2-3)的第1输出端分为两路，一路与定时调整模块(2-6)的第1输入端相连，一路与第一从时间间隔测量与处理单元(2-5)的第1输入端相连，第2输出端与第一从时间间隔测量与处理单元(2-5)的第2输入端相连，第3输出端与第一从时间间隔测量与处理单元(2-5)的第3输入端相连；所述的第一从时间间隔测量与处理单元(2-5)的输出端与所述的定时调整模块(2-6)的第3输入端相连；所述的频率光接收模块(2-4)的第1输出端即为从时间频率传递端机(2)的频率信号输出端，第2输出端与所述的定时调整模块(2-6)的第2输入端相连；所述的定时调整模块(2-6)的输出端即为从时间频率传递端机(2)的时间信号输出端。
2.一种局域光纤环网分布式时间频率联合传递系统，其特征在于，包括：主钟源、主时间频率传递端机、N个从时间频率传递端机和环形光纤链路，所述主钟源与主时间频率传递端机电连接，所述的主时间频率传递端机通过光纤依次和各从时间频率传递端机连接，形成单纤双向环形通路；
所述的主时间频率传递端机(1)包括时间光收发单元(1-1)、时间间隔测量模块(1-2)、频率光发送模块(1-3)、光分路器模块(1-4)、双向复用模块(1-5)、第一波分复用模块(1-6)和第二波分复用模块(1-7)；
所述的时间光收发单元(1-1)的第1输入端和所述的时间间隔测量模块(1-2)的第1输入端分别与所述的主钟源的时间信号输出端相连，所述的时间光收发单元(1-1)的第2输入端与所述的时间间隔测量模块(1-2)的输出端相连，所述的时间光收发单元(1-1)的第3输入端与所述的双向复用模块(1-5)的3端口相连，所述的时间光收发单元(1-1)的第1输出端与所述的光分路器模块(1-4)的输入端相连，所述的时间光收发单元(1-1)的第2输出端与所述的时间间隔测量模块(1-2)的第2输入端相连，所述的光分路器模块(1-4)的第1输出端与所述的第一波分复用模块(1-6)的2端口相连，所述的光分路器模块(1-4)的第2输出端与所述的双向复用模块(1-5)的1端口相连，该双向复用模块(1-5)的2端口与所述的第二波分复用模块(1-7)的2端口双向相连，该第二波分复用模块(1-7)的3端口与所述的环形光纤链路双向相连；所述的频率光发送模块(1-3)的输入端与所述的主钟源的频率信号输出端相连，该频率光发送模块(1-3)的输出端与所述的第一波分复用模块(1-6)的1端口相连，该第一波分复用模块(1-6)的第3输出端与所述的环形光纤链路相连；
所述的从时间频率传递端机(3)包括2×2光分路器模块(3-1)、第四波分复用模块(3-2)、时间光接收单元(3-3)、频率光接收模块(3-4)、第二从时间间隔测量与处理单元(3-5)和驯钟锁相模块(3-6)；
所述的2×2光分路器模块(3-1)的1端口通过环形光纤链路与所述的主时间频率传递端机(1)的第一波分复用模块(1-6)的第3输出端相连，第2输入端通过环形光纤链路与所述的主时间频率传递端机(1)的第二波分复用模块(1-7)的3端口相连，3端口和4端口分别与所述的第四波分复用模块(3-2)的第3输入端和时间光接收单元(3-3)第1输入端相连；所述的第四波分复用模块(3-2)的1端口与所述的频率光接收模块(3-4)的输入端相连，2端口与所述的时间光接收单元(3-3)的第2输入端相连；所述的时间光接收单元(3-3)的输出端与所述的第二从时间间隔测量与处理单元(3-5)的输入端相连，该第二从时间间隔测量与处理单元(3-5)的输出端与所述的驯钟锁相模块(3-6)的第2输入端相连；所述的频率光接收模块(3-4)的输出端与所述的驯钟锁相模块(3-6)的第1输入端相连，该驯钟锁相模块(3-6)的第3输出端与所述的第二从时间间隔测量与处理单元(3-5)的第4输入端相连，所述的驯钟锁相模块(3-6)的时间信号和频率信号输出端即为从时间频率传递端机(3)的时间信号和频率信号输出端。
3.根据权利要求1或2所述的局域光纤环网分布式时间频率联合传递系统的时间频率联合传递的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
1)主时间频率传递端机(1)将来自主钟源的时间信号通过时间光收发单元(1-1)调制到波长λ1的光载波上，经所述的光分路器模块(1-4)分成两路后，沿顺、逆时针两个方向通过环形光纤链路发送到各从时间频率传递端机，主钟源输出的频率信号通过频率光发送模块(1-3)调制到波长λ2的光载波上，与一个方向的时间光信号经第一波分复用模块(1-6)复用后输入到所述的环形光纤链路，沿光纤链路发送到各从时间频率传递端机；
2)各从时间频率传递端机通过2×2光分路器模块从主链路上耦合出部分主时间频率传递端机沿顺、逆时针方向发送过来的光信号，其余光信号沿主链路继续按原方向传输；
3)所述的主时间频率传递端机(1)接收由主时间频率传递端机(1)发送、经环形光纤链路返回的时间信号，测量接收到的时间信号与主钟源发送的时间信号的时间差T1，与本地时间信号一起发送到各从时间频率传递端机；
4)各从时间频率传递端机从频率信号传递方向的光信号中解复用出时间光信号和频率光信号，两路时间光信号输入时间光接收单元得到相应的两路时间信号和时间差T1，频率光信号输入频率光接收模块得到频率信号；
当从时间频率传递端机工作在模式一时，则第一从时间间隔测量与处理单元(2-5)测量接收到的两路时间信号的时间间隔TP，根据公式(1)计算各从时间频率传递端机(2)接收的与频率信号同方向的时间信号与主钟源时间信号之间的时间差为Δτ：
Figure FDA0003512850690000031
