光纤时间传递系统和传递方法与流程
本发明涉及时间频率传递，具体是一种高精度大范围光纤时间系统和传递方法。
背景技术：
高精度的时间同步技术在卫星导航、航空航天、深空探测、地质测绘和科学研究与计量等领域有着重要的应用价值。目前传统的高精度时间同步技术主要有gps共视、卫星双向比对等，可以达到ns量级的时间传递精度，这种天基时间传递技术虽然已经相当成熟或者可行性得到了验证，但他们自身存在着体系复杂、成本昂贵、实现周期长、安全性差、可靠性差等缺点。
光纤传输具有损耗低、容量大、高速、稳定性高、安全可靠的优势，在通信领域已经得到了广泛应用。基于光纤的时间传递是实现高精度长距离大范围时间传递的有效途径。高精度光纤时间传递面临着光纤链路传输时延随温度、应力和传输波长等因素变化而变化的问题。为了实现高精度的时间传递，目前普遍采用同纤双向传输方案。在长距离双向光纤时间传递中，为了补偿光信号衰减，必须进行双向光放大。之前我们提出了一种双向光放大方案[参见吴龟灵；张浩；陈建平，“高精度光纤时间传递双向光放大方法与装置，”申请号：cn201610073321.3,2016.6]，可以最大程度的保证链路的对称性，有效避免瑞丽散射等噪声的多次放大对光纤时间传递性能的影响。
对于分布式光纤时间传递，波兰agh理工大学[参见p.krehlik,l.sliwczynski,l.buczek,andm.lipinski,"multipointdisseminationofrffrequencyinfiberopticlinkwithstabilizedpropagationdelay,"ieeetransactionsonultrasonics,ferroelectrics,andfrequencycontrol,vol.60,pp.1804-1810,2013.]提出在主链路中插入2×2光耦合器，耦合出部分前向和后向传递的光信号用于分布式时间传递。但这会减少主链路传递光信号的功率，同时还会恶化主链路时间传递的稳定性。之前我们提出了一种分布式时间传递方案[参见吴龟灵；张浩；陈建平，“高精度长距离分布式光纤时间传递方法与系统，”申请号：cn201610781482.8,2016.8]，可以实现高精度长距离分布式光纤时间传递，但这种线型分布式系统只能实现单一光纤链路上用户的时间同步，无法实现大范围光纤时间传递。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，为基于同纤同波双向时分复用的光纤时间传递方案，提供一种高精度大范围光纤时间传递系统和传递方法。
本发明的技术解决方案如下：
一种高精度大范围光纤时间传递系统，其特点在于，包括：主钟、主时间传递单元、光分配网络和若干从时间传递单元；所述的光分配网络由若干光分/合路器、若干双向光电光中继单元、若干中间时间传递单元、若干双向光放大单元和若干光纤链路组成。双向光电光中继单元、中间时间传递单元和双向光放大单元通过光纤链路进行连接。每个双向光电光中继单元对前向和后向的光信号进行光电光中继，每个中间时间传递单元对前向和后向的光信号进行光电光中继并解码得到光纤链路中的定时信号，每个双向光放大单元对前向和后向的光信号进行光放大；所述主时间传递单元与主钟相连，同时与光分配网络的合路端连接；所述的各从时间传递单元与光分配网络的分路端连接；
主钟的定时信号通过主时间传递单元发送，经过光分配网络广播给各中间时间传递单元和各从时间传递单元；
所述各从时间传递单元将来自主时间传递单元的定时信号进行延时之后通过光分配网络沿原光纤链路反向发送给主时间传递单元，并测得来自主时间传递单元的定时信号与延时之后的定时信号的时间间隔；
所述主时间传递单元分别测得来自各从时间传递单元的定时信号与主钟定时信号的时间间隔，并通过光分配网络广播给各中间时间传递单元和各从时间传递单元；
所述的各中间时间传递单元测量来自主时间传单元的定时信号与来自从时间传递单元的定时信号的时间间隔；
所述各从时间传递单元以及各中间时间传递单元根据从主时间传递单元接收到的时间间隔以及本地测得的时间间隔得到各单元与主钟的钟差，实现高精度大范围光纤时间传递。
所述的双向光电光中继单元包括2×2光开关、光电转换模块、信号处理与解码控制模块和电光转换模块。
