一種基于光纖的高精度遠(yuǎn)程時(shí)間傳遞系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及時(shí)間同步。更具體地，涉及一種基于光纖的高精度遠(yuǎn)程時(shí)間傳遞系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前比較著名的高精度時(shí)間與頻率統(tǒng)一系統(tǒng)主要是天基系統(tǒng)，比如美國(guó)的GPS系統(tǒng)、俄羅斯的GLONASS，歐洲的伽利略系統(tǒng)以及我國(guó)正在建設(shè)的北斗系統(tǒng)等。而要構(gòu)建時(shí)頻體系，基于光網(wǎng)絡(luò)的高精度時(shí)間頻率網(wǎng)絡(luò)也是重要組成部分?；诠饩W(wǎng)絡(luò)的高精度時(shí)間頻率網(wǎng)絡(luò)不但能夠勝任高精度的時(shí)間頻率傳遞工作，還可與天基時(shí)頻網(wǎng)絡(luò)相互補(bǔ)充、相互支撐，實(shí)現(xiàn)空地一體化。與天基時(shí)頻系統(tǒng)相比較而言，光纖信道具有傳輸質(zhì)量可靠、相對(duì)封閉、抗干擾、傳輸特性變化緩慢、可有效管轄等優(yōu)點(diǎn)。因此，在需要更高精度的時(shí)頻傳遞場(chǎng)合，利用光纖進(jìn)行更高精度的時(shí)間和頻率傳遞成為趨勢(shì)。
[0003]目前利用光纖進(jìn)行時(shí)間同步的方法主要包括雙向時(shí)間比對(duì)法和前置補(bǔ)償法。在雙向比對(duì)法中，將主站和從站的電時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)電光調(diào)制器調(diào)制到光頻上向?qū)Ψ秸军c(diǎn)傳輸，之后利用光電探測(cè)器分別解調(diào)出對(duì)方站點(diǎn)的電時(shí)鐘信號(hào)，通過(guò)兩地時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器的示數(shù)獲得兩站鐘差。前置補(bǔ)償法根據(jù)站點(diǎn)定時(shí)的時(shí)間信號(hào)的不同，主要有傳輸調(diào)制到光域的電秒脈沖信號(hào)和傳輸飛秒激光脈沖信號(hào)兩類。該方法通過(guò)將主站時(shí)鐘信號(hào)傳輸?shù)綇恼驹倩貍鞯姆桨?，利用環(huán)路的時(shí)間抖動(dòng)估計(jì)出單向的時(shí)間抖動(dòng)在主站進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩站間的時(shí)間同步。由于存在雙向時(shí)延非對(duì)稱等因素，需要光電轉(zhuǎn)換的同步技術(shù)同步精度在50ps左右；基于飛秒激光脈沖的時(shí)間同步技術(shù)精度可以達(dá)到亞皮秒量級(jí)，但需要研宄飛秒激光脈沖在光纖信道中的各種效應(yīng)，技術(shù)復(fù)雜度和難度較高。
[0004]因此，需要提供一種基于光纖的高精度遠(yuǎn)程時(shí)間傳遞系統(tǒng)及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于光纖的高精度遠(yuǎn)程時(shí)間傳遞系統(tǒng)及方法，解決現(xiàn)有的基于光纖網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步技術(shù)存在雙向時(shí)延非對(duì)稱等因素，難以實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)間信號(hào)的傳遞，以及實(shí)現(xiàn)時(shí)間信號(hào)自動(dòng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)碾娐份^復(fù)雜等問(wèn)題。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0007]一種基于光纖的高精度遠(yuǎn)程時(shí)間傳遞系統(tǒng)，該裝置包括:
