專(zhuān)利名稱(chēng)：一種ieee1588時(shí)間分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于通信領(lǐng)域，具體涉及種高精度時(shí)間分析儀，用于測(cè)量IEEE1588時(shí)間/頻率同步傳輸性能。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)間同步的要求越來(lái)越高，CDMA、CDMA2000、 TD-SCDMA、TD-LTE基站都需要高精度的時(shí)間同步。TD-SCDMA時(shí)間同步指標(biāo)為士 1.5us，采用本地時(shí)鐘授時(shí)或頻率同步網(wǎng)授時(shí)等方式均無(wú)法滿足要求，而采用每個(gè)TD基站加裝GPS的方式則面臨施工難、成本高和不安全等弊端。利用同步協(xié)議通過(guò)光纖系統(tǒng)傳輸高精度時(shí)間同步信號(hào)將成為主流技術(shù)。IEEE1588的全稱(chēng)是網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量和控制系統(tǒng)的精密時(shí)鐘同步協(xié)議，通常稱(chēng)為精密時(shí)間協(xié)議(PTP，Precision Time Protocol)。高精度時(shí)間同步信號(hào)地面?zhèn)鬏數(shù)年P(guān)鍵技術(shù)主要包含兩個(gè)方面一方面是高精度時(shí)間協(xié)議，另一方面是對(duì)傳輸中引入的時(shí)延和抖動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)。由于NTP技術(shù)的時(shí)間同步網(wǎng)精度在數(shù)十ms數(shù)量級(jí)，無(wú)法滿足TD要求。而 IEEE1588的PTP技術(shù)原先用于需要嚴(yán)格時(shí)序配合的工業(yè)控制，為了順應(yīng)通信網(wǎng)中對(duì)高精度時(shí)間同步需求的快速增長(zhǎng)，IEEE1588從原先的版本1發(fā)展到版本2，并且已在同步設(shè)備上、 光傳輸設(shè)備上、3G基站設(shè)備上得到應(yīng)用。IEEE1588版本2協(xié)議采用延時(shí)-請(qǐng)求響應(yīng)機(jī)制， 通過(guò)同步消息計(jì)算出從時(shí)鐘與主時(shí)鐘之間的時(shí)間偏差，達(dá)到時(shí)間同步的目的。通過(guò)硬件打時(shí)間戳和采用邊界時(shí)鐘/透明時(shí)鐘來(lái)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)組件或協(xié)議棧引起的時(shí)延和抖動(dòng)，IEEE1588 版本2能夠達(dá)到亞微秒級(jí)的同步精度。在我國(guó)，PTP技術(shù)主要是基于光傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)間傳送的，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商在最近幾年中開(kāi)展了通過(guò)地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)傳送高精度時(shí)間的研究，在實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)網(wǎng)上進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，并取得了一定的成果，已超過(guò)了國(guó)外相關(guān)方面的研究水平。目前國(guó)內(nèi)已在一定規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了 PTP局間時(shí)間傳送，精度能達(dá)到亞微秒級(jí)。IEEE1588的廣泛應(yīng)用，離不開(kāi)精密的測(cè)量，然而，當(dāng)前市場(chǎng)上仍然沒(méi)有款通信專(zhuān)用的精密時(shí)間/頻率測(cè)試儀。

實(shí)用新型內(nèi)容為克服上述技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種IEEE1588時(shí)間分析儀，能夠測(cè)試基于IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間/頻率同步性能測(cè)試。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下所述一種IEEE1588時(shí)間分析儀，包括GPS天線單元、 GPS時(shí)間參考模塊、高精度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元、CPU主控模塊、IPPS和TOD信號(hào)接口電路單元、IEEE1588接口及處理模塊、G. 703 El時(shí)鐘接口電路單元，其特征在于所述IPPS 和TOD接口電路單元、IEEE1588接口及處理模塊、G. 703 El時(shí)鐘接口電路單元分別連接于高精密度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元提供測(cè)試輸入信號(hào)，進(jìn)行時(shí)間/頻率測(cè)試，以及用戶所需的時(shí)間/頻率基準(zhǔn)信號(hào)的產(chǎn)生；所述GPS天線單元和GPS時(shí)間參考模塊連接，GPS時(shí)間參考模塊連接于高精密度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元，提供測(cè)試基準(zhǔn)信號(hào)，CPU主控模塊連接于上述各模塊和電路單元，進(jìn)行控制以及信息交互。