所述2×2光开关的端口1和端口2分别与光纤链路的前向输入和后向输入相连，端口3和光电转换模块相连，端口4与电光转换模块相连；光电转换模块将电信号输入到信号处理与解码控制模块；在信号处理与解码控制模块的控制信号控制下，2×2光开关将光纤链路输入端口1的前向光信号，切换到端口3，输出给光电转换模块，经电光转换模块的电光转换后经端口4输出到端口2；在信号处理与解码控制模块的控制信号的控制下，2×2光开关将光纤链路输入端口2的后向光信号，切换到端口3，输出给光电转换模块，经电光转换模块的电光转换后经端口4输出到端口1。
所述的光电转换模块将来自2×2光开关端口3的光信号转换成电信号后输入到电光转换模块和信号处理与解码控制模块。
所述的信号处理与解码控制模块对电信号中的时间码进行解码，提取定时信号，并根据此定时信号向2×2光开关输出状态控制信号。
所述的电光转换模块将来自光电转换模块的电信号转换为光信号，并输出到2×2光开关的端口4。
所述2×2光开关初始状态为前向导通状态。
所述2×2光开关的前向导通状态是指端口1与端口3相连，端口2与端口4相连，后向导通状态是指端口1与端口4相连，端口2与端口3相连。
所述的中间时间传递单元包括2×2光开关、光电转换模块、信号处理与解码控制模块、时间间隔测量模块和电光转换模块。
所述2×2光开关的端口1和端口2分别与光纤链路的前向输入和后向输入相连，端口3和光电转换模块相连，端口4和电光转换模块相连；光电转换模块将电信号输入到信号处理与解码控制模块；在信号处理与解码控制模块的控制信号控制下，2×2光开关将光纤链路输入端口1的前向光信号，切换到端口3，输出给光电转换模块，经电光转换模块电光转换后经端口4输出到端口2；在信号处理与解码控制模块的控制信号的控制下，2×2光开关将光纤链路输入端口2的后向光信号，切换到端口3，输出给光电转换模块，经电光转换模块电光转换后经端口4输出到端口1。
所述的光电转换模块将来自2×2光开关端口3的光信号转换成电信号后输入到电光转换模块和信号处理与解码控制模块。
所述的信号处理与解码控制模块对电信号中的时间码进行解码，提取定时信号，并根据此定时信号向2×2光开关输出状态控制信号，同时将定时信号输出给时间间隔测量模块，并将时间信息输出。
所述的时间间隔测量模块接收信号处理与解码控制模块输入的前向和后向定时信号并测量前向和后向定时信号的时间间隔。
所述的电光转换模块将来自光电转换模块的电信号转换为光信号，并输出到2×2光开关的端口4。
所述2×2光开关初始状态为前向导通状态。
所述2×2光开关的前向导通状态是指端口1与端口3相连，端口2与端口4相连，后向导通状态是指端口1与端口4相连，端口2与端口3相连。
所述的双向光电光中继单元和所述的中间时间传递单元中2×2光开关的控制方法如下：
启动后，2×2光开关的初始状态为前向导通状态；
前向传输的光信号经光电转换模块后分为两路。一路经电光转换模块进行电光转换之后输出到2×2光开关，由2×2光开关输出经光纤传输给下一单元；另一路经信号处理与解码控制模块进行前向定时信号的识别，记录识别出前向定时信号的时刻tf，并根据识别出前向定时信号的时刻tf，确定下一次将2×2光开关设置为后向导通状态的时刻为tb2＝tf+tc和前向导通状态的时刻为tf2＝tf+t-ts2，其中t为被传递定时信号的周期，tc为传递的时间码长度，ts2为2×2光开关的切换时间；在每收到一个新的时间码后更新tf的值并存储时刻tf2、tb2的值。；
在被传递定时信号的一个周期t内，在tf2时刻，2×2光开关设置为前向导通状态；在tb2时刻，2×2光开关设置为后向导通状态；
上述光纤时间传递系统的时间传递方法，该方法有两种工作模式：
模式一，小容量静态时间传递模式，
模式二，大容量动态时间传递模式。
该方法工作在模式一时，包括下列步骤：
(1)系统启动前，对各从时间传递单元进行编号并分配地址信息，计算各从时间传递单元的定时信号延迟时间tdi＝(2tm+δt)×i，i为从时间传递单元的编号，tm为光分配网络中最大的主时间传递单元与从时间传递单元传输时延(测量得到)，δt为保证系统稳定可靠工作设置的冗余值；
