CN115225151B - 一种利用单光纤单波长实现时频数一体化传递的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种利用单光纤单波长实现时频数一体化传递的方法。适用于未来分布式雷达、通信、测控、导航、对抗等军民融合领域的高精度时频同步应用需求。利用本发明的单光纤单波长时频数一体化传递方法，能够解决分布式雷达、相控阵雷达、射电干涉天文观测等多种典型分布式系统的时频传递和数据传输需求。与常规的时间频率同步的概念的区别是，这些分布式系统有更高的精度要求，即射频载波同频同相位级别的同步，以及更高的数据传输要求，即原始采样数据回传。本发明占用单根光纤的单个波长同时实现双向时间、频率、数据通信三种业务，提高了信道利用率，能成量级的提升时间频率同步精度，还可减少光缆使用数量。
Description
技术领域
本发明涉及了一种利用单光纤单波长实现时频数一体化传递的方法。该发明适用于未来分布式雷达、通信、测控、导航、对抗等军民融合领域的高精度时频同步应用需求。
背景技术
目前已有的时间、频率、数据一体化传输方法，包括：
基于网络时间协议NTP的全网时间同步技术，该技术通过网络层互发时间协议数据包计算网络传输路径延迟来达到毫秒量级时间同步，不具备频率同步功能。
以“白兔协议”为代表的同步以太网络协议是一种基于IEEE 1588协议的精确时钟同步协议，它是一种部署在物理层的协议，具有亚纳秒量级的时间同步精度，承载数据传输速率最高1Gbps。
现有光纤网络方案中，各个网络节点之间的通信往往利用两个信道实现，即采用两根光纤或单纤双波长，信道利用率低。
发明内容
本发明的目的在于为有限(10km)距离内部署的分布式系统的高精度时频同步和大容量数据传输需求寻找一体化的解决方式，通过单光纤单波长双向时频数一体化传递技术研究。中心端频率基准能够从中央向多个节点传输，能够同时为多级网络节点服务，频率同步距离超过10公里。为高性能分布式系统提供更好地支撑。
本发明采用的技术方案为：
一种利用单光纤单波长实现时频数一体化传递的方法，包括以下步骤：
(1)中心端利用相位相干的通信射频载波作为载体，将频率标准从中心端向远端传递，远端恢复载波后得到反向载波频率偏差，并解调出中心端传输的数据，数据中包含正向载波频率偏差；同时远端利用相位相干的通信射频载波作为载体，将待同步频率向中心端传递，中心端恢复载波后得到正向载波频率偏差，并解调出远端传输的数据，数据中包含反向载波频率偏差；
(2)远端利用恢复载波后的反向载波频率偏差以及中心端传输数据中携带的正向载波频率偏差得到联合鉴相值，进行频率偏差调整实现频率同步；中心端利用恢复载波后的正向载波频率偏差以及远端传输数据中携带的反向载波频率偏差得到联合鉴相值进行频率同步监测；
(3)中心端利用通信设备调制解调中的相干数据时钟作为载体，将时钟相位从中心端向远端传递，远端恢复时钟后得到反向时钟偏差，并解调出中心端传输的数据，数据中包含正向时钟偏差；同时远端利用相干数据时钟作为载体，将待同步时钟向中心端传递，中心端恢复时钟后得到正向时钟偏差，并解调出远端传输的数据，数据中包含反向时钟偏差；
(4)远端利用解调数据恢复时钟后的反向时钟偏差以及中心端传输数据中携带的正向时钟偏差得到联合钟差，进行时钟偏差调整实现时间同步；中心端利用解调数据恢复时钟后的正向时钟偏差以及远端传输数据中携带的反向时钟偏差得到联合钟差进行时间同步监测。
进一步的，中心端向远端以及远端向中心端的双传递由单光纤单波长实现。
本发明相比现有技术具有如下优点：
1、本发明占用单根光纤的单个波长同时实现双向时间、频率、数据通信三种业务，提高了信道利用率。
2、采用本发明方式能成量级的提升时间频率同步精度，还可减少光缆使用数量。特别适用于基于专用网络布设的分布式系统。
附图说明
图1是本发明的原理组成图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
