專利名稱：一種海底觀測網(wǎng)接駁盒的時間同步裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種海底觀測網(wǎng)接駁盒的時間同步裝置，尤其是一種基于NTP和PTP技術(shù)的海底觀測網(wǎng)接駁盒的時間同步裝置。
背景技術(shù)：
作為海洋科學(xué)技術(shù)的熱點內(nèi)容，美國、日本、加拿大等國家都在建立海底觀測網(wǎng)，我國也在加快其研究速度。海底觀測網(wǎng)絡(luò)，是由岸基站和各級水下節(jié)點組成的大型長期穩(wěn)定的海底原位科學(xué)探測平臺。接駁盒即為海底觀測網(wǎng)絡(luò)的水下節(jié)點。接駁盒為海底觀測網(wǎng)內(nèi)連接的科學(xué)設(shè)備提供統(tǒng)一的供電和通訊接口，并與岸基站及其他接駁盒相連。因此接駁·盒的可靠性對海底觀測網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行起著至關(guān)重要的作用。海底觀測網(wǎng)接駁盒實現(xiàn)時間同步是關(guān)鍵指標(biāo)之一。接駁盒的穩(wěn)定運行是通過對接駁盒內(nèi)部的電壓信號、電流信號以及周圍的環(huán)境監(jiān)測信號如溫度信號、濕度信號、漏水檢測信號等多種信號的控制來實現(xiàn)的，這些信號的實時性對及時掌控接駁盒的內(nèi)部情況十分重要。此外，高精度的時間信號如何在通過深海光電復(fù)合纜、主接駁盒、次接駁盒等多級接駁盒遠(yuǎn)距離傳輸之后還能保持其精度，以便于對海底終端科學(xué)設(shè)備進(jìn)行時間同步，這也對海底信號的觀測有著十分重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種海底觀測網(wǎng)接駁盒的時間同步裝置，從而實現(xiàn)對海底觀測網(wǎng)接駁盒的時間同步。為達(dá)到上述目的，本實用新型的海底觀測網(wǎng)接駁盒的時間同步裝置，是一種基于NTP和PTP技術(shù)的時間同步裝置，其包括放置在岸基站的主時鐘和岸基站PTN設(shè)備，放置在海底的M個主接駁盒、MXN個次接駁盒以及MXNXP個海底觀測儀器，M=N=P,且均為正整數(shù)；主時鐘的NTP同步信號輸出端和PTP同步信號輸出端分別與岸基站PTN設(shè)備的輸入端相連，岸基站PTN設(shè)備將輸入的NTP同步信號和PTP同步信號轉(zhuǎn)換為光信號并分為M路輸出，該M路輸出分別經(jīng)深海光電復(fù)合纜與M個主接駁盒PTN設(shè)備相連，每個主接駁盒PTN設(shè)備將接收到的NTP同步信號和PTP同步信號轉(zhuǎn)換為電信號并分為N+2路輸出，其一路NTP同步信號輸出端與主接駁盒控制單元的輸入端相連，另一路PTP同步信號輸出端經(jīng)主接駁盒PTP模塊與主接駁盒控制單元的輸入端相連，其余N路NTP同步信號和PTP同步信號分別經(jīng)電纜與N個次接駁盒的二層交換機的輸入端相連，每個二層交換機將輸入的NTP同步信號和PTP同步信號分為P+2路輸出，其一路NTP同步信號輸出端與次接駁盒控制單元的輸入端相連，另一路PTP同步信號輸出端經(jīng)次接駁盒PTP模塊與次接駁盒控制單元的輸入端相連，其余P路NTP同步信號和PTP同步信號分別經(jīng)電纜與P個海底觀測儀器的輸入端相連。上述的深海光電復(fù)合纜長度為75km或150km，當(dāng)長度為150km時，在岸基站PTN設(shè)備和主接駁盒PTN設(shè)備之間接入放大器，放大器與岸基站PTN設(shè)備距離在Ikm內(nèi)。[0007]本實用新型中，所說的海底觀測儀器是接入海底觀測網(wǎng)絡(luò)實時在線觀測和數(shù)據(jù)采集的設(shè)備，例如地震儀、采樣器、溫鹽深剖面儀、深海攝像機等。本實用新型中，所說的岸基站PTN設(shè)備和主接駁盒PTN設(shè)備均可采用阿爾卡特朗訊公司的1850 TSS-5C型號的分組傳輸交換機。本實用新型中，所說的二層交換機是支持IEEE1588 v2協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，如可用MOXA公司的EDS616模塊化以太網(wǎng)交換機。