(2)当主时间传递单元检测到主钟输入的定时信号时，启动光信号发送，通过光纤链路向光分配网络广播包含主钟定时信号以及控制与状态信息的时间码的光信号，发送完成后关闭光信号发送；
(3)在每条光纤链路中，双向光电光中继单元对到达的前向光信号进行光电光中继；双向光放大单元对到达的前向光信号进行光放大；
(4)中间时间传递单元从接收到的时间码中提取出前向定时信号以及对到达的前向光信号进行光电光中继；
(5)第i从时间传递单元对来自主时间传递单元的时间码进行解码提取出定时信号，将解码出的定时信号延迟时间tdi后将延迟后的定时信号以及第i从时间传递单元地址信息编码到时间码中，并调制到与前向传输相同的光波长上，反向发送到同一光纤链路，发送完成后关闭光信号发送；
(6)在每条链路中，双向光电光中继单元对到达的后向光信号进行光电光中继；双向光放大单元对到达的后向光信号进行光放大；
(7)中间时间传递单元从接收到的时间码中提取出后向定时信号和从时间传递单元地址信息，测量接收到的前向定时信号与来自各从时间传递单元的后向定时信号的时间间隔tm，将各从时间传递单元地址信息及测得的对应时间间隔tm进行保存，同时对到达的后向光信号进行光电光中继；
(8)主时间传递单元接收来自各从时间传递单元的时间码，并从时间码中解码得到各从时间传递单元的后向定时信号和地址信息；测量主钟的定时信号与解码得到的各定时信号的时间间隔tab；将各从时间传递单元地址信息及对应测得的时间间隔tab进行保存；
(9)当主时间传递单元检测到主钟输入的定时信号时，通过光纤链路向光分配网络广播发送携带主钟定时信号、保存的各从时间传递单元地址信息及对应测得的时间间隔、控制与状态信息的时间码，发送完成后关闭光信号发送；
(10)在每条链路中，双向光电光中继单元对到达的前向光信号进行光电光中继；双向光放大单元对到达的前向光信号进行光放大；
(11)中间时间传递单元从接收到的时间码中提取出前向定时信号、携带的各从时间传递单元地址信息和主时间传递单元测得的各时间间隔tab，将地址信息及对应的时间间隔进行保存，同时对到达的前向光信号进行光电光中继；中间时间传递单元根据保存的地址信息对应的时间间隔tab和tm计算接收到的前向定时信号与主钟的钟差：
其中，
(12)第i从时间传递单元对来自主时间传递单元的时间码进行解码，提取出定时信号以及主时间传递单元测得的对应第i从时间传递单元的时间间隔tab，将解码出的定时信号延迟时间tdi后将延迟后的定时信号以及第i从时间传递单元地址信息编码到时间码中，并调制到与前向传输相同的光波长上，反向发送到同一光纤链路，发送完成后关闭光信号发送；同时第i从时间传递单元计算接收到的定时信号与主钟定时信号的钟差：
其中
(13)返回步骤(6)，检测到主时间传递单元停止工作后进入步骤(14)
(14)结束
该方法工作在模式一时，根据时间传递应用需求，系统可进行添加删除从时间传递单元操作。
当系统中添加从时间传递单元时(记为第k+1从时间传递单元)，第k+1从时间传递单元从接收到的时间码中提取出定时信号，同时，将接收到的定时信号延迟时间td(k+1)＝(2tm+δt)×(k+1)后，启动光信号发送,将延迟后的定时信号以及第k+1从时间传递单元地址信息编码到时间码中，并调制到与前向传输相同的光波长上，反向发送到同一光纤链路，发送完成后关闭光信号发送。然后重复步骤：(6)——(12)
当系统中删除从时间传递单元时，在连续几个测量周期内，主时间传递单元从接收到时间码中得不到删除从时间传递单元的后向定时信号和地址信息则判别该从时间传递单元已从本系统删除，删除本地保存的该从时间传递单元的信息。
该方法工作在模式二时，包括下列步骤：
(1)系统启动前，主时间传递单元设置从时间传递单元识别窗口t0和各从时间传递单元比对窗口起始值t及比对窗口宽度δt，将识别窗口t0、比对窗口起始值t及比对窗口宽度δt的值进行保存；
(2)当主时间传递单元检测到主钟输入的定时信号时，启动光信号发送，通过光纤链路向光分配网络广播包含主钟定时信号以及控制与状态信息的时间码，发送完成后关闭光信号发送。
(3)在每条链路中，双向光电光中继单元对到达的前向光信号进行光电光中继；双向光放大单元对到达的前向光信号进行光放大；
(4)中间时间传递单元从接收到的时间码中提取出前向定时信号以及对到达的前向光信号进行光电光中继。