本发明将光纤传输系统的信道资源充分利用，在有限(10km)距离内实现单光纤单波长双向时间频率同步和高速数据传输功能。利用本发明的单光纤单波长时频数一体化传递方法，能够解决分布式雷达、相控阵雷达、射电干涉天文观测等多种典型分布式系统的时频传递和数据传输需求。与常规的时间频率同步的概念的区别是，这些分布式系统有更高的精度要求，即射频载波同频同相位级别的同步，以及更高的数据传输要求，即原始采样数据回传。
如图1所示，具体实现流程如下：
(1)中心端利用相位相干的通信射频载波作为载体，将频率标准从中心端向远端传递，远端恢复载波后得到反向载波频率偏差，并解调出中心端传输的数据，数据中包含正向载波频率偏差；同时远端利用相位相干的通信射频载波作为载体，将待同步频率向中心端传递，中心端恢复载波后得到正向载波频率偏差，并解调出远端传输的数据，数据中包含反向载波频率偏差；
(2)远端利用恢复载波后的反向载波频率偏差以及中心端传输数据中携带的正向载波频率偏差得到联合鉴相值，进行频率偏差调整实现频率同步；中心端利用恢复载波后的正向载波频率偏差以及远端传输数据中携带的反向载波频率偏差得到联合鉴相值进行频率同步监测；
(3)中心端利用通信设备调制解调中的相干数据时钟作为载体，将时钟相位从中心端向远端传递，远端恢复时钟后得到反向时钟偏差，并解调出中心端传输的数据，数据中包含正向时钟偏差；同时远端利用相干数据时钟作为载体，将待同步时钟向中心端传递，中心端恢复时钟后得到正向时钟偏差，并解调出远端传输的数据，数据中包含反向时钟偏差；
(4)远端利用解调数据恢复时钟后的反向时钟偏差以及中心端传输数据中携带的正向时钟偏差得到联合钟差，进行时钟偏差调整实现时间同步；中心端利用解调数据恢复时钟后的正向时钟偏差以及远端传输数据中携带的反向时钟偏差得到联合钟差进行时间同步监测。
本发明中心端向远端以及远端向中心端的双传递由单光纤单波长实现。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (2)
1.一种利用单光纤单波长实现时频数一体化传递的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)中心端利用相位相干的通信射频载波作为载体，将频率标准从中心端向远端传递，远端恢复载波后得到反向载波频率偏差，并解调出中心端传输的数据，数据中包含正向载波频率偏差；同时远端利用相位相干的通信射频载波作为载体，将待同步频率向中心端传递，中心端恢复载波后得到正向载波频率偏差，并解调出远端传输的数据，数据中包含反向载波频率偏差；
(2)远端利用恢复载波后的反向载波频率偏差以及中心端传输数据中携带的正向载波频率偏差得到联合鉴相值，进行频率偏差调整实现频率同步；中心端利用恢复载波后的正向载波频率偏差以及远端传输数据中携带的反向载波频率偏差得到联合鉴相值进行频率同步监测；
(3)中心端利用通信设备调制解调中的相干数据时钟作为载体，将时钟相位从中心端向远端传递，远端恢复时钟后得到反向时钟偏差，并解调出中心端传输的数据，数据中包含正向时钟偏差；同时远端利用相干数据时钟作为载体，将待同步时钟向中心端传递，中心端恢复时钟后得到正向时钟偏差，并解调出远端传输的数据，数据中包含反向时钟偏差；
(4)远端利用解调数据恢复时钟后的反向时钟偏差以及中心端传输数据中携带的正向时钟偏差得到联合钟差，进行时钟偏差调整实现时间同步；中心端利用解调数据恢复时钟后的正向时钟偏差以及远端传输数据中携带的反向时钟偏差得到联合钟差进行时间同步监测。
2.根据权利要求1所述的一种利用单光纤单波长实现时频数一体化传递的方法，其特征在于，中心端向远端以及远端向中心端的双传递由单光纤单波长实现。
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