专利名称：一种基于同步数字系列光网络的高精度时间频率传递方法
技术领域：
本发明涉及一种基于同步数字系列(Synchronous Digital Hierarchy,以下简称SDH)光网络的高精度、长距离的时间频率传递方法。该方法依托双向的同步数字系列光网络低速业务通道进行时间频率传递，具有时间频率传递精度高、占用光网络带宽少，对时频传递信道路由变化不敏感的优点。
背景技术：
世界上各个大国都在积极发展自己高精度时间与频率统一系统，比较著名的主要是天基体统，比如美国的GPS系统、俄罗斯的GL0NASS，欧洲的伽利略系统以及我国正在建设的北斗系统等。与此同时，基于光网络的高精度时间频率网络也是构建时频体系的重要组成部分，不但能够胜任高精度的时间频率传递工作，还可与天基时频网络相互补充、相互支撑，形成空地一体化的高精度时频网络。时间频率标准信号的高精度传递本质上是要实现时间频率信号在不同空间位置的相位统一。根据占用信道资源不同，基于光网络的时频传递可划分为独占光纤、占用光网络中的确定波长信号和依托已有的SDH光网络三类。其中前两种方法虽然传递精度高， 但占用带宽资源过多，且在长距离传递时需要对现有光网络进行大规模改造；依托已有的 SDH传送网中的业务通道进行时间频率传递虽然占用信道资源少，但由于时间频率信号在传递过程中会受到码速调整、指针调整、数字再生、业务切换和长距离光纤链路热胀冷缩等劣化因素的影响，时间频率传递的稳定度损失较大。上世纪九十年代，日本NTT公司对利用 SDH网络进行时间传递进行了集中研究，研究成果表明在千公里级的距离上利用SDH的低速业务只能达到数百纳秒级。目前已有的利用SDH网络进行授时的商用设备在中短距离上的授时精度为亚微秒量级。2008年，日本国家度量研究所(National Metrology Institute of Japan,NMIJ) 利用SDH光网络的1. 544Mbps支路业务，实现了从东京到冲绳约1500千米的单向原子频标的频率传递实验，其中光纤链路包含560公里的直埋光缆和900公里的无电中继海底光缆，链路中共有5个包含铷原子钟的数字中继站，结果表明在采用了具备铷原子钟的SDH 网络中继和光放大技术来抑制链路导致的稳定度损伤之后，频标传递的日稳定度为10_13量级，虽然与现有的GPS校频水平相当，但由于当前商用原子钟的日稳定度在10_14量级以上， 因此传统利用SDH业务实施频标传递的方法不能满足原子频标的“无损”传递要求。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种基于SDH光网络低速业务通道进行时频传递的新方法，该方法依托SDH网络中的低速支路业务实施高精度时间频率传递，系统构成简单，占用信道资源少，稳定性高，具有较强的实用价值。技术方案本发明的基于同步数字序列光网络的高精度时间频率传递方法包括下步骤1)、在原子钟所处的主站和时频传递的终端站即从站之间配置双向的低速支路业务， 配置时需保证双向业务在传输过程中在同一根光缆中传输，并保证通过相同的中继站节点。
2)、主站和从站分别将各自钟源产生的时钟信号进行频率综合处理，产生满足同步数字系列SDH网络低速业务规范要求的时钟信号，并以此产生低速支路业务比特流，送入SDH 设备，经SDH网络传输后到达对端站；
3)、主站和从站分别从接收到的低速支路业务流中提取时钟信号，经频率平滑和频率合成后重生与钟源标称相同的频率信号；
4)、主站和从站分别测量本地钟源的时钟信号与经SDH业务传递后恢复时钟信号之间的频率差，并将该频率差经过低速支路业务以语义通信的方式告知对端；
5)、在从站，依托主站传来的频差信号和本端测量的频差信号计算出主站原子钟与从站时钟之间的频率差，并依据此频率差调节从站时钟，从而实现从站与主站之间的频率同
步；
6)、当步骤5)完成时，主站和从站依托天基授时系统进行时间信号的初相校准；
7)、当步骤6)完成后，主站和从站间保持时间和频率信号的同步，在复校周期内其时间同步精度可以达到10ns，频率信号的日稳定度可以达到10_14量级。有益效果