(5)各从时间传递单元对来自主时间传递单元的时间码进行解码提取出定时信号，将解码出的定时信号随机延迟时间td＝τc×n后，将延迟后的定时信号以及本单元地址信息编码到时间码中，并调制到与前向传输相同的光波长上，反向发送到同一光纤链路，发送完成后关闭光信号发送；其中，τe为传递的时间码长度，n为不大于(t0-2tabm)/τc的随机整数，tabm为光分配网络中最大的单向链路传输时延(测量得到)。
(6)在每条链路中，双向光电光中继单元对到达的后向光信号进行光电光中继；双向光放大单元对到达的后向光信号进行光放大；
(7)中间时间传递单元从接收到的时间码中提取出后向定时信号和从时间传递单元地址信息，测量接收到的前向定时信号与来自各从时间传递单元的后向定时信号的时间间隔tm，将各从时间传递单元地址信息及测得的对应时间间隔tm进行保存，同时对到达的后向光信号进行光电光中继。
(8)主时间传递单元对成功接收的从时间传递单元时间码进行解码，得到来自从时间传递单元的后向定时信号和地址信息；测量主钟的定时信号与解码得到的各定时信号的时间间隔tab；将各从时间传递单元地址信息及对应测得的时间间隔tab进行保存；主时间传递单元根据分配的各从时间传递单元比对窗口t计算已经保存地址信息的从时间传递单元对应定时信号的时延调整量δτ＝t-tab,并将时延调整量进行保存。
(9)当主时间传递单元检测到主钟输入的定时信号时，通过光纤链路向光分配网络广播发送携带主钟定时信号、本地保存的从时间传递单元地址信息及对应测得的时间间隔和时延调整量、控制与状态信息的时间码，发送完成后关闭光信号发送；
(10)在每条链路中，双向光电光中继单元对到达的前向光信号进行光电光中继；双向光放大单元对到达的前向光信号进行光放大；
(11)中间时间传递单元从接收到的时间码中提取出前向定时信号、携带的各从时间传递单元地址信息和主时间传递单元测得的各时间间隔tab，将地址信息及对应的时间间隔进行保存，同时对到达的前向光信号进行光电光中继；若某从时间传递单元的地址信息在前向和后向传输中均被保存，则中间时间传递单元根据该地址信息对应的时间间隔tab和tm计算接收到的前向定时信号与主钟的钟差：
其中
(12)各从时间传递单元对来自主时间传递单元的时间码进行解码。若接收到的时间码中不含有本从时间传递单元地址信息，则将解码出的定时信号随机延迟时间td＝τc×n，将延迟后的定时信号以及本单元地址信息编码到时间码中，并调制到与前向传输相同的光波长上，反向发送到同一光纤链路，发送完成后关闭光信号发送；若接收到的时间码中包含有本从时间传递单元地址信息，提取本从时间传递单元对应的定时信息时延调整量δτ、以及主时间传递单元测得的时间间隔tab、控制与状态信息，将接收到的定时信号延迟时间td+δτ，将延迟后的定时信号以及本单元地址信息编码到时间码中，并调制到与前向传输相同的光波长上，反向发送到同一光纤链路，发送完成后关闭光信号发送。同时含有地址信息的从时间传递单元计算接收到的定时信号与主钟定时信号的钟差：
其中
(13)在每条链路中，光电光中继单元对到达的后向光信号进行光电光中继；双向光放大单元对到达的后向光信号进行光放大；
(14)中间时间传递单元从接收到的时间码中提取出后向定时信号和从时间传递单元地址信息，测量接收到的前向定时信号与来自各从时间传递单元的后向定时信号的时间间隔tm，将各从时间传递单元地址信息及对应测得的时间间隔tm进行保存，同时对到达的后向光信号进行光电光中继。
(15)主时间传递单元对成功接收的从时间传递单元时间码进行解码，得到来自从时间传递单元的后向定时信号和地址信息；测量主钟的定时信号与解码得到的各定时信号的时间间隔tab；若本地已经保存该从时间传递单元地址信息，则更新该从时间传递单元对应时间间隔tab，同时比较tab与该从时间传递单元对应时隙t的大小，若满足t-δt≤tab≤t+δt+δt，则该从时间传递单元时延调整量δt的值保持不变；若不满足t-δt≤tab≤t+δt+δt，则重新计算该从时间传递单元时延调整量的值δτ＝t-tab,并更新时延调整量的值，其中δt为系统允许的从时间传递单元定时信号偏移比对窗口的最大值。若本地未保存该从时间传递单元地址信息，则认为识别到新的从时间传递单元，将该从时间传递单元地址信息及对应的时间间隔tab进行保存，并根据设置的比对窗口t计算该地址信息对应从时间传递单元定时信号的时延调整量δτ＝t-tab,并将时延调整量进行保存。若已经保存的从时间传递单元地址信息在收到的地址信息中不包含，则认为对应该地址信息的从时间传递单元从系统中删除，将该从时间传递单元对应地址信息、时间间隔tab及定时信号时延调整量δτ进行删除。
