一种基于sdh网络的时钟同步系统的制作方法
【专利说明】—种基于SDH网络的时钟同步系统
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及时间同步领域，具体是一种基于SDH网络的时钟同步系统。
【背景技术】
[0003]在电力系统中，电路通信调度网、电厂和变电站等场所都需要非常精确的时间同步控制。毫秒或微秒级的时间同步偏差会造成系统的中断，甚至电网的瘫痪，给客户和电力公司带来巨大的损失。因此，高精度的时间同步系统是保障各种电力通信畅通的必备条件。
[0004]目前世界上普遍使用的方法是通过时间同步系统接收GPS、北斗等卫星导航系统的UTC (世界标准时间)并应用到每个需要精确时钟信号的通讯设备，以实现各种通讯设备的时间同步。尽管GPS授时系统是目前最普遍使用的技术，但是其有以下缺点:(I)由于GPS是美国军方提供的全球卫星导航系统，受美国军方控制，没有保障；(2)天线维护费用高，需要防雷防水措施，在无线信号比较纷杂的城市和电力设备周边，易受到干扰；(3)城市里的特殊地理形态会使卫星接收视野受到限制，很难保证持续接收到足够的卫星信号。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种基于SDH网络的时钟同步系统。
[0006]实现本发明目的的技术解决方案为:一种基于SDH网络的时钟同步系统，时钟同步系统由主时钟设备、SDH网络与从时钟设备构成；
主时钟设备，其时间信号有四种来源，分别为GPS卫星导航、北斗卫星导航、铯钟以及取自SDH网络的恢复时间；其中GPS、北斗卫星导航提供世界标准时间作为时钟基准信号；取自SDH网络的恢复时间以SDH网络中提取的2.048MHz标准时钟作为高精度时钟源，以SDH网络中提取的时间或铯钟为初始时间，用时钟计时的方法来提供当前时间信息；主时钟设备通过概率最优化算法从四种时间信息中选取最佳时间信息，为整个时间同步网提供标准时间信号；
SDH网络，连接主时钟设备与从时钟设备，用于接收并发送主时钟设备提供的标准时间信号，通过时隙校准同步算法实现精确同步；同时，SDH网络向主时钟设备、从时钟设备提供恢复时钟，同时不影响系统的其他信息传输；
从时钟设备，其时间信号来源分别为接收SDH网络传送的主时钟设备时间信息、GPS卫星导航、北斗卫星导航、铯钟以及取自SDH网络的恢复时钟；从时钟设备优先选取接收SDH网络传送的主时钟设备标准时间信息，当此信息丢失时通过概率最优化算法从其他四种时间信息中选取最佳时间信息。
[0007]本发明与现有技术相比，其显著优点:通过SDH网络连接主时钟设备与从时钟设备，同时通过SDH网络提供恢复时钟，充分利用现有的通信资源；主时钟设备、从时钟设备都采用四种时间信息，并通过概率最优化算法来确定最优时钟源，极大的提高了时钟系统的稳定性和可靠性。
【附图说明】
[0008]图1为系统的总体结构图。
[0009]图2为概率最优化算法框图。
【具体实施方式】
[0010]基于SDH网络的时钟同步系统由主时钟设备、SDH网络与从时钟设备构成。
[0011]主时钟设备的时间信息有四种来源，分别为GPS卫星导航、北斗卫星导航、铯钟以及取自SDH网络的时间。其中GPS、北斗卫星导航提供世界标准时间作为时间基准信息；取自SDH网络的恢复时钟以SDH网络中提取的2.048MHz标准时钟作为高精度时钟源，铯钟及取自SDH网络的恢复时钟以系统中原有的时间信息为初始时间，用时钟计时的方法来提供当前时钟信息。主时钟设备通过概率最优化算法选取最佳时间信息，为整个时间同步网提供标准时间信息。概率最优化算法首先求四种来源的均值，然后用每种来源与均值求均方差，以均方差最小的时钟最为系统时钟输出，得到最优概率的时钟信号来源。
[0012]主时钟设备通过概率最优化算法选取最佳时钟源时，每隔一段时间便重复该算法过程，以防止干扰、电路拓扑结构变化所照成的时钟变化。
[0013]SDH网络，连接主时钟设备与从时钟设备，用于接收并发送主时钟设备提供的标准时间信息，通过时隙校准同步算法实现精确同步。同时，SDH网络向主、从时钟设备提供恢复时钟，同时不影响系统的其他信息传输。
[0014]在时隙校准时间同步算法中，从时钟设备和主时钟设备在SDH网络中的基本传输单元El的某个时隙bit位发送时间信息后开始计时，从时钟设备在收到主时钟发送的时间信息后，停止计时，并将计时信息再次发送给主时钟，系统根据计时差，重新调整发送时间，将标准时间加上单程时间差作为新的时间信息以校准从时钟的时间信息，实现时间同步。
[0015]从时钟设备其时间信号来源分别为接收SDH网络传送的主时钟设备标准信息、GPS、北斗卫星提供的标准时间信息、由铯钟以及取自SDH网络的恢复时钟计时的时间信息。从时钟设备优先选取接收SDH网络传送的主时钟设备标准信息作为最佳时间信息，当此信号丢失时可通过概率最优化算法从其他四种时间信息中选取最佳时间信息。
