一种PTPGM时钟设备及其实现方法与流程

本发明属于时间同步技术领域，涉及一种时钟设备，尤其是一种PTP GM时钟设备及其实现方法。

背景技术：

随着4G/5G通信网络技术的发展，对时间同步和频率同步的要求更加细化。传统时间同步设备通常部署在核心机房，体积大，功耗高，价格昂贵，部署很不灵活。

本发明介绍了一种低成本的时间同步设备，具备体积小、精度高、部署灵活、管理方便等特点，可以满足4G/5G时代对时间同步的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种PTP GM时钟设备及其实现方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明首先提出一种PTP GM时钟设备，包括FPGA芯片，所述FPGA芯片分别连接有D/A芯片、晶体钟、卫星接收机、温度传感器、加热模块和PHY；所述D/A芯片与晶体钟连接；所述PHY连接有SFP，所述SFP连接有被授时设备；所述被授时设备与中心网管连接。

进一步，上述卫星接收机是GPS/北斗二代卫星接收机。

进一步，上述卫星接收机连接有天线。

进一步，上述SFP通过光纤或超五类网线连接被授时设备。

上述加热模块包括加热丝以及用于控制加热丝的加热电路；所述加热丝布置在设备内用以提高设备内部温度；所述加热电路的控制端连接至FPGA芯片。

上述FPGA芯片内嵌一个NIOS II软核，并运行UCOS II操作系统。

上述FPGA芯片还连接有电源模块。

上述电源模块为POE芯片、AC/DC电源模块或DC/DC电源模块。

本发明还提出一种上述PTP GM时钟设备的实现方法，包括以下步骤：

(1)卫星接收机接收天线射频信号，解析出1PPS信号、TOD信号、定位信息后发送给FPGA芯片；

(2)FPGA芯片根据接收到的1PPS信号和晶体钟发送的10MHz信号进行鉴相运算得到鉴相值，将鉴相值进行中值滤波，生成DA控制信息，发送给D/A芯片；

(3)D/A芯片根据FPGA芯片发送的D/A控制信息产生电压控制信息，并将电压控制信息输出到晶体钟的压控输入端；

(4)晶体钟根据电压控制信息作出调节，输出精确的10MHz信号到FPGA芯片；

(5)温度传感器收集整机温度信息并发送给FPGA芯片；

(6)FPGA芯片根据整机温度信息控制加热电路的开启和关断；

(7)FPGA芯片根据晶体钟的10MHz信号、卫星接收机的1PPS信号、TOD信号产生PTP时间戳，并生成PTP数据发给PHY；同时FPGA芯片还处理中心网管下发的网管数据，产生上报的网管数据发送给PHY；

(8)PHY将PTP数据和网管数据转换成物理电平信号发送SFP模块，SFP模块通过光纤或超五类网线将PTP数据和网管数据发送到下游被授时设备；

(9)被授时设备将网管数据和PTP数据进行分离，将网管数据发送到中心网管系统，将PTP数据发送到下一级被授时设备。

本发明具有以下有益效果：

本发明的设备采用单FPGA芯片进行信息处理及计算，相比于现有技术，本发明选用了单FPGA芯片完成PTP数据和网管数据的处理，集成度高，功耗低；同时PTP数据和网管数据使用同一物理通道，节省了布线资源；支持多种方式供电，方便现场施工。

综上所述，本发明具备体积小、精度高、部署灵活、管理方便等特点，可以满足4G/5G时代对时间同步的需求。

进一步，本发明的FPGA内部内嵌一个NIOS II软核，并运行UCOSII操作系统，主要负责解析中心网管下发的网管数据，并生成上报的网管数据，该方案能够在保证缩小体积的同时实现高精度的要求。

附图说明

图1为本发明的设备连接示意图；

图2为本发明设备的电源连接方案示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1：本发明的PTP GM时钟设备包括FPGA芯片，所述FPGA芯片分别连接有D/A芯片、晶体钟、卫星接收机、温度传感器、加热模块和PHY；所述D/A芯片与晶体钟连接；所述PHY连接有SFP，所述SFP连接有被授时设备；所述被授时设备与中心网管连接。

在本发明的较佳实施例中，卫星接收机是GPS/北斗二代卫星接收机。卫星接收机连接有天线。所述SFP通过光纤或超五类网线连接被授时设备。所述加热模块包括加热丝以及用于控制加热丝的加热电路；所述加热丝布置在设备内用以提高设备内部温度；所述加热电路的控制端连接至FPGA芯片。FPGA芯片内嵌一个NIOS II软核，并运行UCOS II操作系统。

本发明的FPGA芯片还连接有电源模块。参见图2，本发明的设备电源模块为POE芯片、AC/DC电源模块或DC/DC电源模块，即本发明的设备支持POE方式供电、交流110V/50Hz供电、直流-48V供电。POE芯片输出的15V电压接到合路二极管正极。AC/DC电源模块或DC/DC电源模块输出的15V电压接到合路二极管另一个正极，合路二极管负极作为整个设备的电源。

本发明还提出上述PTP GM时钟设备的实现方法，包括以下步骤：

(1)卫星接收机接收天线射频信号，解析出1PPS信号、TOD信号、定位信息后发送给FPGA芯片；

(2)FPGA芯片根据接收到的1PPS信号和晶体钟发送的10MHz信号进行鉴相运算得到鉴相值，将鉴相值进行中值滤波，生成DA控制信息，发送给D/A芯片；

(3)D/A芯片根据FPGA芯片发送的D/A控制信息产生电压控制信息，并将电压控制信息输出到晶体钟的压控输入端；

(4)晶体钟根据电压控制信息作出调节，输出精确的10MHz信号到FPGA芯片；

(5)温度传感器收集整机温度信息并发送给FPGA芯片；

(6)FPGA芯片根据整机温度信息控制加热电路的开启和关断；

(7)FPGA芯片根据晶体钟的10MHz信号、卫星接收机的1PPS信号、TOD信号产生PTP时间戳，并生成PTP数据发给PHY；同时FPGA芯片还处理中心网管下发的网管数据，产生上报的网管数据发送给PHY；

(8)PHY将PTP数据和网管数据转换成物理电平信号发送SFP模块，SFP模块通过光纤或超五类网线将PTP数据和网管数据发送到下游被授时设备；

(9)被授时设备将网管数据和PTP数据进行分离，将网管数据发送到中心网管系统，将PTP数据发送到下一级被授时设备。