本實用新型中，所說的主接駁盒PTP模塊和次接駁盒PTP模塊均是支持IEEE1588v2協(xié)議的從時鐘模塊，如可用Linkl588 PTP從鐘卡。本實用新型中，所說的主接駁盒控制單元和次接駁盒控制單元均可以采用西門子·公司的S-700系列PLC產(chǎn)品，也可以采用Beckhoff公司的CX5010系列嵌入式PC產(chǎn)品。本裝置的工作原理如下主時鐘輸出的NTP同步信號和PTP同步信號經(jīng)岸基站PTN設(shè)備轉(zhuǎn)換為光信號后，通過深海光電復(fù)合纜傳輸至海底M個主接駁盒的PTN設(shè)備；每個海底主接駁盒的PTN設(shè)備將接收到的光信號的NTP同步信號和PTP同步信號轉(zhuǎn)換為電信號并分為N+2路輸出，其一路NTP同步信號輸入至主接駁盒控制單元進(jìn)行NTP同步信號解碼實現(xiàn)毫秒級時間同步，另一路PTP同步信號經(jīng)由主接駁盒的PTP模塊進(jìn)行PTP同步信號解碼再輸入至主接駁盒控制單元實現(xiàn)微秒級時間同步，其余N路NTP同步信號和PTP同步信號分別經(jīng)電纜輸出至N個次接駁盒的二層交換機；每個海底次接駁盒的二層交換機將輸入的NTP同步信號和PTP同步信號分為P+2路輸出，其一路NTP同步信號輸入至次接駁盒控制單元進(jìn)行NTP同步信號解碼實現(xiàn)毫秒級時間同步，另一路PTP同步信號經(jīng)由次接駁盒的PTP模塊進(jìn)行PTP同步信號解碼再輸入至次接駁盒控制單元實現(xiàn)微秒級時間同步，其余P路NTP同步信號和PTP同步信號分別經(jīng)電纜輸出至P個海底觀測儀器。本實用新型的海底觀測網(wǎng)接駁盒的時間同步裝置，將高精度NTP同步信號和PTP同步信號在岸基站PTN設(shè)備內(nèi)由電信號轉(zhuǎn)換為光信號并通過(75km和150km)深海光電復(fù)合纜進(jìn)行傳輸，可實現(xiàn)同步信號在深海內(nèi)的遠(yuǎn)距離傳輸；傳輸網(wǎng)絡(luò)內(nèi)同時擁有NTP同步信號和PTP同步信號，可增強海底觀測網(wǎng)接駁盒時間同步信號的多樣性；主、次接駁盒控制單元可通過PTP模塊解碼PTP同步信號實現(xiàn)微秒級時間同步，可保證海底觀測網(wǎng)接駁盒時間同步的高精度；整個網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備如岸基站PTN設(shè)備，主接駁盒PTN設(shè)備，次接駁盒二層交換機，主、次接駁盒內(nèi)的PTP模塊均支持IEEE1588v2協(xié)議，可以保證高精度同步信號在深海進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。

圖1是海底觀測網(wǎng)接駁盒的時間同步裝置示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做詳細(xì)的說明。參照圖1，海底觀測網(wǎng)接駁盒的時間同步裝置，包括放置在岸基站的主時鐘I和岸基站PTN設(shè)備2，放置在海底的M個主接駁盒4、MXN個次接駁盒8以及MXNXP個海底觀測儀器12 ；M=N=P,圖例中M=N=P=8 ;主時鐘I的NTP同步信號輸出端和PTP同步信號輸出端分別與岸基站PTN設(shè)備2的輸入端相連，岸基站PTN設(shè)備2將輸入的NTP同步信號和PTP同步信號轉(zhuǎn)換為光信號并分為M路輸出，該M路輸出分別經(jīng)深海光電復(fù)合纜與M個主接駁盒PTN設(shè)備5相連，每個主接駁盒PTN設(shè)備5將接收到的NTP同步信號和PTP同步信號轉(zhuǎn)換為電信號并分為N+2路輸出，其一路NTP同步信號輸出端與主接駁盒控制單元6的輸入端相連，另一路PTP同步信號輸出端經(jīng)主接駁盒PTP模塊7與主接駁盒控制單元6的輸入端相連，其余N路NTP同步信號和PTP同步信號分別經(jīng)電纜與N個次接駁盒8的二層交換機10的輸入端相連，每個二層交換機10將輸入的NTP同步信號和PTP同步信號分為P+2路輸出，其一路NTP同步信號輸出端與次接駁盒控制單元9的輸入端相連，另一路PTP同步信號輸出端經(jīng)次接駁盒PTP模塊11與次接駁盒控制單元9的輸入端相連，其余P路NTP同步信號和PTP同步信號分別經(jīng)電纜與P個海底觀測儀器12的輸入端相連?！?br> 權(quán)利要求1.