其中，
Figure FDA0003512850690000032
为主时间频率传递端机逆时针方向时间信号的发送时延，
Figure FDA0003512850690000033
为主时间频率传递端机顺时针方向时间信号的接收时延，
Figure FDA0003512850690000034
分别为从时间频率传递端机顺、逆时针方向时间信号的接收时延，
Figure FDA0003512850690000035
可通过标定得到，
以接收的频率信号为参考，经定时调整模块(2-6)对与接收的频率信号同方向的时间信号进行时延调整，得到与主钟源同步的时间信号；各从时间频率传递端机将接收的频率信号以及同步后的时间信号进行输出，实现时间频率的联合传递；
当从时间频率传递端机工作在模式二时，则第二从时间间隔测量与处理单元(3-5)分别测量接收到的两路时间信号与本地钟源的时间信号之间的时间间隔T3、T4，根据公式(2)计算各从时间频率传递端机(3)本地钟与主钟源之间的钟差为Δτ：
Figure FDA0003512850690000041
得到的钟差Δτ和接收的频率信号送入驯钟锁相模块(3-6)，输出与主钟源同步的高精度的时间频率信号，实现时间频率的联合传递。
CN201910510149.7A 2019-06-13 2019-06-13 局域光纤环网分布式时间频率联合传递系统与传递方法 Active CN110336612B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910510149.7A CN110336612B (zh) 2019-06-13 2019-06-13 局域光纤环网分布式时间频率联合传递系统与传递方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910510149.7A CN110336612B (zh) 2019-06-13 2019-06-13 局域光纤环网分布式时间频率联合传递系统与传递方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110336612A CN110336612A (zh) 2019-10-15
CN110336612B true CN110336612B (zh) 2022-04-05

Family

ID=68140307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910510149.7A Active CN110336612B (zh) 2019-06-13 2019-06-13 局域光纤环网分布式时间频率联合传递系统与传递方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110336612B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110995389B (zh) * 2019-12-23 2021-07-27 电信科学技术第五研究所有限公司 一种光纤单向时频同步信号传递方法、装置、介质及设备
CN111082888B (zh) * 2019-12-25 2021-12-14 电信科学技术第五研究所有限公司 一种船用分布式光纤授时系统
CN111917477B (zh) * 2020-08-12 2021-06-01 中国电子科技集团公司第四十四研究所 基于环状拓扑的分布式光纤宽频稳相传输系统及方法
CN111934773B (zh) * 2020-08-12 2021-06-08 中国电子科技集团公司第四十四研究所 一种基于环路拓扑的分布式光纤宽频稳相传输分配系统及方法
CN112383348B (zh) * 2020-11-12 2022-12-09 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 一种基于光纤环网系统的分时复用时频传递方法
CN112350796B (zh) * 2020-11-27 2021-11-05 上海交通大学 无需链路校准的分布式光纤时间频率传递系统和方法
CN114157390B (zh) * 2021-11-24 2022-10-18 中国科学院国家授时中心 一种光功率自适应的密集波分复用中继系统
US11864140B2 (en) * 2022-01-19 2024-01-02 Intelligent Fusion Technology, Inc. Methods and systems for time synchronization among unmanned aerial systems

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2493094A1 (en) * 2011-02-28 2012-08-29 Screen Service Broadcasting Technologies S.P.A. Method and system for synchronizing time and frequency sources, particularly for video data transmissions
CN104917042A (zh) * 2015-06-19 2015-09-16 中国科学院上海光学精密机械研究所 应用于光纤时频传递的低噪声高对称性的双向光放大器