(16)返回步骤(9)，检测到主时间传递单元停止工作后进入步骤(17)
(17)结束
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明以成熟的技术为基础，让双向时间信号通过同一光纤链路来最大程度地保证双向时延对称；通过专用双向光放大器有效扩展时间传递距离与范围，并最大程度保证双向光放大对称性；通过光-电-光过程有效避免瑞利散射等噪声的多次光放大对光纤时间传递稳定度的影响；通过无源光分路以及从时间传递单元时分复用来实现分布式时间传递。
附图说明
图1是本发明高精度大范围光纤时间传递系统实施例结构示意图；
图2是本发明具体实施例双向光电光中继单元结构示意图；
图3是本发明具体实施例中间时间传递单元结构示意图；
图4是本发明具体实施例模式一工作时序图；
图5是本发明具体实施例中间时间传递单元从接收到的时间码中提取出后向定时信号和从时间传递单元地址信息示意图；
图6是本发明具体实施例模式二工作时序图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明的一个具体实施例子。本实施例给出了本发明的详细实施方式和具体的工作流程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例，高精度大范围光纤时间传递系统(如图1所示)包括：主钟1-1、主时间传递单元1-2、若干光分/合路器1-5、若干双向光电光中继单元1-6、若干中间时间传递单元1-7、若干双向光放大单元1-8和若干从时间传递单元1-4；若干光分/合路器1-5、若干双向光电光中继单元1-6、若干中间时间传递单元1-7、若干双向光放大单元1-8组成光分配网络1-3。每个双向光电光中继单元1-6对前向和后向的光信号进行光电光中继，每个双向光放大单元1-8对前向和后向的光信号进行光放大；其中主时间传递单元1-2与主钟1-1相连，同时与光分配网络1-3的合路端连接；各从时间传递单元1-4与光分配网络1-3的分路端连接；双向光放大单元1-8采用包含2×2光开关和单向放大器的双向放大器[参见吴龟灵；张浩；陈建平，“高精度光纤时间传递双向光放大方法与装置，”申请号：cn201610073321.3,2016.6]。主时间传递单元1-2和从时间传递单元1-4分别采用我们已申请专利中的第一光纤时间传递单元和第二光纤时间传递单元[参见吴龟灵；张浩；陈建平，“高精度长距离分布式光纤时间传递方法与系统，”申请号：cn201610781482.8,2016.8]。从主时间传递单元1-2到从时间传递单元1-4的传输方向为前向；从从时间传递单元1-4到主时间传递单元1-2的传输方向为后向。传递的定时信号为1pps，时间码长度约为6us。实施例中双向光电光中继单元1-6和中间时间传递单元1-7内2×2光开关采用切换时间为1ms的2×2机械光开关。
双向光电光中继单元(如图2所示)包括2×2光开关2-1、光电转换模块2-2、信号处理与解码控制模块2-3、电光转换模块2-4和。2×2光开关2-1的端口1和端口2分别与光纤链路的前向输入和后向输入相连，端口3和光电转换模块2-2相连，端口4和电光转换模块2-4相连；光电转换模块2-2将电信号输入到信号处理与解码控制模块2-3；在信号处理与解码控制模块的控制信号控制下2-3，2×2光开关2-1将光纤链路输入端口1的前向光信号，切换到端口3，输出给光电转换模块2-2，经电光转换模块2-4的电光转换后经端口4输出到端口2；在信号处理与解码控制模块2-3的控制信号的控制下，2×2光开关2-1将光纤链路输入端口2的后向光信号，切换到端口3，输出给光电转换模块2-2，经电光转换模块2-4的电光转换后经端口4输出到端口1。光电转换模块2-2将来自2×2光开关2-1端口3的光信号转换成电信号后输入到电光转换模块2-2和信号处理与解码控制模块2-3。信号处理与解码控制模块2-3对电信号中的时间码进行解码，提取定时信号，并根据此定时信号向2×2光开关2-1输出状态控制信号。电光转换模块2-4将来自光电转换模块2-2的电信号转换为光信号，并输出到2×2光开关2-1端口4。2×2光开关2-1初始状态为前向导通状态。2×2光开关2-1的前向导通状态是指端口1与端口3相连，端口2与端口4相连，后向导通状态是指端口1与端口4相连，端口2与端口3相连。
