CN111147179A - 一种基于e1的精密时钟同步技术 - Google Patents

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许文
管晓权
田永和
刘长羽
叶泂涛
章于飞
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Abstract

本发明公开了一种基于E1的精密时钟同步技术，在传统的只有频率同步的E1链路上实现PTP‑E1协议，从而实现了在E1链路上对相位偏差的测量，实现主从系统的时间同步。该技术包括E1模块、PTP‑E1协议模块、用户接口模块、CPU模块、本地时钟模块、系统频率相位调整模块、本地时钟信号产生模块，所述E1模块实现E1的编解码，所述PTP‑E1协议模块实现主从授时协议，所述CPU模块实现系统配置及主从偏差计算，所述本地时钟模块为系统提供基准频率，所述系统频率相位调整模块实现对系统频率相位的调整，所述本地时钟信号产生模块产生时间信号，为系统和下游设置提供准确的时间。该技术可在满足传统E1频率同步功能的同时实现相位同步，从而实现时间的同步。

Description

一种基于E1的精密时钟同步技术
技术领域
本发明涉及时间同步技术，具体涉及基于E1的时钟同步，时间戳获取，时钟调频、锁相技术。
背景技术
目前各种时钟服务系统在各行业有着广泛的应用，如地铁系统、高铁系统、电力系统、通信系统、智能医院、智能交通等。
随着信息技术和电子产品的发展和在各行各业的广泛应用，对时间同步的要求和需求也发生了深刻的转变。如在通信系统中，许多业务的正常运行都要求时钟同步，即整个网络各设备之间的时间或频率差保持在合理的误差水平内。因此，高精度的时间同步系统是保障电厂、变电站、电力等通信畅通的必备条件。
要实现高精度的时间同步，从设备需跟踪一个稳定的参考源，如GPS/BD、PTP、PPS+TOD、E1等。GPS/BD、PTP及PPS+TOD支持相位同步，从设备可以将其相位和频率与主设备同步，但传统的E1只支持频率同步，无法实现相位同步，无法满足当前快速发展的时间同步需求。有鉴于此，本发明实现了一种基于E1的精密时钟同步技术，可在满足传统E1频率同步功能的同时实现相位同步，从而实现时间的同步。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决传统E1无法实现相位的问题，以实现时间同步，开发了一种基于E1的精密时钟同步技术。
本发明所采用的技术方案是提供一种基于E1的精密时钟同步技术，该技术方案包括E1模块，PTP-E1协议模块，用户接口模块，CPU模块，本地时钟模块，系统频率相位调整模块，本地时钟信号产生模块。
所述的PTP-E1协议模块，构建PTP同步报文，对PTP同步报文打时间戳，将PTP同步报文载入E1通道，自动获取PTP同步报文的时间戳(T1～T4)，自动响应PTP同步请求。
所述的CPU模块,对系统的管理配置，包括主从通信、主从模式、PTP参数的配置；主从设备可以通过E1授时链路通信，简化主从的配置；在系统配置为从模式时，计算E1同步线路延时及系统与主时钟源的时间偏差，调整系统的频率及相位，使从钟和主钟时间同步。
所述的E1模块，实现E1的编解码功能，将系统和E1链路连接。
所述的用户接口模块，将PTP-E1协议模块和CPU模块的通信，缓存主从PTP同步报文、时间戳及主从管理报文。
所述的系统频率相位调整模块，将CPU计算出的主从时间偏差转化为对系统频率的调整及相位修正。
所述的本地时钟模块，为系统提供基准频率，可配置不同稳定度的时钟模块。
所述的本地时钟信号产生模块，可产生系统使用的时钟频率信号，可为下游设备授时，增强系统的实用性。
综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)、在支持传统E1频率同步的基础上增加了相位同步功能；
(2)、支持主从时钟设备的时间监控功能；
(3)、支出主从时钟设备直接通过E1链路实现通信管理，可简化布线；
(4)、支持主从时钟设备切换，配置灵活。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的系统实现示意图。
