北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備及系統(tǒng)
技術領域
1.本實用新型屬于衛(wèi)星授時技術領域，具體涉及一種北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備及系統(tǒng)。


背景技術：

2.目前4g基站的同步授時系統(tǒng)主要依賴于gps衛(wèi)星，但現(xiàn)網(wǎng)4g基站bbu設備不支持北斗授時，且存量大，如果對每一臺bbu設備進行升級改造，不僅改造成本高且施工量大。
3.目前，市場上現(xiàn)有設備功能單一，只支持ptp授時或只支持射頻(gps)授時。支持ptp授時的設備授時能力相對較弱，頻率偏差相對較大，時間精準度不高，不能滿足移動網(wǎng)絡需求。支持射頻授時設備只支持gps授時，不能解決現(xiàn)網(wǎng)4g基站bbu設備需支持北斗授時的現(xiàn)狀。


技術實現(xiàn)要素：

4.本實用新型提供了一種北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備及系統(tǒng)解決上述提到的技術問題，具體采用如下的技術方案：
5.一種北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備，包含：
6.射頻授時組件、高精度網(wǎng)絡授時組件、電源組件和ui組件；
7.電源組件連接至射頻授時組件和高精度網(wǎng)絡授時組件為北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備提供電能；
8.ui組件連接至射頻授時組件和高精度網(wǎng)絡授時組件；
9.高精度網(wǎng)絡授時組件包含：兩個射頻接收機組件一、有源放大組件一、射頻信號轉數(shù)字信號組件、fpga組件、對外接口組件和核心管理組件；
10.有源放大組件一連接至兩個射頻接收機組件一；
11.射頻信號轉數(shù)字信號組件連接至有源放大組件一；
12.對外接口組件連接至fpga組件；
13.核心管理組件連接至有源放大組件一、射頻信號轉數(shù)字信號組件、fpga組件和對外接口組件；
14.射頻授時組件包含：兩個射頻接收機組件二、有源放大組件二和分配器組件。
15.有源放大組件二連接至兩個射頻接收機組件二；
16.分配器組件連接至有源放大組件二。
17.進一步地，射頻接收機組件一和射頻接收機組件二的結構相同，射頻接收機組件一和射頻接收機組件二均包含：低噪聲放大模塊一和供電模塊一；
18.供電模塊一連接至低噪聲放大模塊一。
19.進一步地，有源放大組件一和有源放大組件二的結構相同，有源放大組件一和有源放大組件二均包含：低噪聲放大模塊二、帶通濾波模塊、雙通道切換模塊和供電模塊二；
20.帶通濾波模塊連接至低噪聲放大模塊二；
21.雙通道切換模塊連接至低噪聲放大模塊二；
22.供電模塊二連接至低噪聲放大模塊二、帶通濾波模塊和雙通道切換模塊。
23.進一步地，射頻信號轉數(shù)字信號組件包含：射頻接收模塊、射頻解析模塊、授時模塊、對外接口模塊和電源模塊三；
24.射頻解析模塊連接至射頻接收模塊；
25.授時模塊連接至射頻解析模塊；
26.對外接口模塊連接至授時模塊；
27.電源模塊三連接至射頻接收模塊、射頻解析模塊、授時模塊和對外接口模塊。
28.進一步地，核心管理組件包括：檢測功能模塊、控制功能模塊和顯示功能模塊；
29.檢測功能模塊，用于檢測分配器組件連接授時設備的狀態(tài)；
30.控制功能模塊連接至對外接口組件和有源放大組件；
31.顯示功能模塊連接至ui組件。
32.進一步地，的fpga組件包括：協(xié)議棧模塊和鎖相環(huán)模塊；
33.鎖相環(huán)模塊連接至協(xié)議棧模塊。
34.進一步地，對外接口組件包括：干接點告警模塊和高精度網(wǎng)絡授時輸出模塊；
35.干接點告警模塊連接至高精度網(wǎng)絡授時輸出模塊。
36.進一步地，分配器組件包含:電源檢測模塊和阻抗匹配模塊。
37.進一步地，的電源組件包括第一電源組件和第二電源組件；
38.第一電源組件和第二電源組件結構相同；
39.第一電源組件和第二電源組件均包含：電源轉換模塊和電源隔離模塊；
