CN115499083B - 卫星通信网络中的高精度时间同步方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于卫星通信网络中的高精度时间同步方法及系统，该方法包括以下步骤：主时钟参考模块锁定GPS信号，并解析GPS模块输出的ToD时间；NTP服务器响应主时钟参考模块，同时输出参考时钟、1pps信号及ToD信号；网管服务器和信道板卡均锁定主时钟参考模块定；信道板卡的时间和频率满足同步需求；RTC插入模块每隔固定的RTC间隔，发送一个RTC数据包；设置阈值，计算本地RTC先连续两次收数据包的时间差，当时间差低于阈值则进行RTC校正。本发明能够保证系统内远端站和主站的UTC时间保持高度一致；通过RTC校正，使得时间实时同步，防止系统内的所有时间发生连锁变化。
Description
技术领域
本发明属于卫星通信技术领域，具体是涉及一种卫星通信网络中的高精度时间同步方法及系统。
背景技术
常见的卫星通信网络中大多基于网络时钟参考（NCR）来实现时间同步（参考DVB-RCS/RCS2）。传统的NCR同步方式，无法保证系统内远端站和主站的UTC时间保持高度一致，并且随着时间的推移主站的时钟发生偏移，导致系统内的所有时间都相应发生变化。在一些需要远端站提供高精度的应用场景中，会在远端站的设备上添加GPS接收机模块，但这就需要远端站接收GPS信号，同时对远端站的部署环境提出了要求。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于卫星通信网络中的高精度时间同步方法及系统，在时间同步时，不断通过RTC校正环节，直至输出RTC时间包的差值在指定的阈值内，则输出锁定信号，完成时间的实时同步。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种用于卫星通信网络中的高精度时间同步方法，该方法用于系统内远端站和主站的UTC时间保持一致，所述主站包括GPS模块、主时钟参考模块、NTP服务器、网管服务器、交换板卡和信道板卡和RTC插入模块，所述远端站包括主站天馈系统、端站天馈系统和端站调制解调器；
该方法包括以下步骤：
S1、所述主时钟参考模块锁定GPS信号，并解析GPS模块输出的ToD时间；
S2、所述NTP服务器响应主时钟参考模块，同时输出参考时钟、1pps信号及ToD信号；
S3、所述网管服务器和信道板卡均锁定主时钟参考模块定，否则继续锁定主时钟参考模块定；
S4、所述信道板卡的时间和频率满足同步需求，否则进行步骤S3；
S5、所述RTC插入模块每隔固定的RTC间隔，发送一个RTC数据包；
S6、设置阈值，计算本地RTC前后两次接收所述数据包的时间差，当时间差超出阈值则进行RTC校正。
进一步的，所述RTC插入模块提供RTC计数器、锁存器、调制器。
进一步的，所述RTC插入模块的工作流程包括：
S15、所述调制器发送SOF指示给锁存器；
S16、所述锁存器锁定SOF指示时刻的RTC计数器值，生成RTC数据包；
S17、通过所述调制器输出物理帧。
进一步的，步骤S6中的RTC矫正包括以下步骤：
S61、初始化接收的第一个RTC数据包的时间作为初始时间t0； S62、设置接收的RTC数据包与其前一个所述RTC数据包的时间间隔为∆t2；设置所述RTC计数器的计数间隔为∆t1；计算间隔误差∆t=∆t1-∆t2；
S63、设置阈值ε，记录一段时间内的∆t值，比较阈值ε与∆t值，当∆t值小于阈值ε，则进入RTC矫正环节；直至每段时间∆t值不小于阈值ε，则输出RTC锁定指示信号。
进一步的，设置时钟保持模块，用于实施检测∆t值，若检测到∆t值超出阈值ε，输出失锁信号，同时进入RTC矫正环节。
一种计算机系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项方法的步骤
有益效果：本发明与现有技术比较，具有的优点是：保证系统内远端站和主站的UTC时间保持高度一致；随着时间的推移主站的时钟发生偏移，通过RTC校正，使得时间实时同步，防止系统内的所有时间发生连锁变化。
附图说明
图1是本发明的前向时间同步流程示意图。
图2是本发明的RTC数据包的格式图。
图3是本发明的锁存RTC时钟的过程图。
图4是本发明的RTC校正的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
实施例1
本发明提供的一种用于卫星通信网络中的时间同步方法，该方法用于系统内远端站和主站的UTC时间保持一致，主站包括GPS模块、主时钟参考模块、NTP服务器、网管服务器、交换板卡和信道板卡和RTC插入模块，远端站包括主站天馈系统、端站天馈系统和端站调制解调器；
如图1所示，该方法包括以下步骤：