其中IPPS是指秒脈沖(IPlus Per Second 簡(jiǎn)稱(chēng)1PPS)信號(hào)，TOD是指日時(shí)間 (Time of Day簡(jiǎn)稱(chēng)T0D) ；G. 703E1是郵電通信部門(mén)、軍隊(duì)系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、鐵路系統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)中常用的接口標(biāo)準(zhǔn)。所述GPS天線單元包括外置天線及內(nèi)置天線，受CPU主控模塊控制，完成天線切換。所述GPS時(shí)間參考模塊是GPS馴服銣鐘時(shí)間/頻率參考模塊或恒溫品振時(shí)間/頻率參考模塊。所述高精度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元，由可編程邏輯器件及專(zhuān)用芯片組共同搭建，所述可編程邏輯器件完成信號(hào)調(diào)理，所述專(zhuān)用芯片組完成時(shí)間間隔測(cè)量。所述IPPS和TOD接口電路單元和高精密度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元雙向連接。所述IEEE1588接口及處理模塊包括光、電接口及協(xié)議處理電路，既可支持MASTER 模式，又可支持SLAVE模式。同時(shí)，既可支持IOObase-TX電接口，又可支持IOObase-FX光接口。所述CPU主控模塊與高精度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元交互，獲取測(cè)試數(shù)據(jù)，完成時(shí)間測(cè)試分析、頻率精密測(cè)量、時(shí)鐘漂移分析計(jì)算。所述CPU主控模塊還連接有輔助管理接口模塊，所述輔助管理接口模塊通過(guò)USB 或網(wǎng)口連接PC，在PC進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試、分析和存儲(chǔ)。所述CPU主控模塊還連接有人機(jī)界面模塊，通過(guò)人機(jī)界面模塊對(duì)時(shí)間分析儀進(jìn)行操作控制。本實(shí)用新型綜合利用了 GPS授時(shí)技術(shù)、GPS馴服銣鐘或恒溫晶振技術(shù)，皮秒級(jí)的精密時(shí)間測(cè)量技術(shù)、高精度的頻率測(cè)量算法技術(shù)、精密時(shí)鐘漂移算法等技術(shù)，ARM及WINCE嵌入式控制技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)便攜式的IEEE1588時(shí)間及頻率同步分析儀表，可對(duì)移動(dòng)通信等領(lǐng)域的時(shí)間/頻率同步進(jìn)行測(cè)量分析。同時(shí)，本實(shí)用新型還可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)間及頻率基準(zhǔn)使用，可以輸出時(shí)間及頻率基準(zhǔn)信號(hào)，如1PPS+T0D、IEEE1588、以及G. 703E1時(shí)鐘等，從而本實(shí)用新型可以很好地滿足移動(dòng)通信時(shí)間/頻率同步測(cè)量分析的需求，為3G、4G移動(dòng)通信的科研、生產(chǎn)、工程和維護(hù)提供有效的專(zhuān)用工具。利用本實(shí)用新型制備的時(shí)間分析儀具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)所述時(shí)間分析儀是便攜式堅(jiān)固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，體積及重量比同類(lèi)儀表減少75%以上，尤其適合現(xiàn)場(chǎng)操作；(2) 7寸TFT彩屏觸摸操作，導(dǎo)航式中文菜單，圖形化測(cè)試結(jié)果顯示；C3)高精度設(shè)計(jì)，儀表各項(xiàng)性能指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到計(jì)量級(jí)的通信同步測(cè)試專(zhuān)業(yè)儀表水平；(4)符合IEEE、ITU-T相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，滿足中國(guó)移動(dòng)公司的相關(guān)規(guī)范要求；(5)功能設(shè)計(jì)實(shí)用、合理，切合用戶現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)際情況及日常維護(hù)需求；(6)既可測(cè)試時(shí)間同步，也可測(cè)試時(shí)鐘同步，還能進(jìn)行深度分析，模板比對(duì)；(7) 