[0008]頻率信號(hào)傳輸單元、光纖雙向比對(duì)單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和傳輸光纖鏈路單元，
[0009]頻率信號(hào)傳輸單元通過(guò)傳輸光纖鏈路單元實(shí)現(xiàn)主、從站互相發(fā)送頻率信號(hào)，
[0010]光纖雙向比對(duì)單元將時(shí)間信號(hào)的任意位置鎖定到所述頻率信號(hào)的任意位置，在主站和從站同時(shí)基于頻率信號(hào)產(chǎn)生IPPS時(shí)間信號(hào)，并對(duì)主、從站進(jìn)行光纖雙向時(shí)間比對(duì)，分別得到主、從站產(chǎn)生的IPPS時(shí)間信號(hào)的時(shí)差，
[0011]數(shù)據(jù)傳輸單元實(shí)現(xiàn)主站向從站傳輸主站產(chǎn)生的IPPS時(shí)間信號(hào)的時(shí)差數(shù)據(jù)，計(jì)算主、從站時(shí)鐘差，并根據(jù)主、從站時(shí)鐘差調(diào)整從站時(shí)間信號(hào)。
[0012]優(yōu)選地，傳輸光纖鏈路單元包括與傳輸光纖連接的光波分復(fù)用模塊。
[0013]優(yōu)選地，傳輸光纖鏈路單元還包括:在光波分復(fù)用模塊與傳輸光纖之間的，與光波分復(fù)用模塊連接的色散補(bǔ)償模塊、與色散補(bǔ)償模塊連接的衰減補(bǔ)償模塊，衰減補(bǔ)償模塊另一端連接傳輸光纖。
[0014]優(yōu)選地，頻率信號(hào)傳輸單元包括:
[0015]第一主站光發(fā)射模塊、第一主站光調(diào)制模塊、第一主站光接收解調(diào)模塊、第一從站光發(fā)射模塊、第一從站光調(diào)制模塊、第一從站光接收解調(diào)模塊、反饋補(bǔ)償電路，
[0016]在主站中，第一主站光發(fā)射模塊的輸出端、反饋補(bǔ)償電路輸出端一一對(duì)應(yīng)連接第一主站光調(diào)制模塊的光、電的輸入端，第一主站光調(diào)制模塊的輸出端連接傳輸光纖鏈路單元，第一主站光接收解調(diào)模塊的輸出端連接反饋補(bǔ)償電路的輸入端；
[0017]在從站中，第一從站光接收解調(diào)模塊的輸入端連接傳輸光纖鏈路單元，第一從站光接收解調(diào)模塊的輸出端的輸出信號(hào)分成兩路，一路提供給用戶，另一路接入第一從站光調(diào)制模塊的電輸入端，第一從站光發(fā)射模塊的輸出端連接第一從站光調(diào)制模塊的光輸入端;
[0018]第一主站光發(fā)射模塊、第一從站光發(fā)射模塊的工作波長(zhǎng)相近但不相同；
[0019]反饋補(bǔ)償電路連接參考頻率源，參考頻率源鎖定到原子鐘上。
[0020]優(yōu)選地，光纖雙向比對(duì)單元包括:
[0021]第二主站光發(fā)射模塊、第二主站光調(diào)制模塊、第二主站光接收解調(diào)模塊、主站IPPS產(chǎn)生裝置、主站時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器、第二從站光發(fā)射模塊、第二從站光調(diào)制模塊、第二從站光接收解調(diào)模塊、從站IPPS產(chǎn)生裝置、從站時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器；
[0022]在主站中，第二主站光發(fā)射模塊的輸出端、主站IPPS產(chǎn)生裝置的一個(gè)輸出端對(duì)應(yīng)連接第二主站光調(diào)制模塊的光、電的輸入端，主站IPPS產(chǎn)生裝置的另一個(gè)輸出端、主站光接收解調(diào)模塊的輸出端一一對(duì)應(yīng)連接主站時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器的兩個(gè)輸入端，第二主站光調(diào)制模塊的輸出端和第二主站光接收解調(diào)模塊的輸入端分別連接傳輸光纖鏈路單元；
