一種基于sdh網(wǎng)絡的時鐘同步系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】—種基于SDH網(wǎng)絡的時鐘同步系統(tǒng)
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及時間同步領域，具體是一種基于SDH網(wǎng)絡的時鐘同步系統(tǒng)。
【背景技術】
[0003]在電力系統(tǒng)中，電路通信調(diào)度網(wǎng)、電廠和變電站等場所都需要非常精確的時間同步控制。毫秒或微秒級的時間同步偏差會造成系統(tǒng)的中斷，甚至電網(wǎng)的癱瘓，給客戶和電力公司帶來巨大的損失。因此，高精度的時間同步系統(tǒng)是保障各種電力通信暢通的必備條件。
[0004]目前世界上普遍使用的方法是通過時間同步系統(tǒng)接收GPS、北斗等衛(wèi)星導航系統(tǒng)的UTC (世界標準時間)并應用到每個需要精確時鐘信號的通訊設備，以實現(xiàn)各種通訊設備的時間同步。盡管GPS授時系統(tǒng)是目前最普遍使用的技術，但是其有以下缺點:(I)由于GPS是美國軍方提供的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，受美國軍方控制，沒有保障；(2)天線維護費用高，需要防雷防水措施，在無線信號比較紛雜的城市和電力設備周邊，易受到干擾；(3)城市里的特殊地理形態(tài)會使衛(wèi)星接收視野受到限制，很難保證持續(xù)接收到足夠的衛(wèi)星信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于SDH網(wǎng)絡的時鐘同步系統(tǒng)。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為:一種基于SDH網(wǎng)絡的時鐘同步系統(tǒng)，時鐘同步系統(tǒng)由主時鐘設備、SDH網(wǎng)絡與從時鐘設備構成；
主時鐘設備，其時間信號有四種來源，分別為GPS衛(wèi)星導航、北斗衛(wèi)星導航、銫鐘以及取自SDH網(wǎng)絡的恢復時間；其中GPS、北斗衛(wèi)星導航提供世界標準時間作為時鐘基準信號；取自SDH網(wǎng)絡的恢復時間以SDH網(wǎng)絡中提取的2.048MHz標準時鐘作為高精度時鐘源，以SDH網(wǎng)絡中提取的時間或銫鐘為初始時間，用時鐘計時的方法來提供當前時間信息；主時鐘設備通過概率最優(yōu)化算法從四種時間信息中選取最佳時間信息，為整個時間同步網(wǎng)提供標準時間信號；
SDH網(wǎng)絡，連接主時鐘設備與從時鐘設備，用于接收并發(fā)送主時鐘設備提供的標準時間信號，通過時隙校準同步算法實現(xiàn)精確同步；同時，SDH網(wǎng)絡向主時鐘設備、從時鐘設備提供恢復時鐘，同時不影響系統(tǒng)的其他信息傳輸；
從時鐘設備，其時間信號來源分別為接收SDH網(wǎng)絡傳送的主時鐘設備時間信息、GPS衛(wèi)星導航、北斗衛(wèi)星導航、銫鐘以及取自SDH網(wǎng)絡的恢復時鐘；從時鐘設備優(yōu)先選取接收SDH網(wǎng)絡傳送的主時鐘設備標準時間信息，當此信息丟失時通過概率最優(yōu)化算法從其他四種時間信息中選取最佳時間信息。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點:通過SDH網(wǎng)絡連接主時鐘設備與從時鐘設備，同時通過SDH網(wǎng)絡提供恢復時鐘，充分利用現(xiàn)有的通信資源；主時鐘設備、從時鐘設備都采用四種時間信息，并通過概率最優(yōu)化算法來確定最優(yōu)時鐘源，極大的提高了時鐘系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
【附圖說明】
[0008]圖1為系統(tǒng)的總體結構圖。
[0009]圖2為概率最優(yōu)化算法框圖。
【具體實施方式】
[0010]基于SDH網(wǎng)絡的時鐘同步系統(tǒng)由主時鐘設備、SDH網(wǎng)絡與從時鐘設備構成。
