CN201957031U - 一种ieee1588时间分析仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种IEEE1588时间分析仪，包括GPS天线单元、GPS时间参考模块、高精度时间/频率测试电路单元、CPU主控模块、人机界面模块、1PPS和TOD信号接口电路单元、IEEE1588接口及处理模块、G.703E1时钟接口电路单元。本实用新型可以很好地满足移动通信时间/频率同步测量分析的需求，为CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、TD-LTE等移动通信的科研、生产、工程和维护提供有效的专用工具。
Description
技术领域
本实用新型属于通信领域，具体涉及种高精度时间分析仪，用于测量IEEE1588时间/频率同步传输性能。
背景技术
随着移动通信技术的发展，网络对时间同步的要求越来越高，CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、TD-LTE基站都需要高精度的时间同步。TD-SCDMA时间同步指标为±1.5us，采用本地时钟授时或频率同步网授时等方式均无法满足要求，而采用每个TD基站加装GPS的方式则面临施工难、成本高和不安全等弊端。利用同步协议通过光纤系统传输高精度时间同步信号将成为主流技术。
IEEE1588的全称是网络化测量和控制系统的精密时钟同步协议，通常称为精密时间协议(PTP，Precision Time Protocol)。高精度时间同步信号地面传输的关键技术主要包含两个方面：一方面是高精度时间协议，另一方面是对传输中引入的时延和抖动进行补偿的技术。由于NTP技术的时间同步网精度在数十ms数量级，无法满足TD要求。而IEEE1588的PTP技术原先用于需要严格时序配合的工业控制，为了顺应通信网中对高精度时间同步需求的快速增长，IEEE1588从原先的版本1发展到版本2，并且已在同步设备上、光传输设备上、3G基站设备上得到应用。IEEE1588版本2协议采用延时-请求响应机制，通过同步消息计算出从时钟与主时钟之间的时间偏差，达到时间同步的目的。通过硬件打时间戳和采用边界时钟/透明时钟来补偿网络组件或协议栈引起的时延和抖动，IEEE1588版本2能够达到亚微秒级的同步精度。
在我国，PTP技术主要是基于光传输系统实现高精度时间传送的，国内运营商在最近几年中开展了通过地面传输系统传送高精度时间的研究，在实验室及现网上进行了大量的试验，并取得了一定的成果，已超过了国外相关方面的研究水平。目前国内已在一定规模的网络环境下实现了PTP局间时间传送，精度能达到亚微秒级。
IEEE1588的广泛应用，离不开精密的测量，然而，当前市场上仍然没有款通信专用的精密时间/频率测试仪。
实用新型内容
为克服上述技术缺陷，本实用新型公开了一种IEEE1588时间分析仪，能够测试基于IEEE1588标准的时间/频率同步性能测试。
本实用新型的技术方案如下所述：一种IEEE1588时间分析仪，包括GPS天线单元、GPS时间参考模块、高精度时间/频率测试电路单元、CPU主控模块、1PPS和TOD信号接口电路单元、IEEE1588接口及处理模块、G.703 E1时钟接口电路单元，其特征在于：所述1PPS和TOD接口电路单元、IEEE1588接口及处理模块、G.703 E1时钟接口电路单元分别连接于高精密度时间/频率测试电路单元提供测试输入信号，进行时间/频率测试，以及用户所需的时间/频率基准信号的产生；所述GPS天线单元和GPS时间参考模块连接，GPS时间参考模块连接于高精密度时间/频率测试电路单元，提供测试基准信号，CPU主控模块连接于上述各模块和电路单元，进行控制以及信息交互。
其中1PPS是指秒脉冲(1Plus Per Second 简称1PPS)信号，TOD是指日时间(Time of Day简称TOD)；G.703E1是邮电通信部门、军队系统、电力系统、铁路系统的传输网络中常用的接口标准。
所述GPS天线单元包括外置天线及内置天线，受CPU主控模块控制，完成天线切换。
所述GPS时间参考模块是GPS驯服铷钟时间/频率参考模块或恒温品振时间/频率参考模块。
所述高精度时间/频率测试电路单元，由可编程逻辑器件及专用芯片组共同搭建，所述可编程逻辑器件完成信号调理，所述专用芯片组完成时间间隔测量。