[0023]在從站中，第二從站光發(fā)射模塊的輸出端、從站IPPS產(chǎn)生裝置的一個(gè)輸出端對(duì)應(yīng)連接第二從站光調(diào)制模塊的光、電的輸入端，從站IPPS產(chǎn)生裝置的另一個(gè)輸出端、從站光接收解調(diào)模塊的輸出端一一對(duì)應(yīng)連接從站時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器的兩個(gè)輸入端，第二從站光調(diào)制模塊的輸出端和第二從站光接收解調(diào)模塊的輸入端連接傳輸光纖鏈路單元；
[0024]第二主站光發(fā)射模塊、第二從站光發(fā)射模塊、第一主站光發(fā)射模塊、第一從站光發(fā)射模塊的工作波長(zhǎng)相近但不相同。
[0025]優(yōu)選地，數(shù)據(jù)傳輸單元包括:
[0026]第三主站光發(fā)射模塊、第三主站光調(diào)制模塊、第三從站光接收解調(diào)模塊、從站數(shù)據(jù)處理模塊，
[0027]在主站中，第三主站光發(fā)射模塊的輸出端、主站時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器的輸出端--對(duì)應(yīng)連接第三主站光調(diào)制模塊的光、電的輸入端，第三主站光調(diào)制模塊的輸出端連接傳輸光纖鏈路單元；
[0028]在從站中，第三從站光接收解調(diào)模塊的輸入端連接傳輸光纖鏈路單元，第三從站光接收解調(diào)模塊的輸出端和從站時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器的輸出端一一對(duì)應(yīng)連接從站數(shù)據(jù)處理模塊的兩個(gè)輸入端；
[0029]第三主站光發(fā)射模塊與第一主站光發(fā)射模塊、第一從站光發(fā)射模塊、第二主站光發(fā)射模塊、第二從站光發(fā)射模塊的工作波長(zhǎng)相近但不相同。
[0030]一種基于上述系統(tǒng)的基于光纖的高精度遠(yuǎn)程時(shí)間傳遞方法，該方法包括如下步驟:
[0031]步驟1、主、從站利用頻率信號(hào)傳輸單元通過(guò)傳輸光纖鏈路單元向?qū)Ψ桨l(fā)送頻率信號(hào);
[0032]步驟2、利用光纖雙向比對(duì)單元將時(shí)間信號(hào)的任意位置鎖定到前述頻率信號(hào)的任意位置，在主站和從站同時(shí)基于頻率信號(hào)產(chǎn)生IPPS時(shí)間信號(hào)；
[0033]步驟3、利用光纖雙向比對(duì)單元對(duì)主、從站進(jìn)行光纖雙向時(shí)間比對(duì)，分別得到主、從站產(chǎn)生的IPPS時(shí)間信號(hào)的時(shí)差；
[0034]步驟4、利用主站通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸單元向從站傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)，利用從站計(jì)算主、從站時(shí)鐘差，并根據(jù)主、從站時(shí)鐘差調(diào)整從站產(chǎn)生的IPPS時(shí)間信號(hào)。
[0035]本發(fā)明的有益效果如下:
[0036]本發(fā)明所述技術(shù)方案利用光纖信道傳輸單頻信號(hào)的超高穩(wěn)定性，有效地控制了小于單頻信號(hào)周期的時(shí)間信號(hào)比對(duì)誤差，將IPPS時(shí)間信號(hào)的傳輸精度提高了幾個(gè)量級(jí)，達(dá)到亞皮秒量級(jí)，可用來(lái)進(jìn)行高精度時(shí)間同步。
【附圖說(shuō)明】
[0037]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0038]圖1示出基于光纖的高精度遠(yuǎn)程時(shí)間傳遞系統(tǒng)示意圖。
[0039]圖2示出基于光纖的高精度遠(yuǎn)程時(shí)間傳遞方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說(shuō)明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0041]本實(shí)施例提供的基于光纖的尚精度遠(yuǎn)程時(shí)間傳遞系統(tǒng)中，基于光纖的尚精度頻率信號(hào)傳輸單元實(shí)