[0011]主時鐘設備的時間信息有四種來源，分別為GPS衛(wèi)星導航、北斗衛(wèi)星導航、銫鐘以及取自SDH網(wǎng)絡的時間。其中GPS、北斗衛(wèi)星導航提供世界標準時間作為時間基準信息；取自SDH網(wǎng)絡的恢復時鐘以SDH網(wǎng)絡中提取的2.048MHz標準時鐘作為高精度時鐘源，銫鐘及取自SDH網(wǎng)絡的恢復時鐘以系統(tǒng)中原有的時間信息為初始時間，用時鐘計時的方法來提供當前時鐘信息。主時鐘設備通過概率最優(yōu)化算法選取最佳時間信息，為整個時間同步網(wǎng)提供標準時間信息。概率最優(yōu)化算法首先求四種來源的均值，然后用每種來源與均值求均方差，以均方差最小的時鐘最為系統(tǒng)時鐘輸出，得到最優(yōu)概率的時鐘信號來源。
[0012]主時鐘設備通過概率最優(yōu)化算法選取最佳時鐘源時，每隔一段時間便重復該算法過程，以防止干擾、電路拓撲結構變化所照成的時鐘變化。
[0013]SDH網(wǎng)絡，連接主時鐘設備與從時鐘設備，用于接收并發(fā)送主時鐘設備提供的標準時間信息，通過時隙校準同步算法實現(xiàn)精確同步。同時，SDH網(wǎng)絡向主、從時鐘設備提供恢復時鐘，同時不影響系統(tǒng)的其他信息傳輸。
[0014]在時隙校準時間同步算法中，從時鐘設備和主時鐘設備在SDH網(wǎng)絡中的基本傳輸單元El的某個時隙bit位發(fā)送時間信息后開始計時，從時鐘設備在收到主時鐘發(fā)送的時間信息后，停止計時，并將計時信息再次發(fā)送給主時鐘，系統(tǒng)根據(jù)計時差，重新調(diào)整發(fā)送時間，將標準時間加上單程時間差作為新的時間信息以校準從時鐘的時間信息，實現(xiàn)時間同步。
[0015]從時鐘設備其時間信號來源分別為接收SDH網(wǎng)絡傳送的主時鐘設備標準信息、GPS、北斗衛(wèi)星提供的標準時間信息、由銫鐘以及取自SDH網(wǎng)絡的恢復時鐘計時的時間信息。從時鐘設備優(yōu)先選取接收SDH網(wǎng)絡傳送的主時鐘設備標準信息作為最佳時間信息，當此信號丟失時可通過概率最優(yōu)化算法從其他四種時間信息中選取最佳時間信息。
[0016]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0017]如圖1所不，該系統(tǒng)由主時鐘設備、SDH網(wǎng)絡與從時鐘設備構成。
[0018]主時鐘設備，為整個時間同步網(wǎng)提供標準時間信號。如圖1所示，由GPS衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星提供的標準時間信息、由銫鐘以及取自SDH網(wǎng)絡的恢復時鐘計時的時間信息作為主時鐘設備時間信號的四種來源。四種來源通過概率最優(yōu)化算法選取最佳時鐘源，然后提供給主時鐘設備。
[0019]如圖2所示，概率最優(yōu)化算法首先求四種來源的均值，然后用每種來源與均值求均方差，以均方差最小的時鐘最為系統(tǒng)時鐘輸出，得到最優(yōu)概率的時鐘信號來源。
[0020]主時鐘設備通過概率最優(yōu)化算法選取最佳時鐘源時，每隔一段時間便重復該算法過程，以防止干擾、電路拓撲結構變化所照成的時鐘變化。
[0021]SDH網(wǎng)絡，連接主時鐘設備與從時鐘設備，用于接收并發(fā)送主時鐘設備提供的標準時間信號，且向主時鐘設備提供恢復時鐘，同時不影響系統(tǒng)的其他信息傳輸。
[0022]從時鐘設備的時間信號來源分別為接收SDH網(wǎng)絡傳送的主時鐘設備標準信號、GPS衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星提供的標準時間信息、由銫鐘或取自SDH網(wǎng)絡的恢復時鐘計時的時間信息。從時鐘設備優(yōu)先選取接收SDH網(wǎng)絡傳送的主時鐘設備時間信息作為最佳時間信息，當此信號丟失時可通過概率最優(yōu)化算法從其他四種時間信息中選取最佳時間信息。以均方差最小的時鐘最為系統(tǒng)時鐘輸出，得到最優(yōu)概率的時鐘信號來源。
[0023]本發(fā)明所述時間同步系統(tǒng)為星型結構，即一同主時鐘設備為同時多臺從時鐘設備提供授時服務，從時鐘設備被稱為二級時間服務器，二級時間服務器的同步精度有所下降，但是依然滿足應用需求。