一種海底觀測網(wǎng)接駁盒的時間同步裝置，其特征在于包括放置在岸基站的主時鐘(I)和岸基站PTN設(shè)備(2)，放置在海底的M個主接駁盒(4)、MXN個次接駁盒(8)以及 MXNXP個海底觀測儀器(12)，M=N=P，且均為正整數(shù)；主時鐘(I)的NTP同步信號輸出端和 PTP同步信號輸出端分別與岸基站PTN設(shè)備(2)的輸入端相連，岸基站PTN設(shè)備(2)將輸入的NTP同步信號和PTP同步信號轉(zhuǎn)換為光信號并分為M路輸出，該M路輸出分別經(jīng)深海光電復(fù)合纜與M個主接駁盒PTN設(shè)備(5)相連，每個主接駁盒PTN設(shè)備(5)將接收到的NTP同步信號和PTP同步信號轉(zhuǎn)換為電信號并分為N+2路輸出，其一路NTP同步信號輸出端與主接駁盒控制單元(6)的輸入端相連，另一路PTP同步信號輸出端經(jīng)主接駁盒PTP模塊(7)與主接駁盒控制單元(6)的輸入端相連，其余N路NTP同步信號和PTP同步信號分別經(jīng)電纜與 N個次接駁盒(8)的二層交換機(10)的輸入端相連，每個二層交換機(10)將輸入的NTP 同步信號和PTP同步信號分為P+2路輸出，其一路NTP同步信號輸出端與次接駁盒控制單元(9)的輸入端相連，另一路PTP同步信號輸出端經(jīng)次接駁盒PTP模塊(11)與次接駁盒控制單元(9)的輸入端相連，其余P路NTP同步信號和PTP同步信號分別經(jīng)電纜與P個海底觀測儀器(12)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底觀測網(wǎng)接駁盒的時間同步裝置，其特征在于所說的深海光電復(fù)合纜長度為75km或150km，當(dāng)長度為150km時，在岸基站PTN設(shè)備(2)和主接駁盒 PTN設(shè)備(5 )之間接入放大器(3 )，放大器(3 )與岸基站PTN設(shè)備(2 )距離在Ikm內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底觀測網(wǎng)接駁盒的時間同步裝置，其特征在于，所說的海底觀測儀器(12)是接入海底觀測網(wǎng)絡(luò)實時在線觀測和數(shù)據(jù)采集的設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底觀測網(wǎng)接駁盒的時間同步裝置，其特征在于，所說的岸基站PTN設(shè)備(2)和主接駁盒PTN設(shè)備(5)均是是1850 TSS-5C型號的分組傳輸交換機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底觀測網(wǎng)接駁盒的時間同步裝置，其特征在于，所說的二層交換機(10)是支持IEEE1588 v2協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底觀測網(wǎng)接駁盒的時間同步裝置，其特征在于，所說的主接駁盒PTP模塊(7)和次接駁盒PTP模塊(11)均是支持IEEE1588 v2協(xié)議的從時鐘模塊。
專利摘要本實用新型公開的海底觀測網(wǎng)接駁盒的時間同步裝置包括岸基站的主時鐘和PTN設(shè)備，海底的M個主接駁盒、M×N個次接駁盒及M×N×P個海底觀測儀器，M=N=P；主時鐘輸出的NTP同步信號和PTP同步信號經(jīng)岸基站PTN設(shè)備轉(zhuǎn)換為光信號后分別輸送至M個主接駁盒PTN設(shè)備，主接駁盒PTN設(shè)備一路輸出至主接駁盒控制單元，另一路輸出經(jīng)主接駁盒PTP模塊至主接駁盒控制單元相連，余下N路分別輸入次接駁盒的二層交換機,二層交換機一路輸出至次接駁盒控制單元，另一路輸出經(jīng)次接駁盒PTP模塊至次接駁盒控制單元相連，余下P路輸出端分別與海底觀測儀器相連。本實用新型可實現(xiàn)對海底觀測網(wǎng)接駁盒的時間同步。
文檔編號H04J3/06GK202856751SQ201220585509
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者李德駿, 汪港, 楊燦軍, 金波, 朱雨時, 張峰 申請人:浙江大學(xué)