1)、该方法利用SDH网络中的双向低速业务可以实现IOns量级的高精度时间同步和 10_14日稳定度的频率同步。2)、该方法的时间频率传递精度不受SDH网络业务的保护倒换、设备短时重启、路由动态变换等业务变化的影响。
图1基于SDH网络的高精度时间频率传递方法示意图。图2 El时钟处理模块原理示意图。
具体实施例方式下面结合图1所示的基于SDH网络的高精度时间频率传递方法示意图，以利用SDH 网络中的El支路业务进行时频传递为例，对本发明的技术方案做非限定性说明。1)、在建立时频传递链路之前，利用SDH网络的网管平台在主站和从站之间配置双向的El (2. 048Mbps)支路业务。根据光网络拓扑和路由图，配置时保证双向业务在传输过程中在同一根光缆中，并保证通过相同的SDH网络中间站节点。2)、主站钟源A和从站钟源B分别将各自钟源产生的IOMHz时钟信号 Λ和Λ送入如图2所示的El时钟处理模块，利用该模块中的数字频率综合单元(图2所示的DDS)进行频率综合处理，产生满足SDH网络El业务规范要求的2. 048MHz时钟，并以此产生El支路比特流，送入SDH设备，经SDH网络传输后到达对端站。3)、主站和从站利用图2所示的2M时钟处理模块，从接收到的El业务流中提取 2. 048MHz时钟信号，经图2所示的频率平滑和频率合成单元抑制因SDH业务传递而引入的中高频频率抖动，重生IOMHz的频率信号。
4)、主站和从站利用高精度频率测量方法(如差拍法和双混频时差测量法)分别测量本地钟源的IOMHz时钟信号与经SDH业务传递的对端IOMHz时钟信号之间的频率差。 在主站A处长时间测量得到的频差为
权利要求
1. 一种基于同步数字序列光网络的高精度时间频率传递方法，其特征在于该方法包括以下步骤1)、在原子钟所处的主站和时频传递的终端站即从站之间配置双向的低速支路业务， 配置时需保证双向业务在传输过程中在同一根光缆中传输，并保证通过相同的中继站节点。2)、主站和从站分别将各自钟源产生的时钟信号进行频率综合处理，产生满足同步数字系列SDH网络低速业务规范要求的时钟信号，并以此产生低速支路业务比特流，送入SDH 设备，经SDH网络传输后到达对端站；3)、主站和从站分别从接收到的低速支路业务流中提取时钟信号，经频率平滑和频率合成后重生与钟源标称相同的频率信号；4)、主站和从站分别测量本地钟源的时钟信号与经SDH业务传递后恢复时钟信号之间的频率差，并将该频率差经过低速支路业务以语义通信的方式告知对端；5)、在从站，依托主站传来的频差信号和本端测量的频差信号计算出主站原子钟与从站时钟之间的频率差，并依据此频率差调节从站时钟，从而实现从站与主站之间的频率同步；6)、当步骤5)完成时，主站和从站依托天基授时系统进行时间信号的初相校准；7)、当步骤6)完成后，主站和从站间保持时间和频率信号的同步，在复校周期内其时间同步精度可以达到10ns，频率信号的日稳定度可以达到10_14量级。
全文摘要
本发明涉及一种利用同步数字系列光网络的业务通道实施高精度时间频率传递的新方法。该方法采用经过同一根光缆并经过相同同步数字系列网络中继站的双向低速支路业务通道作为时频传递信道，利用双向频率传递与测量得出从站与主站间的频率偏差，从站利用该频差值对本地的时钟进行伺服调整，使从站的时钟始终与主站保持频率跟踪锁定关系，保证从站恢复频率的准确度与稳定度。当从站利用天基授时系统完成初相调整后，就完成了从站时间频率与主站的高度同步。本发明仅需要依托同步数字系列光网络的低速支路业务就可以实现高精度、长距离的时间频率传递，具有时间频率传递精度高、占用光网络带宽少，对时频传递信道的路由变化不敏感的优点。
文档编号H04Q11/00GK102158298SQ20111011536
公开日2011年8月17日 申请日期2011年5月5日 优先权日2011年5月5日
发明者卢麟, 吴传信, 张宝富, 朱勇, 王荣, 经继松 申请人:中国人民解放军理工大学