S1、首先主站机箱的主时钟参考模块锁定GPS信号，同步1pps信号驯化本地时钟，同时解析GPS模块输出的ToD时间，ToD时间作为主站的UTC时间标准；
S2、主时钟参考模块锁定GPS信号后，内部NTP服务器开始工作，同时向信道板卡输出参考时钟、1pps信号及ToD信号，进而主站的时钟板卡通过上述三个信号，开始时间同步；
S3、网管服务器和信道板卡均锁定主时钟参考模块定，否则继续锁定主时钟参考模块定；网管服务器和信道板卡在主时钟同步信号锁定之后，开始处于时间同步状态；
S4、信道板卡的时间和频率满足同步需求，否则重新进行步骤S3；
S5、一旦时间同步锁定，信道板卡的RTC插入模块开始工作，每隔固定的RTC间隔，发送一个RTC数据包；RTC数据包的格式如图2所示。
实施例2
基于实施例1额基础上，本实施例的RTC插入模块包括RTC计数器、锁存器、调制器，如图3所示，调制器输出SOF物理帧头输出信号，锁存器锁定SOF时刻的RTC计数器的值，将RTC计数的值封装成RTC BBframe，在下一帧输出，输出RTC数据包。
实施例3
基于实施例2的基础上，还包括校正步骤，在主站的时钟发生偏移时，及时校正时间，进而实现实时同步，具体内容为设置阈值，计算本地RTC先连续两次收数据包的时间差，当时间差低于阈值则进行RTC校正，如图4所示，具体过程包括，远端站解调器接收前向固定间隔发送的RTC时间包，初始化的第一个时间包RTC时间作为初始时间t0，通过后续接收的RTC数据包与前一包的时间间隔为∆t2，本地RTC计数∆t1与前一次RTC计数的时间间隔∆t2做对比，计算间隔误差∆t=∆t1-∆t2；记录一段时间内的∆t值的变化，若∆t值持续变化，超出阈值ε，则进入RTC矫正环节，直至每次∆t值的变化在阈值ε内，输出锁定信号；
实施例3
基于实施例3的基础上，判断是否进入RTC校正时，本实施例设置了时钟保持模块，用于时刻检测∆t值，若检测到∆t值超出阈值ε，输出失锁信号，同时进入RTC矫正环节。
尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述，显而易见的，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包括这些改动和变型在内。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.卫星通信网络中的高精度时间同步方法，其特征在于：该方法用于系统内远端站和主站的UTC时间保持一致，所述主站包括GPS模块、主时钟参考模块、NTP服务器、网管服务器、交换板卡和信道板卡和RTC插入模块，所述远端站包括主站天馈系统、端站天馈系统和端站调制解调器；
该方法包括以下步骤：
S1、所述主时钟参考模块锁定GPS信号，并解析GPS模块输出的ToD时间；
S2、所述NTP服务器响应主时钟参考模块，同时输出参考时钟、1pps信号及ToD信号；
S3、所述网管服务器和信道板卡均锁定主时钟参考模块定，否则继续锁定主时钟参考模块定；
S4、所述信道板卡的时间和频率满足同步需求，否则进行步骤S3；
S5、所述RTC插入模块每隔固定的RTC间隔，发送一个RTC数据包；
S6、设置阈值，计算本地RTC前后两次接收所述数据包的时间差，当时间差超出阈值则进行RTC校正。
2.根据权利要求1所述的卫星通信网络中的高精度时间同步方法，其特征在于，所述RTC插入模块提供RTC计数器、锁存器、调制器。
3.根据权利要求2所述的卫星通信网络中的高精度时间同步方法，其特征在于，所述RTC插入模块的工作流程包括：
S15、所述调制器发送SOF指示给锁存器；
S16、所述锁存器锁定SOF指示时刻的RTC计数器值，生成RTC数据包；
S17、通过所述调制器输出物理帧。
4.根据权利要求3所述的卫星通信网络中的高精度时间同步方法，其特征在于，步骤S6中的RTC矫正包括以下步骤：
S61、初始化接收的第一个RTC数据包的时间作为初始时间t0；
S62、设置接收的RTC数据包与其前一个所述RTC数据包的时间间隔为∆t2；设置
所述RTC计数器的计数间隔为∆t1；计算间隔误差∆t=∆t1-∆t2；
S63、设置阈值ε，记录一段时间内的间隔误差∆t，比较阈值ε与间隔误差∆t，当间隔误差∆t小于阈值ε，则进入RTC矫正环节；直至每段时间的间隔误差∆t不小于阈值ε，则输出RTC锁定指示信号。
5.根据权利要求4所述的卫星通信网络中的高精度时间同步方法，其特征在于，所述RTC矫正还包括以下内容，设置时钟保持模块，用于实施检测∆t值，若检测到∆t值超出阈值ε，输出失锁信号，同时进入RTC矫正环节。
6.一种计算机系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。
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