40.電源隔離模塊連接至電源轉換模塊。
41.一種北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時系統(tǒng)，包含：a設備、若干bbu設備以及前述任一的北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備；
42.a設備連接至北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備；
43.若干bbu設備連接至a設備。
44.本實用新型的有益之處在于所提供的北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備及系統(tǒng)，利用現(xiàn)有的a設備作為時鐘傳遞對bbu設備進行北斗&gps雙模數(shù)字高精度授時，其將ipran組網(wǎng)中a設備看作一個具有ptp功能的交換機，利用該交換機進行時鐘傳遞，將授時設備接收到的北斗或gps高精度時鐘信號轉發(fā)到bbu設備。該方法創(chuàng)新的提出在不斷網(wǎng)的前提下利用現(xiàn)有網(wǎng)絡設備和資源進行北斗授時能力改造，改造成本及施工難度大幅度降低。
45.本實用新型的有益之處還在于所提供的北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備及系統(tǒng)，僅需安裝一套授時設備，通過以太網(wǎng)線(或光纖)連接現(xiàn)有a設備即可，無需復雜布線，施工難度低。
附圖說明
46.為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
47.圖1是本實用新型的一種北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備的示意圖；
48.圖2是本實用新型的高精度網(wǎng)絡授時組件的示意圖；
49.圖3是本實用新型的射頻授時組件的示意圖；
50.圖4是本實用新型的一種北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時系統(tǒng)的示意圖。
具體實施方式
51.下面詳細描述本實用新型的實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
52.在本實用新型的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“相連”、“連接”、“固定”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
53.在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
54.如圖1所示為本技術的一種北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備1，其包含：射頻授時組件12、高精度網(wǎng)絡授時組件11、電源組件14和ui組件13。北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備1通過衛(wèi)星接收機組件2接收北斗、gps、sbas等衛(wèi)星射頻信號。
55.其中，射頻授時組件12用于接收射頻信號并進行射頻授時。高精度網(wǎng)絡授時組件11用于接收射頻信號并進行網(wǎng)絡授時。高精度網(wǎng)絡授時組件11主要完成北斗信號接收、時間解析及轉換作用，將接收到的北斗時間信息轉換成標準的ptp時間信息，實現(xiàn)ptp+synce授時功能。射頻授時組件12和高精度網(wǎng)絡授時組件11相輔相成，保證現(xiàn)有設備的授時需求，同時也滿足后續(xù)升級設備的授時需求。電源組件14連接至射頻授時組件12和高精度網(wǎng)絡授時組件11，用于為北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備1提供電能。ui組件13連接至射頻授時組件12和高精度網(wǎng)絡授時組件11，用于提供人機交互，便于用戶進行設備狀態(tài)查詢及設置。