图3位本发明的PTP-E1协议交互示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方案对本发明做进一步的详细说明。
本发明为一种基于E1的精密时钟同步技术，它包括E1模块，PTP-E1协议模块，用户接口模块，CPU模块，本地时钟模块，系统频率相位调整模块，本地时钟信号产生模块。其中本地时钟模块为系统提供基准频率，可由高稳晶振或其它稳定的频率源提供，而CPU可以使用独立器件也可和其它模块一起集成到一片FPGA。
图2示出了本发明的一种系统实现示意图。CPU负责控制系统，包括系统参数、工作模式配置及计算主从时钟偏差等。FPGA中包含E1编码解码模块，PTP-E1协议模块，系统频率相位调整模块，本地时钟信号产生模块；E1编码解码模块实现E1的底层编解码，将解码后的数据传送给PTP-E1协议模块及将PTP-E1协议模块下发的数据从E1接口发送到E1链路上；PTP-E1协议模块负责PTP-E1的协议实现，具体可分为
1)同步报文：主时钟发送同步报文(Sync)及延时响应报文(Delay_Resp)，从时钟发送延时请求报文(Delay_Req)，如附图3所示。同步报文中包含主从时钟的时钟质量，报文发送、接收的时间戳等时间同步所需的基本信息。
2)其它报文：主从时钟可通过E1通道发送管理报文及用户数据报文，可实现主从时钟的管理配置。
从时钟在获取到T1～T4时间戳后，计算同步线路延时及本地与主时钟的时钟偏差，然后下发频率及相位调整字到系统频率相位调整模块，调整系统的频率及相位，从而实现主从时钟的时间同步。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于E1的精密时钟同步技术，包括：1)实现E1编解码的E1模块；2)实现主从授时协议的PTP-E1协议模块；3)实现CPU对PTP-E1协议模块配置管理卡的用户接口模块；4)实现系统参数、工作模式配置，及主从时钟偏差计算、校准的CPU模块；5)实现为系统提供基准频率的本地时钟模块；6)实现对系统频率及相位调整的系统频率相位调整模块；7)实现为系统或下游设备提供标准时间的本地时钟信号产生模块；其特征在于，在传统的只有频率同步的E1链路上实现PTP-E1协议，从而实现了在E1链路上对相位偏差的测量，实现主从系统的时间同步。
2.根据权利要求1所述的一种基于E1的精密时钟同步技术，其特征在于，所述PTP-E1协议模块实现构建PTP同步报文，对PTP同步报文打时间戳，将PTP同步报文载入E1通道，自动获取PTP同步报文的时间戳(T1～T4)，自动响应PTP同步请求。
3.根据权利要求1所述的一种基于E1的精密时钟同步技术，其特征在于，所述CPU模块实现对系统的管理配置，包括主从通信、主从模式、PTP参数的配置；主从设备可以通过E1授时链路通信，对从设备时间监控，简化主从的配置；在系统配置为从模式时，计算E1同步线路延时及系统与主时钟源的时间偏差，调整系统的频率及相位，使从钟和主钟时间同步。
4.根据权利要求1所述的一种基于E1的精密时钟同步技术，其特征在于，所述E1模块实现E1的编解码功能，将系统和E1链路连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于E1的精密时钟同步技术，其特征在于，所述用户接口模块实现PTP-E1协议模块和CPU模块的通信，缓存主从PTP同步报文、时间戳及主从管理报文。
6.根据权利要求1所述的一种基于E1的精密时钟同步技术，其特征在于，所述系统频率相位调整模块实现将CPU计算出的主从时间偏差转化为对系统频率的调整及相位修正。
7.根据权利要求1所述的一种基于E1的精密时钟同步技术，其特征在于，所述本地时钟模块为系统提供基准频率，可配置不同稳定度的时钟模块。
8.根据权利要求1所述的一种基于E1的精密时钟同步技术，其特征在于，所述本地时钟信号产生模块可产生系统使用的时钟频率信号，可为下游设备授时，增强系统的实用性。
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