提供多種時(shí)間、頻率測(cè)試接口，滿足實(shí)際工程、維護(hù)測(cè)試需求；(8)開(kāi)創(chuàng)性引進(jìn)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析工具，進(jìn)行光路非對(duì)稱(chēng)補(bǔ)償測(cè)試、分析；(9)儀表開(kāi)機(jī)鎖定速度快，有效提高測(cè)試工作效率； (10)內(nèi)置GPS有源天線，也可外接蘑菇頭GPS有源天線，適應(yīng)不同現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境；(11)可對(duì)儀表嵌入式軟件進(jìn)行在線升級(jí)，保護(hù)用戶投資。
圖1是實(shí)用新型功能模塊框圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，一種IEEE1588時(shí)間分析儀，包括GPS天線單元、GPS時(shí)間參考模塊、 高精度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元、CPU主控模塊、人機(jī)界面模塊、輔助管理接口模塊、IPPS和 TOD信號(hào)接口電路單元、IEEE1588接口及處理模塊、G. 703E1時(shí)鐘接口電路單元，所述IPPS 和TOD接口電路單元、IEEE1588接口及處理模塊、G. 703 El時(shí)鐘接口電路單元分別連接于高精密度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元提供測(cè)試輸入信號(hào)，進(jìn)行時(shí)間/頻率測(cè)試，以及用戶所需的時(shí)間/頻率基準(zhǔn)信號(hào)的產(chǎn)生；所述GPS天線單元和GPS時(shí)間參考模塊連接，GPS時(shí)間參考模塊連接于高精密度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元，提供測(cè)試基準(zhǔn)信號(hào)，CPU主控模塊連接于上述各模塊和電路單元，進(jìn)行控制以及信息交互。GPS天線單元，包括了外置GPS天線和內(nèi)置GPS天線，外置天線采用蘑菇頭天線，內(nèi)置天線使用陶瓷天線，由CPU主控模塊來(lái)進(jìn)行切換控制。作為另外一種選擇，當(dāng)選用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)，使用適合北斗系統(tǒng)的天線，來(lái)接收衛(wèi)星信號(hào)。GPS時(shí)間參考模塊是GPS馴服銣鐘時(shí)間/頻率參考模塊或恒溫晶振時(shí)間/頻率參考模塊，GPS馴服的銣鐘(或恒溫晶振)時(shí)間/頻率參考模塊。可以選用GPS授時(shí)模塊輸出的1PPS，來(lái)馴服銣原子鐘，或者恒溫晶振，產(chǎn)生基準(zhǔn)IPPS及IOMHz的基準(zhǔn)信號(hào)，供給高精度時(shí)間/頻率測(cè)試單元作為測(cè)試參考，以及作為系統(tǒng)的時(shí)間/頻率參考，給IPPS和TOD接口電路單元、IEEE1588接口及處理模塊、G. 703 El時(shí)鐘接口電路單元提供時(shí)間和頻率基準(zhǔn)信號(hào)。IPPS和TOD接口電路單元，采用RJ45及BNC作為物理連接器，輸入輸出IPPS和 TOD信號(hào)。IEEE1588接口及處理模塊，采用RJ45作為IOObase-TX的接口，采用SPF作為 IOObase-FX的接口。其輸入的PTP信號(hào)，經(jīng)過(guò)協(xié)議處理，解析為IPPS和TOD信號(hào)，送入高精度時(shí)間/頻率測(cè)試單元進(jìn)行測(cè)試。G. 703 El時(shí)鐘接口電路單元，采用BNC做接口，其輸入的G. 703 El時(shí)鐘信號(hào)，解析為2. 048MHz時(shí)鐘，送入高精度時(shí)間/頻率測(cè)試單元進(jìn)行測(cè)試。高精度時(shí)間/頻率測(cè)試單元由可編程邏輯器件及專(zhuān)用芯片組共同搭建，由可編程邏輯器件完成測(cè)試信號(hào)調(diào)理，專(zhuān)用芯片組完成時(shí)間間隔測(cè)量。作為另外的實(shí)現(xiàn)方式，也可以由可編程邏輯器件直接完成時(shí)間/頻率測(cè)量，或者由專(zhuān)用芯片組完成時(shí)間測(cè)量。各種實(shí)現(xiàn)方式，在測(cè)量精度、分辨率有差異。CPU主控模塊，主要由ARMlICPU芯片及其附屬電路，以及WINCE6操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件構(gòu)成，連接與各個(gè)單元電路模塊，完成對(duì)各單元的協(xié)調(diào)控制、測(cè)試數(shù)據(jù)處理、LCD觸摸屏操作、結(jié)果顯示等功能。人機(jī)界面模塊，通過(guò)IXD/LED/KEY等工具對(duì)時(shí)間分析儀進(jìn)行操作控制。