56.具體而言，衛(wèi)星接收機組件2接收射頻授時信號(北斗/gps/sbas等)，分別傳送到高精度網(wǎng)絡授時組件11和射頻授時組件12使用。高精度網(wǎng)絡授時組件11將射頻授時信號轉換成數(shù)字信息，再通過內(nèi)部協(xié)議轉換輸出ptp+synce高精度網(wǎng)絡授時信息輸出。同時射頻授時組件12接收射頻授時信號，經(jīng)過有源放大及公分之后轉換為射頻信號進行射頻授時信息輸出。同時電源組件14為該授時設備供電。ui組件13保證良好的人機交互，方便進行該授時設備的狀態(tài)查詢、信息查閱及參數(shù)設置等。本技術的北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備1同時具備高精度網(wǎng)絡授時和射頻授時兩種授時方式。
57.如圖2所示，高精度網(wǎng)絡授時組件11包含：兩個射頻接收機組件一、有源放大組件一、射頻信號轉數(shù)字信號組件114、fpga組件116、對外接口組件117和核心管理組件115。
58.其中，兩個射頻接收機組件一用于接收射頻信號。兩個射頻接收機組件一為第一射頻接收機組件111和第二射頻接收機組件112。第一射頻接收機組件111和第二射頻接收機組件112為主備兩路射頻輸入接口，在任意一路射頻接收機組件故障時不影響該授時設備的正常運行。有源放大組件一連接至兩個射頻接收機組件一，其用于增強射頻信號的強度。有源放大組件一為有源放大組件113，其同時還具備雙通道備份功能。射頻信號轉數(shù)字信號組件114連接至有源放大組件一，用于將射頻信號轉化成數(shù)字信號，完成射頻信號轉換為數(shù)字信號的功能。fpga組件116用于接收數(shù)字信號，并實現(xiàn)ptp協(xié)議棧和synce功能。fpga組件116接收到的信息主要是秒脈沖(pps)和時間信息(tod)。pps主要用于相位同步，tod主要用于當前時間同步。fpga組件116完成pps和tod信號的解析，并通過協(xié)議處理器完成標準ieee1588v2協(xié)議轉換，將pps+tod信息打包成以太網(wǎng)標準接口。對外接口組件117連接至fpga組件116，用于提供授時接口輸出功能。核心管理組件115連接至有源放大組件一、射頻信號轉數(shù)字信號組件114、fpga組件116和對外接口組件117，用于提供設備管理功能。
59.如圖3所示，射頻授時組件12包含：兩個射頻接收機組件二、有源放大組件二和分配器組件124。
60.其中，兩個射頻接收機組件二用于接收射頻信號。兩個射頻接收機組件二為第一射頻接收機組件121和第二射頻接收機組件122。第一射頻接收機組件121和第二射頻接收機組件122為主備兩路射頻輸入接口，在任意一路射頻接收機組件故障時不影響該授時設備的正常運行。有源放大組件二連接至兩個射頻接收機組件二，用于增強射頻信號的強度。有源放大組件二為有源放大組件123。分配器組件124連接至有源放大組件二，用于將放大后的射頻信號進行輸出。優(yōu)選的，該輸出不少于12路射頻信號輸出。
61.射頻接收機組件一和射頻接收機組件二的功能模塊結構相同。具體地，射頻接收機組件一和射頻接收機組件二均包含：低噪聲放大模塊一和供電模塊一。
62.其中，低噪聲放大模塊一用于增益接收到的射頻信號的強度。供電模塊一連接至低噪聲放大模塊一為其供電，保證整個接收機組件正常工作。
63.有源放大組件一和有源放大組件二的功能模塊結構也是相同的。具體地，有源放大組件一和有源放大組件二均包含：低噪聲放大模塊二、帶通濾波模塊、雙通道切換模塊和供電模塊二。
64.低噪聲放大模塊二用于增益接收到的射頻信號的強度。帶通濾波模塊連接至低噪聲放大模塊二，用于抑制帶寬外的射頻信號。雙通道切換模塊連接至低噪聲放大模塊二，用于切換主備雙通道射頻信號，即根據(jù)情況切換兩個射頻接收機組件一與有源放大組件一的連接關系，或切換兩個射頻接收機組件二與有源放大組件二的連接關系。供電模塊二連接至低噪聲放大模塊二、帶通濾波模塊和雙通道切換模塊，為以上模塊供電。
65.作為一種優(yōu)選的實施方式，射頻信號轉數(shù)字信號組件114包含：射頻接收模塊、射頻解析模塊、授時模塊、對外接口模塊和電源模塊三。