[0024]本發(fā)明充分利用現(xiàn)有的通信資源，能夠實現(xiàn)精度在納秒級的精確同步，并且通過概率最優(yōu)化算法選取最佳時間信息，提高了時鐘系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
【主權項】
1.一種基于SDH網(wǎng)絡的時鐘同步系統(tǒng)，其特征在于:時鐘同步系統(tǒng)由主時鐘設備、SDH網(wǎng)絡與從時鐘設備構成； 主時鐘設備，其時間信號有四種來源，分別為GPS衛(wèi)星導航、北斗衛(wèi)星導航、銫鐘以及取自SDH網(wǎng)絡的恢復時間；其中GPS、北斗衛(wèi)星導航提供世界標準時間作為時鐘基準信號；取自SDH網(wǎng)絡的恢復時間以SDH網(wǎng)絡中提取的2.048MHz標準時鐘作為高精度時鐘源，以SDH網(wǎng)絡中提取的時間或銫鐘為初始時間，用時鐘計時的方法來提供當前時間信息；主時鐘設備通過概率最優(yōu)化算法從四種時間信息中選取最佳時間信息，為整個時間同步網(wǎng)提供標準時間信號； SDH網(wǎng)絡，連接主時鐘設備與從時鐘設備，用于接收并發(fā)送主時鐘設備提供的標準時間信號，通過時隙校準同步算法實現(xiàn)精確同步；同時，SDH網(wǎng)絡向主時鐘設備、從時鐘設備提供恢復時鐘，同時不影響系統(tǒng)的其他信息傳輸； 從時鐘設備，其時間信號來源分別為接收SDH網(wǎng)絡傳送的主時鐘設備時間信息、GPS衛(wèi)星導航、北斗衛(wèi)星導航、銫鐘以及取自SDH網(wǎng)絡的恢復時鐘；從時鐘設備優(yōu)先選取接收SDH網(wǎng)絡傳送的主時鐘設備標準時間信息，當此信息丟失時通過概率最優(yōu)化算法從其他四種時間信息中選取最佳時間信息。2.根據(jù)權利要求1所述的基于SDH網(wǎng)絡的時鐘同步系統(tǒng)，其特征在于:所述時隙校準時間同步算法，從時鐘設備和主時鐘設備在SDH網(wǎng)絡中的基本傳輸單元El的某個時隙bit位發(fā)送時間信息后開始計時，從時鐘設備在收到主時鐘發(fā)送的時間信息后，停止計時，并將計時信息再次發(fā)送給主時鐘，主時鐘系統(tǒng)根據(jù)兩次計時差，求得單程傳輸時間差，重新調(diào)整發(fā)送時間，將標準時間加上單程時間差作為新的時間信息以校準從時鐘的時間信息，實現(xiàn)時間同步。3.根據(jù)權利要求1所述的基于SDH網(wǎng)絡的時鐘同步系統(tǒng)，其特征在于:所述的概率最優(yōu)化算法，首先求四種來源的均值，然后用每種來源與均值求均方差，以均方差最小的時鐘最為系統(tǒng)時鐘輸出，得到最優(yōu)概率的時鐘信號來源。4.根據(jù)權利要求1所述的基于SDH網(wǎng)絡的時鐘同步系統(tǒng)，其特征在于:主時鐘設備通過概率最優(yōu)化算法選取最佳時鐘源，每隔一段時間便重復該算法過程，以防止干擾、電路拓撲結構變化所造成的時鐘變化。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于SDH網(wǎng)絡的時鐘同步系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括主時鐘設備、SDH網(wǎng)絡與從時鐘設備三個部分。主時鐘設備的時間信號有四種來源，分別為GPS衛(wèi)星提供的世界標準時間、北斗衛(wèi)星提供的世界標準時間、由銫鐘以及取自SDH網(wǎng)絡的恢復時鐘計時的時間信息，并通過概率最優(yōu)化算法選取最佳時間信息；SDH網(wǎng)絡連接主時鐘設備與從時鐘設備；從時鐘設備既可采用主時鐘設備提供標準時間信號，也可采用GPS或北斗衛(wèi)星導航提供的世界標準時間作為時間信息。本發(fā)明充分利用現(xiàn)有的通信資源，能夠實現(xiàn)精度在納秒級的精確同步，并且通過概率最優(yōu)化算法選取最佳時間信息，提高了時鐘系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
【IPC分類】H04J3/06
【公開號】CN105187150
【申請?zhí)枴緾N201510634519
【發(fā)明人】李洪濤, 沈強, 姜萍, 鄧勇
【申請人】南京務本信息科技有限責任公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月30日