中间时间传递单元(如图3所示)包括2×2光开关3-1、光电转换模块3-2、信号处理与解码控制模块3-3、时间间隔测量模块3-4和电光转换模块3-5。2×2光开关3-1的端口1和端口2分别与光纤链路的前向输入和后向输入相连，端口3和光电转换模块3-2相连，端口4和电光转换模块3-5相连；光电转换模块3-2将电信号输入到信号处理与解码控制模块3-3；在信号处理与解码控制模块3-3的控制信号控制下，2×2光开关3-1将光纤链路输入端口1的前向光信号，切换到端口3，输出给光电转换模块3-2，经电光转换模块3-5电光转换后经端口4输出到端口2；在信号处理与解码控制模块3-3的控制信号的控制下，2×2光开关3-1将光纤链路输入端口2的后向光信号，切换到端口3，输出给光电转换模块3-2，经电光转换模块3-5电光转换后经端口4输出到端口1。光电转换模块3-2将来自2×2光开关3-1端口3的光信号转换成电信号后输入到电光转换模块3-5和信号处理与解码控制模块3-3。信号处理与解码控制模块3-3对电信号中的时间码进行解码，提取定时信号，并根据此定时信号向2×2光开关3-1输出状态控制信号，同时将定时信号输出给时间间隔测量模块3-4，并将时间信息输出。时间间隔测量模块3-4接收信号处理与解码控制模块3-3输入的前向和后向定时信号并测量前向和后向定时信号的时间间隔。电光转换模块3-5将来自光电转换模块3-2的电信号转换为光信号，2×2光开关3-1端口4。2×2光开关3-1初始状态为前向导通状态。2×2光开关3-1的前向导通状态是指端口1与端口3相连，端口2与端口4相连，后向导通状态是指端口1与端口4相连，端口2与端口3相连。
本实施例中的双向光电光中继单元和中间时间传递单元中2×2光开关的控制方法如下：
启动后，2×2光开关的初始状态为前向导通状态；
前向传输的光信号经光电转换模块后分为两路。一路经电光转换模块进行电光转换之后，输出到2×2光开关，由2×2光开关输出经光纤传输给下一单元；另一路经信号处理与解码控制模块进行前向定时信号的识别，记录识别出前向1pps定时信号的时刻tf，并根据识别出前向1pps定时信号的时刻tf确定下一次将2×2光开关设置为后向导通状态的时刻为tb2＝tf+0.000006和前向导通状态的时刻为tf2＝tf+0.999；在每收到一个新的时间码后更新tf的值并存储时刻tf2、tb2的值；
在被传递定时信号的一个周期t内，在tf2时刻，2×2光开关设置为前向导通状态；在tb2时刻，2×2光开关设置为后向导通状态；
本实施例光纤时间传递系统的时间传递方法工作在模式一时(如图4所示)，包括下列步骤：
(1)系统启动前，对各从时间传递单元进行编号并分配地址信息，计算各从时间传递单元的定时信号延迟时间，tdi＝0.011×i，i为从时间传递单元的编号，其中测量得光分配网络中最大的主时间传递单元与从时间传递单元传输时延约为5ms，保证系统稳定可靠工作的冗余值设定为1ms。
(2)当主时间传递单元检测到主钟输入的定时信号时，启动光信号发送，向光分配网络广播包含主钟定时信号以及控制与状态信息的时间码的光信号，发送完成后关闭光信号发送。
(3)在每条链路中，双向光电光中继单元对到达的前向光信号进行光电光中继；双向光放大单元对到达的前向光信号进行光放大；
(4)中间时间传递单元从接收到的时间码中提取出前向定时信号以及对到达的前向光信号进行光电光中继。
(5)如图4所示，第i从时间传递单元对来自主时间传递单元的时间码进行解码提取出定时信号，将解码出的定时信号延迟时间tdi后将延迟后的定时信号以及第i从时间传递单元地址信息编码到时间码中，并调制到与前向传输相同的光波长上，反向发送到同一光纤链路，发送完成后关闭光信号发送；