66.其中，射頻接收模塊用于接收射頻信號。射頻解析模塊連接至射頻接收模塊，用于解析射頻信號內(nèi)容，并將其轉換為數(shù)字信號。授時模塊連接至射頻解析模塊，用于將數(shù)字信號轉換為高精度的網(wǎng)絡授時信號，其不限于1pps+tod信息。對外接口模塊連接至授時模塊，
用于輸出網(wǎng)絡授時信號?？梢岳斫獾氖牵瑢ν饨涌诓幌抻趗art、gpio、usb及i2c等。電源模塊三連接至射頻接收模塊、射頻解析模塊、授時模塊和對外接口模塊，為以上模塊供電。
67.作為一種優(yōu)選的實施方式，核心管理組件115包括：檢測功能模塊、控制功能模塊和顯示功能模塊。
68.檢測功能模塊用于檢測分配器組件124連接授時設備的狀態(tài)。檢測分配器組件124連接授時設備的狀態(tài)是指對下級設備是否開機或者有故障進行實時監(jiān)測，其目的是為了保證能夠對下級設備進行正常授時，如果下級設備出現(xiàn)故障或者掉電可以實時進行故障上報?？刂乒δ苣K連接至對外接口組件117，輸出設備干接點告警信息。控制功能模塊還連接至有源放大組件，控制射頻信號的輸入。顯示功能模塊連接至ui組件13，用于顯示設備信息，包含設備基本信息及參數(shù)配置等。
69.作為一種優(yōu)選的實施方式，fpga組件116包括：協(xié)議棧模塊和鎖相環(huán)模塊。
70.協(xié)議棧模塊接收射頻信號轉數(shù)字信號模塊輸出的網(wǎng)絡授時信息，實現(xiàn)完整的ptp協(xié)議棧功能。協(xié)議棧模塊可根據(jù)具體使用環(huán)境設置為oc(主時鐘)或bc(從時鐘)模式，其授時精度≤10ns。鎖相環(huán)模塊連接至協(xié)議棧模塊，用于實現(xiàn)高精度的時間同步以太網(wǎng)技術。具備pll鎖相環(huán)，頻率誤差≤50ppb。具體而言，協(xié)議棧模塊收到網(wǎng)絡授時信息主要是pps和to)。pps主要用于相位同步，tod主要用于當前時間同步。協(xié)議棧模塊收到pps后通過內(nèi)部鎖相環(huán)模塊對頻率相位進行實時跟蹤并鎖定，同時對收到的串行tod信息數(shù)據(jù)進行解析。解析后通過協(xié)議轉換模塊轉換成標準的ptp協(xié)議后通過以太網(wǎng)接口輸出。
71.對外接口組件117包括：干接點告警模塊和高精度網(wǎng)絡授時輸出模塊。
72.干接點告警模塊用于接收干接點告警信息，并進行雙電源及雙射頻輸入異常告警。高精度網(wǎng)絡授時輸出模塊用于提供授時接口輸出功能。高精度網(wǎng)絡授時輸出模塊具備100m/1000m自適應授時口輸出，具備sfp光口及rj45電口輸出，滿足不同的授時接口需求。
73.分配器組件124包含:電源檢測模塊和阻抗匹配模塊。
74.電源檢測模塊用于判斷是否連接有授時設備。電源檢測模塊判斷是否有授時設備是指檢測是否有bbu設備(詳見下述描述)、級聯(lián)授時端機(從機)設備連接。判斷的依據(jù)是在線通過檢測對應端口阻抗、電壓及信號的變化。
75.阻抗匹配模塊用于保證射頻授時信號無損輸出。具體而言，阻抗匹配模塊通過將射頻信號進行放大信號放大、濾波、整形保證射頻型號無損輸出。
76.作為一種優(yōu)選的實施方式，的電源組件14包括第一電源組件141和第二電源組件142。
77.第一電源組件141和第二電源組件142結構相同。
78.第一電源組件141和第二電源組件142均包含：電源轉換模塊和電源隔離模塊。
79.電源轉換模塊將輸入的第一電壓降低為所需的第二電壓。具體地，電源轉換模塊將輸入的48v轉換為所需的5v。電源隔離模塊保證輸入異常電源時的穩(wěn)定性。
80.ui組件13包括：顯示屏功能模塊、按鍵功能模塊和指示燈功能模塊。
81.其中，顯示屏功能模塊配合按鍵功能模塊使用，用于查閱狀態(tài)，參數(shù)信息及參數(shù)配置等。指示燈功能模塊用于顯示設備的基本運行狀態(tài)。
82.其中，高精度網(wǎng)絡授時組件11的工作原理為：第一射頻接收機組件111和第二射頻接收機組件112接收射頻授時信號，將接收到的射頻信號傳送至有源放大組件113進行信號