所述1PPS和TOD接口电路单元和高精密度时间/频率测试电路单元双向连接。
所述IEEE1588接口及处理模块包括光、电接口及协议处理电路，既可支持MASTER模式，又可支持SLAVE模式。同时，既可支持100base-TX电接口，又可支持100base-FX光接口。
所述CPU主控模块与高精度时间/频率测试电路单元交互，获取测试数据，完成时间测试分析、频率精密测量、时钟漂移分析计算。
所述CPU主控模块还连接有辅助管理接口模块，所述辅助管理接口模块通过USB或网口连接PC，在PC进行数据测试、分析和存储。
所述CPU主控模块还连接有人机界面模块，通过人机界面模块对时间分析仪进行操作控制。
本实用新型综合利用了GPS授时技术、GPS驯服铷钟或恒温晶振技术，皮秒级的精密时间测量技术、高精度的频率测量算法技术、精密时钟漂移算法等技术，ARM及WINCE嵌入式控制技术等，实现了一个便携式的IEEE1588时间及频率同步分析仪表，可对移动通信等领域的时间/频率同步进行测量分析。同时，本实用新型还可以当作一个时间及频率基准使用，可以输出时间及频率基准信号，如1PPS+TOD、IEEE1588、以及G.703E1时钟等，从而本实用新型可以很好地满足移动通信时间/频率同步测量分析的需求，为3G、4G移动通信的科研、生产、工程和维护提供有效的专用工具。
利用本实用新型制备的时间分析仪具有如下优点：(1)所述时间分析仪是便携式坚固结构设计，体积及重量比同类仪表减少75％以上，尤其适合现场操作；(2)7寸TFT彩屏触摸操作，导航式中文菜单，图形化测试结果显示；(3)高精度设计，仪表各项性能指标已经达到计量级的通信同步测试专业仪表水平；(4)符合IEEE、ITU-T相关国际标准，满足中国移动公司的相关规范要求；(5)功能设计实用、合理，切合用户现场工程实际情况及日常维护需求；(6)既可测试时间同步，也可测试时钟同步，还能进行深度分析，模板比对；(7)提供多种时间、频率测试接口，满足实际工程、维护测试需求；(8)开创性引进统计学分析工具，进行光路非对称补偿测试、分析；(9)仪表开机锁定速度快，有效提高测试工作效率；(10)内置GPS有源天线，也可外接蘑菇头GPS有源天线，适应不同现场环境；(11)可对仪表嵌入式软件进行在线升级，保护用户投资。
附图说明
图1是实用新型功能模块框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，一种IEEE1588时间分析仪，包括GPS天线单元、GPS时间参考模块、高精度时间/频率测试电路单元、CPU主控模块、人机界面模块、辅助管理接口模块、1PPS和TOD信号接口电路单元、IEEE1588接口及处理模块、G.703E1时钟接口电路单元，所述1PPS和TOD接口电路单元、IEEE1588接口及处理模块、G.703 E1时钟接口电路单元分别连接于高精密度时间/频率测试电路单元提供测试输入信号，进行时间/频率测试，以及用户所需的时间/频率基准信号的产生；所述GPS天线单元和GPS时间参考模块连接，GPS时间参考模块连接于高精密度时间/频率测试电路单元，提供测试基准信号，CPU主控模块连接于上述各模块和电路单元，进行控制以及信息交互。
GPS天线单元，包括了外置GPS天线和内置GPS天线，外置天线采用蘑菇头天线，内置天线使用陶瓷天线，由CPU主控模块来进行切换控制。作为另外一种选择，当选用北斗卫星导航系统时，使用适合北斗系统的天线，来接收卫星信号。
GPS时间参考模块是GPS驯服铷钟时间/频率参考模块或恒温晶振时间/频率参考模块，GPS驯服的铷钟(或恒温晶振)时间/频率参考模块。可以选用GPS授时模块输出的1PPS，来驯服铷原子钟，或者恒温晶振，产生基准1PPS及10MHz的基准信号，供给高精度时间/频率测试单元作为测试参考，以及作为系统的时间/频率参考，给1PPS和TOD接口电路单元、IEEE1588接口及处理模块、G.703 E1时钟接口电路单元提供时间和频率基准信号。
1PPS和TOD接口电路单元，采用RJ45及BNC作为物理连接器，输入输出1PPS和TOD信号。
IEEE1588接口及处理模块，采用RJ45作为100base-TX的接口，采用SPF作为100base-FX的接口。其输入的PTP信号，经过协议处理，解析为1PPS和TOD信号，送入高精度时间/频率测试单元进行测试。