輔助管理接口模塊，提供了 USB主口，可插入U(xiǎn)盤(pán)，交互數(shù)據(jù)；提供了 USB從口和網(wǎng)絡(luò)接口，可連接于PC，實(shí)現(xiàn)儀表與PC的數(shù)據(jù)交互，完成結(jié)果的進(jìn)一步分析、處理和存儲(chǔ)等，也可完成對(duì)儀表的軟件升級(jí)。 綜上所述，盡管本實(shí)用新型通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本領(lǐng)域一般技術(shù)人員應(yīng)該明白的是，上述實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的描述， 而非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員在本實(shí)用新型所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種IEEE1588時(shí)間分析儀，包括GPS天線單元、GPS時(shí)間參考模塊、高精度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元、CPU主控模塊、IPPS和TOD信號(hào)接口電路單元、IEEE1588接口及處理模塊、 G. 703 El時(shí)鐘接口電路單元，其特征在于所述IPPS和TOD接口電路單元、IEEE1588接口及處理模塊、G. 703 El時(shí)鐘接口電路單元分別連接于高精密度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元， 提供測(cè)試輸入信號(hào)，所述GPS天線單元和GPS時(shí)間參考模塊連接，GPS時(shí)間參考模塊連接于高精密度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元，提供測(cè)試基準(zhǔn)信號(hào)，CPU主控模塊連接于上述各模塊和電路單元，進(jìn)行控制以及信息交互。
2.如權(quán)利要求1所述的IEEE1588時(shí)間分析儀，特征在于所述GPS天線單元包括外置天線及內(nèi)置天線，通過(guò)CPU主控模塊進(jìn)行天線選擇切換操作。
3.如權(quán)利要求1所述的IEEE1588時(shí)間分析儀，其特征在于所述GPS時(shí)間參考模塊是 GPS馴服銣鐘時(shí)間/頻率參考模塊或恒溫晶振時(shí)間/頻率參考模塊。
4.如權(quán)利要求1所述的IEEE1588時(shí)間分析儀，特征在于所述高精度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元，由可編程邏輯器件及專(zhuān)用芯片組共同搭建，所述可編程邏輯器件完成信號(hào)調(diào)理， 所述專(zhuān)用芯片組完成時(shí)間間隔測(cè)量。
5.如權(quán)利要求1所述的IEEE1588時(shí)間分析儀，特征在于所述IPPS和TOD接口電路單元和高精密度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元雙向連接。
6.如權(quán)利要求1所述的IEEE1588時(shí)間分析儀，特征在于所述IEEE1588接口及處理模塊包括光、電接口及協(xié)議處理電路。
7.如權(quán)利要求1所述的IEEE1588時(shí)間分析儀，特征在于所述CPU主控模塊與高精度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元交互，獲取測(cè)試數(shù)據(jù)，完成時(shí)間測(cè)試分析、頻率精密測(cè)量、時(shí)鐘漂移分析計(jì)算。
8.如權(quán)利要求1所述的IEEE1588時(shí)間分析儀，特征在于所述CPU主控模塊還連接有輔助管理接口模塊，所述輔助管理接口模塊通過(guò)USB或網(wǎng)口連接PC，在PC上進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試、分析和存儲(chǔ)。
9.如權(quán)利要求1所述的IEEE1588時(shí)間分析儀，特征在于所述CPU主控模塊還連接有人機(jī)界面模塊，通過(guò)人機(jī)界面模塊對(duì)時(shí)間分析儀進(jìn)行操作控制。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種IEEE1588時(shí)間分析儀，包括GPS天線單元、GPS時(shí)間參考模塊、高精度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元、CPU主控模塊、人機(jī)界面模塊、1PPS和TOD信號(hào)接口電路單元、IEEE1588接口及處理模塊、G.703E1時(shí)鐘接口電路單元。本實(shí)用新型可以很好地滿足移動(dòng)通信時(shí)間/頻率同步測(cè)量分析的需求，為CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、TD-LTE等移動(dòng)通信的科研、生產(chǎn)、工程和維護(hù)提供有效的專(zhuān)用工具。
文檔編號(hào)H04J3/06GK201957031SQ20112004775
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者付崗, 白巖 申請(qǐng)人:深圳市夏光通信測(cè)量技術(shù)有限公司