[0016]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0017]如图1所不，该系统由主时钟设备、SDH网络与从时钟设备构成。
[0018]主时钟设备，为整个时间同步网提供标准时间信号。如图1所示，由GPS卫星、北斗卫星提供的标准时间信息、由铯钟以及取自SDH网络的恢复时钟计时的时间信息作为主时钟设备时间信号的四种来源。四种来源通过概率最优化算法选取最佳时钟源，然后提供给主时钟设备。
[0019]如图2所示，概率最优化算法首先求四种来源的均值，然后用每种来源与均值求均方差，以均方差最小的时钟最为系统时钟输出，得到最优概率的时钟信号来源。
[0020]主时钟设备通过概率最优化算法选取最佳时钟源时，每隔一段时间便重复该算法过程，以防止干扰、电路拓扑结构变化所照成的时钟变化。
[0021]SDH网络，连接主时钟设备与从时钟设备，用于接收并发送主时钟设备提供的标准时间信号，且向主时钟设备提供恢复时钟，同时不影响系统的其他信息传输。
[0022]从时钟设备的时间信号来源分别为接收SDH网络传送的主时钟设备标准信号、GPS卫星、北斗卫星提供的标准时间信息、由铯钟或取自SDH网络的恢复时钟计时的时间信息。从时钟设备优先选取接收SDH网络传送的主时钟设备时间信息作为最佳时间信息，当此信号丢失时可通过概率最优化算法从其他四种时间信息中选取最佳时间信息。以均方差最小的时钟最为系统时钟输出，得到最优概率的时钟信号来源。
[0023]本发明所述时间同步系统为星型结构，即一同主时钟设备为同时多台从时钟设备提供授时服务，从时钟设备被称为二级时间服务器，二级时间服务器的同步精度有所下降，但是依然满足应用需求。
[0024]本发明充分利用现有的通信资源，能够实现精度在纳秒级的精确同步，并且通过概率最优化算法选取最佳时间信息，提高了时钟系统的稳定性和可靠性。
【主权项】
1.一种基于SDH网络的时钟同步系统，其特征在于:时钟同步系统由主时钟设备、SDH网络与从时钟设备构成； 主时钟设备，其时间信号有四种来源，分别为GPS卫星导航、北斗卫星导航、铯钟以及取自SDH网络的恢复时间；其中GPS、北斗卫星导航提供世界标准时间作为时钟基准信号；取自SDH网络的恢复时间以SDH网络中提取的2.048MHz标准时钟作为高精度时钟源，以SDH网络中提取的时间或铯钟为初始时间，用时钟计时的方法来提供当前时间信息；主时钟设备通过概率最优化算法从四种时间信息中选取最佳时间信息，为整个时间同步网提供标准时间信号； SDH网络，连接主时钟设备与从时钟设备，用于接收并发送主时钟设备提供的标准时间信号，通过时隙校准同步算法实现精确同步；同时，SDH网络向主时钟设备、从时钟设备提供恢复时钟，同时不影响系统的其他信息传输； 从时钟设备，其时间信号来源分别为接收SDH网络传送的主时钟设备时间信息、GPS卫星导航、北斗卫星导航、铯钟以及取自SDH网络的恢复时钟；从时钟设备优先选取接收SDH网络传送的主时钟设备标准时间信息，当此信息丢失时通过概率最优化算法从其他四种时间信息中选取最佳时间信息。2.根据权利要求1所述的基于SDH网络的时钟同步系统，其特征在于:所述时隙校准时间同步算法，从时钟设备和主时钟设备在SDH网络中的基本传输单元El的某个时隙bit位发送时间信息后开始计时，从时钟设备在收到主时钟发送的时间信息后，停止计时，并将计时信息再次发送给主时钟，主时钟系统根据两次计时差，求得单程传输时间差，重新调整发送时间，将标准时间加上单程时间差作为新的时间信息以校准从时钟的时间信息，实现时间同步。3.根据权利要求1所述的基于SDH网络的时钟同步系统，其特征在于:所述的概率最优化算法，首先求四种来源的均值，然后用每种来源与均值求均方差，以均方差最小的时钟最为系统时钟输出，得到最优概率的时钟信号来源。4.根据权利要求1所述的基于SDH网络的时钟同步系统，其特征在于:主时钟设备通过概率最优化算法选取最佳时钟源，每隔一段时间便重复该算法过程，以防止干扰、电路拓扑结构变化所造成的时钟变化。
【专利摘要】本发明公开了一种基于SDH网络的时钟同步系统，该系统主要包括主时钟设备、SDH网络与从时钟设备三个部分。主时钟设备的时间信号有四种来源，分别为GPS卫星提供的世界标准时间、北斗卫星提供的世界标准时间、由铯钟以及取自SDH网络的恢复时钟计时的时间信息，并通过概率最优化算法选取最佳时间信息；SDH网络连接主时钟设备与从时钟设备；从时钟设备既可采用主时钟设备提供标准时间信号，也可采用GPS或北斗卫星导航提供的世界标准时间作为时间信息。本发明充分利用现有的通信资源，能够实现精度在纳秒级的精确同步，并且通过概率最优化算法选取最佳时间信息，提高了时钟系统的稳定性和可靠性。
【IPC分类】H04J3/06
【公开号】CN105187150
【申请号】CN201510634519
【发明人】李洪涛, 沈强, 姜萍, 邓勇
【申请人】南京务本信息科技有限责任公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月30日