CN105634643A (zh) * 2016-01-27 2016-06-01 中国人民解放军国防科学技术大学 一种基于双向扩频测距的光纤时间频率传递方法、装置及系统
CN109660299A (zh) * 2019-01-10 2019-04-19 上海交通大学 双向波分复用光放大装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2493094A1 (en) * 2011-02-28 2012-08-29 Screen Service Broadcasting Technologies S.P.A. Method and system for synchronizing time and frequency sources, particularly for video data transmissions
CN104917042A (zh) * 2015-06-19 2015-09-16 中国科学院上海光学精密机械研究所 应用于光纤时频传递的低噪声高对称性的双向光放大器
CN105634643A (zh) * 2016-01-27 2016-06-01 中国人民解放军国防科学技术大学 一种基于双向扩频测距的光纤时间频率传递方法、装置及系统
CN109660299A (zh) * 2019-01-10 2019-04-19 上海交通大学 双向波分复用光放大装置

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Interference Cancellation for Time-Frequency Packed Super-Nyquist WDM Systems;Mrinmoy Jana等;《IEEE Photonics Technology Letters》;20181023;第30卷(第24期);全文 *
Joint Time and Frequency Dissemination Network Over Delay-Stabilized Fiber Optic Links;Wei Chen等;《IEEE Photonics Journal》;20150428;第7卷(第3期);全文 *
基于100km光纤链路的时间和频率同时传递;王灵东等;《光学学报》;20150410;全文 *
高精度时间频率信号光纤传输和复原技术的研究;江贤峰等;《全球定位系统》;20160415;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110336612A (zh) 2019-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110336612B (zh) 局域光纤环网分布式时间频率联合传递系统与传递方法
WO2020238503A1 (zh) 光纤时间频率和数据联合传输系统和方法
CN109257097B (zh) 高精度分布式光纤宽带频率传递系统及方法
CN106603158B (zh) 高精度分布式光纤频率传递方法
CN103490818B (zh) 光纤时频传递中传输时延的补偿器及方法
CN103716089A (zh) 一种射频信号光纤稳相传输方法及系统
CN111934805B (zh) 一种适用于伪卫星增强系统的地面站间时频传递方法
CN104486026A (zh) 一种多路微波相位稳定传输的方法及装置
CN103490816A (zh) 一种微波频率信号被动传输系统及方法
CN112713953B (zh) 一种时间同步装置、系统与方法
CN103533632A (zh) 一种基于相位补偿的自由空间频率信号传输系统
CN112769474B (zh) 一种基于非对称调制频谱的单纤双向光纤传输系统
CN106301576B (zh) 一种基于无源相位校正的多频率多点微波光纤稳相传输方法
CN109660299A (zh) 双向波分复用光放大装置
CN112350796B (zh) 无需链路校准的分布式光纤时间频率传递系统和方法
JP5438838B2 (ja) チャネルの導入側分散シフト
CN109379175B (zh) 一种光纤时频传递中频率信号相位的修正装置及方法
CN109981211B (zh) 分布式光纤时间频率联合传递系统和传递方法
CN105049124B (zh) 适用于ddo-ofdm的双发同收传输系统及其发射端
CN107453836B (zh) 一种级联光纤相位补偿器和光纤传输系统
WO2021198811A1 (en) Hybrid sensing-communication optical system and method
US10637601B2 (en) Communications network
WO2023197549A1 (zh) 信号处理设备、系统和方法、信号传输子系统和系统
WO2019141206A1 (en) System and method for photonic distribution of microwave frequency electrical signal for distributed microwave mimo communications
CN113098623B (zh) 基于光学主动补偿的光纤相位同步系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant