CN114285516B - 时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统与传递方法 - Google Patents
时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统与传递方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114285516B CN114285516B CN202111581552.2A CN202111581552A CN114285516B CN 114285516 B CN114285516 B CN 114285516B CN 202111581552 A CN202111581552 A CN 202111581552A CN 114285516 B CN114285516 B CN 114285516B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- time
- module
- frequency
- slave
- signal
- 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
Links
Images
Landscapes
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
一种时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统和传递方法，该系统由主钟、主时间频率单元、从时间频率单元和光纤链路组成。该方法中从时间频率单元内的本地时间信号基于本地相位稳定的频率信号产生，产生过程中引入较低的时间抖动。从时间频率单元的时间信号与主钟的时间信号之间的时间差由主时间频率单元和从时间频率单元经光纤链路双向传输确定，并根据该时间差控制调整从时间频率单元产生本地时间信号的时刻，从而实现与主钟的时间同步。同时，从时间频率单元调整本地时间信号产生时刻时不会引入额外抖动，使得本发明中提出的光纤时间频率传递方法时间同步精度大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及光纤时间频率传递，特别是时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统与传递方法。
背景技术
高精度的时间频率传递技术在社会和科技应用中发挥着非常重要的作用。传统的基于卫星的时间传递技术已经非常成熟且大规模应用，但时间频率同步精度只能达到纳秒量级。同时，他们自身存在着系统复杂、成本昂贵、实现周期长、安全性差和可靠性差等的缺点，已经不能满足当前应用的需求。
光纤传输具有损耗低、容量大、高速、稳定性高、安全可靠的优势，在通信领域已经得到了广泛应用。基于光纤的时间频率传递是实现高精度时间频率传递的有效途径。
对于光纤时间频率联合传递，一种常用的方法基于波分复用方案，时间信号和频率信号采用不同的波长在同一根光纤中复合传输，并分别实现时间信号和频率信号的同步。该方案中，时间信号和频率信号的传输相对独立。频率信号测量与补偿精度较高，实现的指标也较高，稳定度一般优于1e-13量级。相比于频率信号，时间信号由于速率低，在传输过程中的发送、传输和接收阶段引入了更多的噪声，导致时间抖动较大，实现的时间同步精度一般只能维持在1e-11量级。
对于光纤时间同步，准确度也是一个比较重要的方面。为了在用户端输出与主端同步的时间信号，需要一种大范围的时间补偿技术。而这种补偿技术会引入额外的抖动，进一步恶化时间同步的精度。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统与传递方法。
本发明的技术解决方案如下：
本发明一方面，提供了一种时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统，其特征在于，包括主钟、主时间频率单元、从时间频率单元和光纤链路。所述的主钟将时间信号和频率信号输入到所述的主时间频率单元，所述的主时间频率单元和所述的从时间频率单元通过光纤链路相连，所述的从时间频率单元输出从时间输出信号和从频率输出信号。
所述的主时间频率单元包括主频率模块、主时间模块和主时间频率复合模块。所述的从时间频率单元包括从时间频率复合模块、从频率模块、从移相模块、从时间信号产生模块、从时间模块和从校准模块。
所述的主钟与所述的主频率模块的频率输入端和所述的主时间模块(2-2)的时间输入端相连，所述的主频率模块的端口1与所述的主时间频率复合模块的端口1相连，所述的主时间模块的端口1与所述的主时间频率复合模块的端口2相连，所述的主时间频率复合模块的端口3通过所述的光纤链路与所述的从时间频率复合模块相连。
所述的从时间频率复合模块的端口1与所述的从频率模块的端口1相连，所述的从时间频率复合模块的端口2与所述的从时间模块的端口1相连，所述的从频率模块的频率输出端与所述的从移相器模块的频率输入端相连。所述的从移相器模块的频率输出端分成两路，一路与所述的从校准模块的频率输入端相连，一路与所述的从时间信号产生模块的频率输入端相连。所述的从时间信号产生模块的时间输出端分成两路，一路与所述的从时间模块时间输入端相连，一路直接输出。所述的从时间模块的控制信号输出端分成两路，一路与所述的从时间信号产生模块的控制信号输入端相连，一路与从移相模块的控制信号输入端相连。所述的从校准模块的频率输出端直接输出频率信号。
所述的从时间信号产生模块一种可行的结构由数字频率合成模块、可编程逻辑模块和电信号选择模块组成。数字频率合成模块的输入端与外部频率输入相连，输出端分为两路，一路与电信号选择模块的数字频率输入端相连，一路与可编程逻辑模块的数字频率输入端相连。可编程逻辑模块的控制信号输入端与外部控制信号相连，选择信号输出端与电信号选择模块的选择信号输入端相连。电信号选择模块的时间信号输出端直接输出时间信号。
另一方面，根据上述时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统，本发明还提供了时间频率传递方法，包括下列步骤：
1)主钟输出的频率信号经主频率模块进行发送，依次经过主时间频率复合模块复合和光纤链路传输到达从时间频率单元的从频率复合模块；
2)从频率复合模块对来自主时间频率单元的信号进行解复合后，通过从频率模块得到相位稳定的频率信号；
3)从频率模块将相位稳定的频率信号输出给从移相模块进行相位调整后输出给从校准模块和从时间信号产生模块；
4)从校准模块对输入的频率信号进行相位校准后输出；
5)从时间信号产生模块基于输入的频率信号产生时间信号并输出给从时间模块；
6)主时间模块将来自主钟的时间信号以及从时间模块将从时间频率单元的时间信号通过主时间频率复合模块、从时间频率复合模块和光纤链路进行双向发送传输，并在从时间模块处获得主钟的时间信号与从时间频率单元的时间信号之间的时间差ΔT；
7)从时间模块基于该时间差，一是对从移相模块进行相位调整量的控制调整，调整量为ΔT％T0，％表示取余数运算，T0为频率信号的周期；二是对从时间信号产生模块产生本地时间信号的时刻进行控制调整，调整量为
表示向下取整数运算。
8)调整后，从时间信号产生模块产生与主钟时间信号同步的时间信号，并将该时间信号输出。同时，从校准模块输出与主钟的频率信号同步的频率信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
实现时间信号和频率信号的联合传递；用户端时间信号不是由主钟发送传输恢复而来，而是基于本地相位稳定的频率信号产生，产生的时间信号具有较低的抖动；用户端的时间信号通过双向比对确定与主钟的时间差，并反馈控制用户端产生时间信号的时刻来实现时间同步；用户端调整产生时间信号时刻的过程中不引入额外抖动，时间同步精度高。
附图说明
图1是本发明时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统的结构示意图；
图2是本发明时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统中从时间信号产生模块实施例的结构示意图。
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。本实施例给出了本发明的详细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，一种时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统(如图1所示)，包括：主钟1、主时间频率单元2、从时间频率单元和光纤链路4。主钟1将时间信号和频率信号输入到主时间频率单元2，主时间频率单元2和从时间频率单元3通过光纤链路4相连，从时间频率单元3输出从时间输出信号和从频率输出信号。
主时间频率单元2包括主频率模块2-1、主时间模块2-2和主时间频率复合模块2-3。从时间频率单元3包括从时间频率复合模块3-1、从频率模块3-2、从移相模块3-3、从时间信号产生模块3-4、从时间模块3-5和从校准模块3-6。
主钟1与主频率模块2-1的频率输入端和主时间模块2-2的时间输入端相连，主频率模块2-1的端口1与主时间频率复合模块2-3的端口1相连，主时间模块2-2的端口1与主时间频率复合模块2-3的端口2相连，主时间频率复合模块2-3的端口3通过光纤链路4与从时间频率复合模块3-1相连。
从时间频率复合模块3-1的端口1与从频率模块3-2的端口1相连，从时间频率复合模块3-1的端口2与从时间模块3-5的端口1相连，从频率模块3-2的频率输出端与从移相器模块3-3的频率输入端相连。从移相器模块3-3的频率输出端分成两路，一路与从校准模块3-6的频率输入端相连，一路与从时间信号产生模块3-4的频率输入端相连。从时间信号产生模块3-4的时间输出端分成两路，一路与从时间模块3-5时间输入端相连，一路直接输出。从时间模块3-5的控制信号输出端分成两路，一路与从时间信号产生模块3-4的控制信号输入端相连，一路与从移相模块3-3的控制信号输入端相连。从校准模块3-6的频率输出端直接输出频率信号。
本实施例中，从时间信号产生模块3-4一种可行的结构(如图2所示)由数字频率合成模块3-4a、可编程逻辑模块3-4b和电信号选择模块3-4c组成。数字频率合成模块3-4a的输入端与外部频率输入相连，输出端分为两路，一路与电信号选择模块3-4c的数字频率输入端相连，一路与可编程逻辑模块3-4b的数字频率输入端相连。可编程逻辑模块3-4b的控制信号输入端与外部控制信号相连，选择信号输出端与电信号选择模块3-4c的选择信号输入端相连。电信号选择模块3-4c的时间信号输出端直接输出时间信号。
本实施例中，一种时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统的时间频率传递方法工作步骤如下：
1)主时间频率单元2将来自主钟1的频率信号输入到主频率模块2-1进行发送，经过主时间频率复合模块2-3复合和光纤链路4传输到达从时间频率单元3；
2)从时间频率单元3通过从频率复合模块3-1对来自主时间频率单元2的信号进行解复合，并通过从频率模块3-2得到相位稳定的频率信号；
3)从频率模块3-2将相位稳定的频率信号输出给从移相模块3-3进行相位调整后输出给从校准模块3-6和从时间信号产生模块3-4；
4)从校准模块3-6对输入的频率信号进行相位校准后输出；
5)从时间信号产生模块3-4基于输入的频率信号产生时间信号并输出给从时间模块3-5；
6)主时间模块2-2将来自主钟1的时间信号以及从时间模块3-5将从时间频率单元3的时间信号通过主时间频率复合模块2-3、从时间频率复合模块3-1和光纤链路4进行双向发送传输，并在从时间模块3-5处获得主钟1的时间信号与从时间频率单元3的时间信号之间的时间差ΔT；
7)从时间模块3-5基于该时间差，一是对从移相模块3-3进行相位调整量的控制调整，调整量为ΔT％T0，％表示取余数运算，T0为频率信号的周期；二是对从时间信号产生模块3-4产生本地时间信号的时刻进行控制调整，调整量为
表示向下取整数运算。
8)调整后，从时间信号产生模块3-4产生与主钟1时间信号同步的时间信号，并将该时间信号输出。同时，从校准模块3-6输出与主钟1的频率信号同步的频率信号。
Claims (4)
1.一种时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统，其特征在于，包括主钟（1）、主时间频率单元（2）、从时间频率单元（3）和光纤链路（4）；所述的主钟（1）将时间信号和频率信号分别输入到所述的主时间频率单元（2），所述的主时间频率单元（2）和所述的从时间频率单元（3）通过光纤链路（4）相连，所述的从时间频率单元（3）输出从时间输出信号和从频率输出信号；
所述的主时间频率单元（2）包括主频率模块（2-1）、主时间模块（2-2）和主时间频率复合模块（2-3）；
所述的从时间频率单元（3）包括从时间频率复合模块（3-1）、从频率模块（3-2）、从移相模块（3-3）、从时间信号产生模块（3-4）、从时间模块（3-5）和从校准模块（3-6）；
所述的主钟（1）的输出端分别与所述的主频率模块（2-1）的频率输入端和所述的主时间模块（2-2）的时间输入端相连，所述的主频率模块（2-1）的端口1与所述的主时间频率复合模块（2-3）的端口1相连，所述的主时间模块（2-2）的端口1与所述的主时间频率复合模块（2-3）的端口2相连，所述的主时间频率复合模块（2-3）的端口3通过所述的光纤链路（4）与所述的从时间频率复合模块（3-1）的端口3相连；
所述的从时间频率复合模块（3-1）的端口1与所述的从频率模块（3-2）的端口1相连，所述的从时间频率复合模块（3-1）的端口2与所述的从时间模块（3-5）的端口1相连，所述的从频率模块（3-2）的频率输出端与所述的从移相模块（3-3）的频率输入端相连；
所述的从移相模块（3-3）的频率输出端分成两路，一路与所述的从校准模块（3-6）的频率输入端相连，一路与所述的从时间信号产生模块（3-4）的频率输入端相连；所述的从时间信号产生模块（3-4）的时间输出端分成两路，一路与所述的从时间模块（3-5）时间输入端相连，一路直接输出；所述的从时间模块（3-5）的控制信号输出端分成两路，一路与所述的从时间信号产生模块（3-4）的控制信号输入端相连，一路与从移相模块（3-3）的控制信号输入端相连；所述的从校准模块（3-6）的频率输出端直接输出频率信号。
2.根据权利要求1所述的时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统，其特征在于，所述的从时间信号产生模块（3-4）由数字频率合成模块（3-4a）、可编程逻辑模块（3-4b）和电信号选择模块（3-4c）组成；
所述的数字频率合成模块（3-4a）的频率输入端与所述的从移相模块（3-3）的频率输出端相连，该数字频率合成模块（3-4a）输出端分为两路，一路与电信号选择模块（3-4c）的数字频率输入端相连，一路与可编程逻辑模块（3-4b）的数字频率输入端相连；
所述的可编程逻辑模块（3-4b）的控制信号输入端与所述的从时间模块（3-5）的控制信号输出端相连，该可编程逻辑模块（3-4b）的选择信号输出端与电信号选择模块（3-4c）的选择信号输入端相连，该电信号选择模块（3-4c）的时间信号输出端输出时间信号。
3.根据权利要求1-2任一所述的时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统的时间频率传递方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
1)主钟（1）输出的频率信号经主频率模块（2-1）进行发送，依次经过主时间频率复合模块（2-3）复合和光纤链路（4）传输到达从时间频率单元（3）的从时间频率复合模块（3-1）；
2)从时间频率复合模块（3-1）对来自主时间频率单元（2）的信号进行解复合后，通过从频率模块（3-2）得到相位稳定的频率信号；
3)从频率模块（3-2）将相位稳定的频率信号输出给从移相模块（3-3）进行相位调整后分别传输至从校准模块（3-6）和从时间信号产生模块（3-4）；
4)从校准模块（3-6）对输入的频率信号进行相位校准后输出；
5)从时间信号产生模块（3-4）基于输入的频率信号产生本地时间信号并输出给从时间模块（3-5）；
6)主时间模块（2-2）将来自主钟（1）的时间信号以及从时间模块（3-5）将本地时间信号分别通过主时间频率复合模块（2-3）、从时间频率复合模块（3-1）和光纤链路（4）进行双向发送传输，并在从时间模块（3-5）处数据综合获得主钟（1）的时间信号与本地时间信号之间的时间差 
；
7)从时间模块（3-5）基于该时间差，一是对从移相模块（3-3）进行相位调整量的控制调整，调整量为
，%表示取余数运算，/>
为频率信号的周期；二是对从时间信号产生模块（3-4）产生本地时间信号的时刻进行控制调整，调整量为/>
，/>
表示向下取整数运算；
8)调整后，从时间信号产生模块（3-4）输出与主钟（1）的时间信号同步的时间信号，并将该时间信号输出；同时，从校准模块（3-6）输出与主钟（1）的频率信号同步的频率信号。