放大降噪及調(diào)制處理。射頻信號轉數(shù)字信號組件114將處理之后的射頻授時信號進行解調(diào)轉換處理，將轉換的數(shù)字信號送至核心管理組件115。核心管理組件115通過接收到的數(shù)字信號進行管理，同步在ui組件13顯示設備信息，參數(shù)信息及參數(shù)設置。同時將處理之后授時信息及頻率信息傳送給fpga組件116。fpga組件116接收到的授時信息和頻率，再通過完整的ptp協(xié)議棧，完成整個高精度網(wǎng)絡授時功能，同時輸出高精度的synce頻率信息至對外接口組件117。對外接口組件117接收核心管理組件115的告警信息輸出繼電器告警，同時接收fpga組件116傳送的高精度網(wǎng)絡授時信息(ptp+synce)對外授時，完成該設備的整個高精度網(wǎng)絡授時流程。
83.射頻授時組件12的工作原理為：第一射頻接收機組件121和第二射頻接收機組件122接收射頻授時信號，將接收到的射頻信號傳送至有源放大組件123進行信號放大降噪及調(diào)制處理。分配器組件124接收處理之后的射頻授時信息并輸出，完成該設備的整個射頻授時流程。
84.如圖4所示，本技術還公開一種北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時系統(tǒng)，包含：a設備、若干bbu設備以及前述的北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備1。a設備連接至北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備1，若干bbu設備連接至a設備。
85.具體而言，在本技術中，a設備是指基站現(xiàn)有的基站數(shù)據(jù)傳輸設備，bbu設備指室內(nèi)基帶處理單元。北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備1通過千兆以太網(wǎng)與a設備連接。a設備通過千兆以太網(wǎng)與bbu設備連接。
86.現(xiàn)網(wǎng)的4g bbu設備僅支持gps衛(wèi)星授時，不支持北斗授時。現(xiàn)有的a設備支持ptp功能。本技術的北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時系統(tǒng)將a設備作為北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備1和bbu設備之間時鐘傳遞的橋梁，將北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備1的高精度時鐘傳送到bbu設備。該北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時系統(tǒng)通過接收a設備的高精度ptp時鐘信號解決了北斗授時能力的改造，建設維護成本低。
87.北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時系統(tǒng)的整體的流程為：北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備1接收射頻北斗授時信號，經(jīng)過協(xié)議轉換之后輸出ptp+synce高精度網(wǎng)絡授時信息。北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備1作為oc設備，將高精度網(wǎng)絡授時信息(高精度的網(wǎng)絡授時-ptp+synce授時)傳送至a設備。a設備作為bc端向上接收該北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時設備1的高精度網(wǎng)絡授時信息，向下將高精度網(wǎng)絡授時信息下發(fā)至bbu設備。bbu設備作為tc端接收高精度網(wǎng)絡授時信息完成整個授時流程。本技術的北斗/gps雙模數(shù)字高精度同步授時系統(tǒng)，ptp授時時間誤差為2ns，synce頻率誤差為-2ppb，精度要求遠超過移動通信標準要求。
88.以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本實用新型，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。