G.703 E1时钟接口电路单元，采用BNC做接口，其输入的G.703 E1时钟信号，解析为2.048MHz时钟，送入高精度时间/频率测试单元进行测试。
高精度时间/频率测试单元：由可编程逻辑器件及专用芯片组共同搭建，由可编程逻辑器件完成测试信号调理，专用芯片组完成时间间隔测量。作为另外的实现方式，也可以由可编程逻辑器件直接完成时间/频率测量，或者由专用芯片组完成时间测量。各种实现方式，在测量精度、分辨率有差异。
CPU主控模块，主要由ARM11CPU芯片及其附属电路，以及WINCE6操作系统、应用软件构成，连接与各个单元电路模块，完成对各单元的协调控制、测试数据处理、LCD触摸屏操作、结果显示等功能。
人机界面模块，通过LCD/LED/KEY等工具对时间分析仪进行操作控制。
辅助管理接口模块，提供了USB主口，可插入U盘，交互数据；提供了USB从口和网络接口，可连接于PC，实现仪表与PC的数据交互，完成结果的进一步分析、处理和存储等，也可完成对仪表的软件升级。
综上所述，尽管本实用新型通过具体实施例对本实用新型进行了详细描述，但本领域一般技术人员应该明白的是，上述实施例仅仅是对本实用新型的优选实施例的描述，而非对本实用新型保护范围的限制，本领域一般技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种IEEE1588时间分析仪，包括GPS天线单元、GPS时间参考模块、高精度时间/频率测试电路单元、CPU主控模块、1PPS和TOD信号接口电路单元、IEEE1588接口及处理模块、G.703 E1时钟接口电路单元，其特征在于：所述1PPS和TOD接口电路单元、IEEE1588接口及处理模块、G.703 E1时钟接口电路单元分别连接于高精密度时间/频率测试电路单元，提供测试输入信号,所述GPS天线单元和GPS时间参考模块连接，GPS时间参考模块连接于高精密度时间/频率测试电路单元，提供测试基准信号，CPU主控模块连接于上述各模块和电路单元，进行控制以及信息交互。
2.如权利要求1所述的IEEE1588时间分析仪，特征在于：所述GPS天线单元包括外置天线及内置天线，通过CPU主控模块进行天线选择切换操作。
3.如权利要求1所述的IEEE1588时间分析仪，其特征在于：所述GPS时间参考模块是GPS驯服铷钟时间/频率参考模块或恒温晶振时间/频率参考模块。
4.如权利要求1所述的IEEE1588时间分析仪，特征在于：所述高精度时间/频率测试电路单元，由可编程逻辑器件及专用芯片组共同搭建，所述可编程逻辑器件完成信号调理，所述专用芯片组完成时间间隔测量。
5.如权利要求1所述的IEEE1588时间分析仪，特征在于：所述1PPS和TOD接口电路单元和高精密度时间/频率测试电路单元双向连接。
6.如权利要求1所述的IEEE1588时间分析仪，特征在于：所述IEEE1588接口及处理模块包括光、电接口及协议处理电路。
7.如权利要求1所述的IEEE1588时间分析仪，特征在于：所述CPU主控模块与高精度时间/频率测试电路单元交互，获取测试数据，完成时间测试分析、频率精密测量、时钟漂移分析计算。
8.如权利要求1所述的IEEE1588时间分析仪，特征在于：所述CPU主控模 块还连接有辅助管理接口模块，所述辅助管理接口模块通过USB或网口连接PC，在PC上进行数据测试、分析和存储。
9.如权利要求1所述的IEEE1588时间分析仪，特征在于：所述CPU主控模块还连接有人机界面模块，通过人机界面模块对时间分析仪进行操作控制。
Priority Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102510320A (zh) * | 2011-10-28 | 2012-06-20 | 桂林电子科技大学 | 基于gps与恒温晶振的时钟源装置及同步控制方法 |
| CN103051487A (zh) * | 2011-10-14 | 2013-04-17 | 华东电力试验研究院有限公司 | 基于电力业网络测量和控制系统时钟同步协议的测试方法 |
| CN109814370A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-05-28 | 深圳国人通信股份有限公司 | 一种时钟同步系统 |
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