一种量子网络中的时间同步方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于量子通信领域，具体设及一种量子网络中的时间同步方法。
【背景技术】
[0002] 随着科技的发展，时间测量的精度不断提高，高精度时间频率的应用变得十分重 要。而高精度时间频率的应用离不开高精度时间同步技术。随着高精度时间同步技术在基 础科研、导航定位、电力、通信W及现代国防等方面的广泛应用，对时间同步技术的精度要 求也越来越高。
[0003] 然而目前网络上广泛应用的网络时间协议NTPWetworkTimeProtocol)授时精 度并不十分理想。例如，近年来出现的一种基于时间戳的时间同步方法，中国发明专利申请
【发明内容】
[0004] 针对NTP协议中由于网络延迟不确定性和应用层到物理层传输时间的不确定性 造成的时间同步精度难W提高的问题，本发明基于量子通信本身的特性，提供一种量子网 络中使用NTP协议时间同步原理的时间同步方法，实现用户和服务器之间高精度的时间同 步。
[0005] 本发明一种量子网络中的时间同步方法，包括W下步骤
[0006] (1)用户通过量子网络直接或经中继站向服务器发射信号光子，并记录发射时间 Tl;
[0007] (2)所述的服务器接收到用户发送的信号光子，并记录接收时间T2;
[0008] (3)所述的服务器通过量子网络原路返回向用户发射信号光子，并记录发射时间 T3 ；
[0009] (4)用户接收到所述的服务器发送的信号光子，并记录接收时间T4;
[0010] (5)所述的服务器通过经典网络把T2和T3的数值发送给用户；
[0011] (6)信号光子从所述的服务器到用户时经过中继站的总时延记为Atl;
[0012] (7)信号光子从用户到所述的服务器时经过中继站的总时延记为At2;
[0013] (8)所述的中继站通过经典网络把Atl和At2的数值发送给用户；
[0014] (9)将用户与所述的服务器之间的所述的中继站的数目记为N，N>0;将用户与所 述的服务器的时间差记为t，信号光子从用户到所述的服务器路径上消耗的时间记为5 1， 得到公式T2 =Tl+t+Atl+5 1 ;信号光子从所述的服务器到用户路径上消耗的时间记为 52，T4 =T3-t+At2+S2;其中由于路径相同，51= 52;根据计算得到用户与所述的服 务器的时间差
[0015] 采用W上结构后，本发明与现有技术相比，具有W下优点：
[0016] 本发明一种量子网络中的时间同步方法由于用户和服务器记录的是光子发射和 接收的时间，运在经典网络中相当于在物理层加盖时间戳，运就消除了计算机处理和协议 封装（解封）开销等不可具体量化的时延，提高了时间同步的精度。通过记录中继站的时 延消除了信号光子经过中继站时的时延不确定性，从而使用户通过量子网络经所述的中继 站向所述的服务器发射的信号光子与所述的服务器经所述的中继站向用户发射的信号光 子在来回路径上消耗的时间相同，提高了时间同步的精度。
[0017] 用户通过量子网络向服务器发射信号光子并记录发射时间Tl,服务器接收到信号 光子并记录接收时间T2 ;然后服务器向用户发射信号光子并记录发射时间T3,用户接收到 信号光子并记录接收时间T4,同时服务器通过经典网络把T2和T3的数值发送给用户，运里 Tl和T4是基于用户时间基准得到的时间，T2和T3是基于服务器时间基准得到的时间。 [001引作为进一步地，所述的中继站的数目N=0,Atl=0,At2=0,用户与所述的服 务器的时间差计算为
。没有中继站的情况下，用户与所述的服务器直接相 连，无需考虑经过中继站的总时延，通过运些数值用户可W计算时间差用户与所述的服务 器的时间差计算为
；并与服务器进行时间同步。
[0019] 作为进一步地，所述的中继站的数目N= 1，用户通过量子网络经所述的中继站向 所述的服务器发射信号光子，记所述的中继站接收信号光子并记录接收时间ttl，记所述 的中继站发射信号光子并记录发射时间tt2,则Atl= ;所述的服务器通过量子 网络经所述的中继站向用户发射信号光子，设所述的中继站接收信号光子并记录接收时间tt3,而所述的中继站发射信号光子并记录发射时间tt4,则At2 =tt4-tt3,用户与所述的 服务器的时间差；
。由于在经过中继站时会有一定的时延，所W需要 对没有中继站的情况进行一定的修正，运里引入两个量Atl和At2,分别代表信号光子从 用户到服务器时经过中继站的时延和从服务器到用户时经过中继站的时延，用户通过量子 网络经所述的中继站向所述的服务器发射信号光子，记所述的中继站接收信号光子并记录 接收时间ttl，记所述的中继站发射信号光子并记录发射时间tt2,则Atl= ;所 述的服务器通过量子网络经所述的中继站向用户发射信号光子，设所述的中继站接收信号 光子并记录接收时间tt3,而所述的中继站发射信号光子并记录发射时间tt4,则At2 = tt4-tt3。T1、T2、T3和T4记录与无中继站时一致，运里Tl和T4是基于用户时间基准得到 的时间，T2和T3是基于服务器时间基准得到的时间，Atl和At2是基于中继站时间基准 得到的时间，通过运些数值用户可W计算时间差
，并与服务器进行 时间同步。
[0020] 作为进一步地，所述的中继站的数目N> 1，Atl为信号光子从所述的服务器到用 户时经过中继站的时延的累加，At2为信号光子从所述的服务器到用户时经过的所有的中 继站的时延的累加，用户与所述的服务器的时间差
所述的中继站 的数目N> 1，需要对中继站的时延Atl和At2进行修正，Atl和At2变为所有中继站 时延的累加，每个中继站把各自的时延通过经典网络发送给用户，用户对此进行累加得到 信号光子从用户到服务器时经过中继站的时延总量Atl和信号光子从服务器到用户时经 过中继站时延总量At2,其他计算方式与一个中继站时一致，得到用户与所述的服务器的 时间差
；，并与服务器进行时间同步。
【附图说明】
[0021] 图1为中继站的个数N= 0时的时间同步过程图。
[0022] 图2为中继站的个数N= 1时的时间同步过程图。
[0023] 图3为中继站的个数N> 1时的时间同步过程图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[00巧]本发明包括W下步骤
[0026] (1)用户通过量子网络直接或经中继站向服务器发射信号光子，并记录发射时间 了1 ;
[0027] 似所述的服务器接收到用户发送的信号光子，并记录接收时间T2;
[0028] (3)所述的服务器通过量子网络原路返回向用户发射信号光子，并记录发射时间 T3；
[0029] (4)用户接收到所述的服务器发送的信号光子，并记录接收时间T4;
[0030] (5)所述的服务器通过经典网络把T2和T3的数值发送给用户；
[0031] (6)信号光子从所述的服务器到用户时经过中继站的总时延记为Atl;
[0032] (7)信号光子从用户到所述的服务器时经过中继站的总时延记为At2;
[0033] 做所述的中继站通过经典网络把Atl和At2的数值发送给用户；
[0034] (9)将用户与所述的服务器之间的所述的中继站的数目记为N，N>0;将用户与所 述的服务器的时间差记为t，信号光子从用户到所述的服务器路径上消耗的时间记为5 1， 得到公式T2=Tl+t+Atl+5 1;信号光子从所述的服务器到用户路径上消耗的时间记为 52，T4 =T3-t+At2+S2;其中由于路径相同