4.根据权利要求3所述的时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统的时间频率传递方法，其特征在于，该方法可用于点对点、总线型分布式、环型分布式、树型分布式以及多拓扑结合异构网络分布式光纤时间频率同步。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111581552.2A CN114285516B (zh) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统与传递方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111581552.2A CN114285516B (zh) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统与传递方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114285516A CN114285516A (zh) | 2022-04-05 |
| CN114285516B true CN114285516B (zh) | 2023-03-28 |
Family
ID=80873857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111581552.2A Active CN114285516B (zh) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统与传递方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114285516B (zh) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112350796A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-02-09 | 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 |
-
2021
- 2021-12-22 CN CN202111581552.2A patent/CN114285516B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112350796A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-02-09 | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114285516A (zh) | 2022-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7738486B2 (en) | Multi-mode integrated circuit for use in optoelectronic devices | |
| US7266169B2 (en) | Phase interpolater and applications thereof | |
| CN113132009B (zh) | 一种相干光模块及光通信系统 | |
| EP1379042B1 (en) | Multiplexer | |
| JP4767676B2 (ja) | 光受信装置 | |
| 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 | |
| CN102820964B (zh) | 一种基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐的方法 | |
| CN110557199B (zh) | 基于数字光模块的高精度光纤频率传递装置 | |
| CN109039453A (zh) | 一种传输光纤延时的测量系统及测量方法 | |
| CN113285757B (zh) | 一种频分复用高精度光纤时间传递系统及方法 | |
| CN101447833A (zh) | 双功能串行/解串器及其方法 | |
| US20120137013A1 (en) | Arrangement and Method for Interchanging Time Markers | |
| CN103051422A (zh) | 信号间延迟处理方法及装置 | |
| CN114285516B (zh) | 时间同步精度增强的光纤时间频率传递系统与传递方法 | |
| US7672589B2 (en) | Method and polarization-multiplex system for reducing the signal degradation of an optical polarization-multiplex signal | |
| 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 | |
| EP3072249B1 (en) | Data serializer | |
| JP2002159081A (ja) | 光伝送システムにおける伝送速度に無関係な光交差接続装置 | |
| CN109981211B (zh) | 分布式光纤时间频率联合传递系统和传递方法 | |
| CN100388651C (zh) | 一种40g光传输系统误码率检测方法和装置 | |
| CN208971520U (zh) | 一种传输光纤延时的测量系统 | |
| JP4680073B2 (ja) | Ｐｏｎシステム | |
| CN101026427A (zh) | 实现多路低速信号与一路高速信号双向转换的装置及方法 | |
| JP3943941B2 (ja) | データリンク装置 | |
| CN101159535B (zh) | 时钟信号调节装置和方法 |
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 |