光纤时间频率和数据联合传输系统和方法与流程

本发明涉及光纤时间频率和通信数据联合传输，特别是一种用于wdm系统的光纤时间频率和通信数据联合传输系统和方法。

背景技术：

高精度的时间频率基准在卫星导航、精密测量、地质测绘、时间频率体系和深空探测等领域发挥着重要的支撑保障作用。目前基于自由空间信道的时间频率传输技术，如gps共视、卫星双向时间频率比对，由于受环境因素对自由空间传输链路的干扰，时间传输的精度只能达到ns量级，频率传输的稳定度只能达到10^-15/天，无法满足高精度时间频率传递和同步的需求。

光纤传输具有低损耗、大容量、高可靠性等优势，在通信领域已经得到了广泛的应用。采用专用的光纤链路能够实现高精度时间频率传递和同步，但敷设或租赁专用光纤链路的成本都很高，严重限制大规模、大范围高精度时间频率传递的应用。通过现有广泛分布的光纤通信网络进行光纤时间频率传输可大大节约成本，是实现高精度大范围光纤时间频率传输的理想选择。ntp(networktimeprotocol)和ptp(precisiontimeprotocol)是现有网络中广泛使用的时间同步技术[参见文献1：eidson,john,andkanglee."ieee1588standardforaprecisionclocksynchronizationprotocolfornetworkedmeasurementandcontrolsystems."sensorsforindustryconference,2002.2ndisa/ieee.ieee,2002.]。但是ntp和ptp的时间同步精度只能达到ms和μs量级，不能满足高精度时间频率传递的需求。2016年rjmwnuijts等人提出了一种将双向时间频率信号分别承载于1470nm波段(1460nm-1480nm)和1490nm波段(1480nm-1500nm)，并通过粗波分复用与光监控信道和通信波长在一根光纤中传输的网络同步和频率发布系统与方法[参见文献2：nuijts,roelandjohannusmariewilhelm,andjeroencornelisjeankoelemeij."systemandmethodfornetworksynchronizationandfrequencydissemination."u.s.patentno.9,331,844.3may2016.]。但该方法采用不同粗波分波段的波长来承载前后向时间频率光信号，前后向光传输的波长差很大，会导致严重的前后向传输时延不对称性，限制了时间频率传递的精度且需要复杂的链路标定，对于长距离传输尤为严重。此外，该方法要在每个节点采用专门的粗波分复用器从单根接入光纤中波分出osc波段(1500nm-1520nm)、光通信波段、1470nm波段(1460nm-1480nm)和1490nm波段(1480nm-1500nm)。该粗波分复用器与现有商用wdm光网络中只能波分出osc波段(1500nm-1520nm)和光通信波段的cwdm不兼容。实施中需全部替换。这不仅会导致实施成本的增加，而且会引起原有通信业务的中断，对通信运营商和用户业务的影响大。更进一步，该方法占用了可以用于通信业务的粗波分波段，随着通信业务的快速增长，波长资源日益紧张，这种方法的限制越来越明显。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种光纤时间频率和数据联合传输系统和方法，该系统和方法利用光通信网中的标准osc波段内不同的子波段来分别传输时间频率信号和光监控信号，再通过商用wdm光通信系统中的cwdm模块实现与光通信数据业务在同一根光纤中的联合传输。

本发明的技术解决方案如下：

一种光纤时间频率和数据联合传输系统，其特点在于包括：本地端、中继段和远端，所述的中继段由n个中继节点通过光纤串联构成，其中n≥0；所述的本地端通过第一光纤与第1中继节点连接，最末端的第n中继节点通过第二光纤与所述的远端连接；

所述的本地端包括本地端时间频率信号单元、本地端光监控信号发射单元、本地端光通信数据单元、本地端osc波段合/分波器和本地端合/分波器，所述的本地端时间频率信号单元与本地端osc波段合/分波器的分波端2相连，所述的本地端光监控信号发射单元与本地端osc波段合/分器的分波端1相连，所述的osc波段合/分波器的合波端3与所述的本地端合/分波器的分波端1相连，所述的本地端光通信数据单元与本地端合/分波器的分波端2相连，该本地端合/分波器的合波端3与第一光纤的一端相连；