(6)在每条链路中，双向光电光中继单元对到达的后向光信号进行光电光中继；双向光放大单元对到达的后向光信号进行光放大；
(7)如图5所示，中间时间传递单元从接收到的时间码中提取出后向定时信号和从时间传递单元地址信息，测量接收到的前向定时信号与来自各从时间传递单元的后向定时信号的时间间隔tm，将各从时间传递单元地址信息及测得的对应时间间隔tm进行保存，同时对到达的后向光信号进行光电光中继。
(8)主时间传递单元接收来自各从时间传递单元的时间码，并从时间码中解码得到各从时间传递单元的后向定时信号和地址信息；测量主钟的定时信号与解码得到的各定时信号的时间间隔tab；将地址信息及对应测得的时间间隔tab进行保存；
(9)当主时间传递单元检测到主钟输入的定时信号时，通过光分配网络广播发送携带主钟定时信号、本地保存的从时间传递单元地址信息及对应测得的时间间隔、控制与状态信息的时间码，发送完成后关闭光信号发送；
(10)在每条链路中，双向光电光中继单元对到达的前向光信号进行光电光中继；双向光放大单元对到达的前向光信号进行光放大；
(11)中间时间传递单元从接收到的时间码中提取出前向定时信号、携带的各从时间传递单元地址信息和主时间传递单元测得的各时间间隔tab，将地址信息及对应的时间间隔进行保存，同时对到达的前向光信号进行光电光中继；中间时间传递单元根据地址信息对应的时间间隔tab和tm计算接收到的前向定时信号与主钟的钟差：
其中
(12)第i从时间传递单元对来自主时间传递单元的时间码进行解码，提取出定时信号以及主时间传递单元测得的对应本从时间传递单元的时间间隔tab，将解码出的定时信号延迟时间tdi后将延迟后的定时信号以及本单元地址信息编码到时间码中，并调制到与前向传输相同的光波长上，反向发送到同一光纤链路，发送完成后关闭光信号发送；同时第i从时间传递单元计算接收到的定时信号与主钟定时信号的钟差：
其中
(13)重复步骤(6)——(12)，直至主时间传递单元停止工作后进入步骤(14)
(14)结束
本实施例中的大范围光纤时间传递系统，当系统中添加从时间传递单元时(记为第k+1从时间传递单元)，第k+1从时间传递单元从接收到的时间码中提取出定时信号，同时，将接收到的定时信号延迟时间td(k+1)＝0.011×(k+1)后，启动光信号发送,将延迟后的定时信号以及第k+1从时间传递单元地址信息编码到时间码中，并调制到与前向传输相同的光波长上，反向发送到同一光纤链路，发送完成后关闭光信号发送。然后重复步骤：(6)——(13)
本实施例中的大范围光纤时间传递系统，当系统中删除从时间传递单元时，在连续几个测量周期内，主时间传递单元从接收到时间码中得不到该从时间传递单元的后向定时信号和地址信息则判别该从时间传递单元已从本系统删除，删除本地保存的该从时间传递单元的信息。
本实施例光纤时间传递系统的时间传递方法工作在模式二时(如图6所示)，包括下列步骤：
(1)系统启动前，主时间传递单元设置从时间传递单元识别窗口0.05和各从时间传递单元比对窗口起始值t＝0.05+i×0.0001及比对窗口宽度0.0001，将识别窗口0.05、比对窗口起始值t及比对窗口宽度0.0001的值进行保存。
(2)当主时间传递单元检测到主钟输入的定时信号时，启动光信号发送，通过光纤链路向光分配网络广播包含主钟定时信号以及控制与状态信息的时间码，发送完成后关闭光信号发送。
(3)在每条链路中，双向光电光中继单元对到达的前向光信号进行光电光中继；双向光放大单元对到达的前向光信号进行光放大；
(4)中间时间传递单元从接收到的时间码中提取出前向定时信号以及对到达的前向光信号进行光电光中继。
(5)各从时间传递单元对来自主时间传递单元的时间码进行解码提取出定时信号，将解码出的定时信号随机延迟时间td＝0.000006×n后将延迟后的定时信号以及本单元地址信息编码到时间码中，并调制到与前向传输相同的光波长上，反向发送到同一光纤链路，发送完成后关闭光信号发送；其中n为不大于100的随机整数。
(6)在每条链路中，双向光电光中继单元对到达的后向光信号进行光电光中继；双向光放大单元对到达的后向光信号进行光放大；
(7)中间时间传递单元从接收到的时间码中提取出后向定时信号和从时间传递单元地址信息，测量接收到的前向定时信号与来自各从时间传递单元的后向定时信号的时间间隔tm，将各从时间传递单元地址信息及测得的对应时间间隔tm进行保存，同时对到达的后向光信号进行光电光中继。
(8)主时间传递单元对成功接收的从时间传递单元时间码进行解码，得到来自从时间传递单元的后向定时信号和地址信息；测量主钟的定时信号与解码得到的各定时信号的时间间隔tab；将地址信息及对应测得的时间间隔tab进行保存；主时间传递单元根据分配的各从节点时间传递单元比对窗口t计算已经保存地址信息的从时间传递单元对应定时信号的时延调整量δτ＝t-tab,并将时延调整量进行保存。
(9)当主时间传递单元检测到主钟输入的定时信号时，通过光分配网络广播发送携带主钟定时信号、本地保存的从时间传递单元地址信息及对应测得的时间间隔和时延调整量、控制与状态信息的时间码，发送完成后关闭光信号发送；
(10)在每条链路中，双向光电光中继单元对到达的前向光信号进行光电光中继；双向光放大单元对到达的前向光信号进行光放大；
(11)如图5所示，中间时间传递单元从接收到的时间码中提取出前向定时信号、携带的各从时间传递单元地址信息和主时间传递单元测得的各时间间隔tab，将地址信息及对应的时间间隔进行保存，同时对到达的前向光信号进行光电光中继；若某从时间传递单元的地址信息在前向和后向传输中均被保存，则中间时间传递单元根据保存的地址信息对应的时间间隔tab和tm计算接收到的前向定时信号与主钟的钟差：
其中
(12)各从时间传递单元对来自主时间传递单元的时间码进行解码。若接收到的时间码中不含有本从时间传递单元地址信息，则将解码出的定时信号随机延迟时间td＝0.000006×n，将延迟后的定时信号以及本单元地址信息编码到时间码中，并调制到与前向传输相同的光波长上，反向发送到同一光纤链路，发送完成后关闭光信号发送；若接收到的时间码中包含有本从时间传递单元地址信息，提取本从时间传递单元对应的定时信息时延调整量δτ、以及主时间传递单元测得的时间间隔tab、控制与状态信息，将接收到的定时信号延迟时间td+δτ，将延迟后的定时信号以及本单元地址信息编码到时间码中，并调制到与前向传输相同的光波长上，反向发送到同一光纤链路，发送完成后关闭光信号发送。同时含有地址信息的从时间传递单元计算接收到的定时信号与主钟定时信号的钟差：
其中
(13)在每条链路中，光电光中继单元对到达的后向光信号进行光电光中继；双向光放大单元对到达的后向光信号进行光放大；
(14)中间时间传递单元从接收到的时间码中提取出后向定时信号和从时间传递单元地址信息，测量接收到的前向定时信号与来自各从时间传递单元的后向定时信号的时间间隔tm，将各从时间传递单元地址信息及测得对应的时间间隔tm进行保存，同时对到达的后向光信号进行光电光中继。
(15)主时间传递单元对成功接收的从时间传递单元时间码进行解码，得到来自从时间传递单元的后向定时信号和地址信息；测量主钟的定时信号与解码得到的各定时信号的时间间隔tab；若本地已经保存该从时间传递单元地址信息，则更新该从时间传递单元对应时间间隔tab，同时比较tab与该从时间传递单元对应时隙t＝0.05+i×0.0001的大小，若满足t-0.00003≤tab≤t+0.00013，则该从时间传递单元时延调整量δt的值保持不变；若不满足t-0.00003≤tab≤t+0.00013，则重新计算该从时间传递单元时延调整量的值δτ＝t-tab,并更新时延调整量的值。若本地未保存该从时间传递单元地址信息，则认为识别到新的从时间传递单元，将该从时间传递单元地址信息及对应的时间间隔tab进行保存，并根据设置的比对窗口t计算该地址信息对应从时间传递单元定时信号的时延调整量δτ＝t-tab,并将时延调整量进行保存。若本地已经保存的从时间传递单元地址信息在收到的地址信息中不包含，则认为对应该地址信息的从时间传递单元从系统中删除，将该从时间传递单元对应地址信息、时间间隔tab及定时信号时延调整量δτ进行删除
(16)重复步骤(9)——(15)，直至主时间传递单元停止工作后进入步骤(17)
(17)结束。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！