所述的中继节点包括：第1合/分波器、通信数据中继放大单元、第1osc波段合/分波器、时间频率双向中继放大单元、光监控信号接收单元、光监控信号发射单元、第2osc波段合/分波器和第2合/分波器，所述的第1合/分波器的合波端3与所述的第一光纤的另一端相连，所述的第1合/分波器的分波端2与所述的通信数据中继放大单元的1端口相连，第1合/分波器的分波端1与所述的第1osc波段合/分波器的合波端3相连，该第1osc波段合/分波器的分波端2与所述的光监控信号接收单元相连，该第1osc波段合/分波器的分波端1与所述的时间频率双向中继放大单元的1端口相连；所述的时间频率双向中继放大单元的2端口与所述的第2osc波段合/分波器的分波端2相连，所述的光监控信号发射单元与所述的第2osc波段合/分波器的分波端1相连，所述的第2osc波段合/分波器的合波端3与所述的第2合/分波器的分波端1相连，所述的通信数据中继放大单元的2端口与所述的合/分波器的分波端2相连，所述的第2合/分波器的合波端3通过一根光纤与下一个中继节点的第1合/分波器的合波端3相连；所述的中继段的n个中继放大节点依次通过光纤依次相连；第n个中继节点的第2合/分波器的合波端3与所述的第二光纤相连；

所述的远端包括远端时间频率信号单元、远端光监控信号接收单元、远端通信数据单元、远端osc波段合/分波器和远端合/分波器，所述的远端时间频率信号单元与远端osc波段合/分波器的分波端1相连，所述的远端光监控信号接收单元与远端osc波段合/分波器的分波端2相连，远端osc波段合/分波器的合波端3与远端合/分波器的分波端1相连，远端通信数据单元与远端合/分波器的分波端2相连，所述的远端合/分波器的合波端3与第二光纤的另一端相连。

系统采用的osc波段为itu标准g.692规定的可选osc波段之一，目前为1500nm-1520nm或1470nm-1490nm或1310波段，也可以是未来itu标准规定新的osc波段；所述的本地端osc波段合/分波器、第1osc波段合/分波器、第2osc波段合/分波器、远端osc波段合/分波器工作于选定的osc波段，实现光监控信号波长和时间频率传输信号波长的合波/分波。

系统中采用的本地端合/分波器、第1合/分波器、第2合/分波器、远端合/分波器用于实现osc波段与本地端光通信数据单元、远端通信数据单元(204)的工作光波段的合波/分波。

系统中采用的时间频率传输波长和光监控信号波长都位于osc波段，且可工作的波长范围互不重叠。

所述的时间频率信号和光监控信号承载于osc波段中不同的光波长，通信数据承载于osc波段之外的波长上，所述3种信号通过波分复用经过一根光纤传输。

利用上述光纤时间频率和数据联合传输系统的时间频率和数据联合传输方法，该方法的时间频率传输既可采用双向同纤同波，也可采用双向同纤不同波传输方式，包括下列步骤：

一)时间频率信号的传输包括前向传输和后向传输：

1)前向传输：时间频率信号从本地端传输到远端的方向为前向传输，前向时间频率传输过程包括：

a)所述的本地端时间频率信号单元产生波长为λ2(λ2、λ3，当时间频率分开传输时)的前向时间频率光信号，该前向时间频率光信号经过本地端osc波段合/分波器、本地端合/分波器(106)、传输到所述的第一光纤上；

b)中继放大过程：

第1中继节点的放大过程为：第1合/分波器将来自第一光纤的光信号输入第1osc波段合/分波器，该第1osc波段合/分波器将来自第1合/分波器的前向时间频率光信号输入所述的时间频率双向中继放大单元，该时间频率双向中继放大单元对接收到的前向时间频率光信号进行前向中继放大，所述的第2osc波段合/分波器将来自时间频率双向中继放大单元的前向时间频率光信号输入第2合/分波器，该第2合/分波器将来自合/分波器的osc波段光信号输入与下一个中继节点连接的光纤；

第2中继节点重复上述第1中继放大过程；……；第n中继节点重复上述第1中继放大过程，所述的第2合/分波器将来自合/分波器的osc波段光信号输入到连接远端的第二光纤；

c)所述的远端合/分波器接收到第二光纤发来的前向时间频率光信号，并将osc波段的光输入到远端osc波段合/分波器，该远端osc波段合/分波器从接收到的osc波段的光信号中分波出波长为λ2(λ2、λ3)的前向时间频率光信号，并输入到远端时间频率信号单元；

2)后向时间频率传输过程为(时间频率信号从远端传输到本地端的方向为后向)：

a)所述的远端时间频率信号单元产生波长为λ′2(λ′2、λ′3，当时间频率分开传输时)的后向时间频率光信号，后向时间频率光信号经过远端osc波段合/分波器输入到远端合/分波器，该远端合/分波器(206)将后向时间频率光信号输入到第二光纤上；

b)中继节点的第2合/分波器将来自第二光纤的光信号输入到第2osc波段合/分波器，该第2osc波段合/分波器从来自第2合/分波器的光信号中分波出波长为λ′2(λ′2、λ′3，当时间频率分开传输时)的后向时间频率光信号，并将后向时间频率光信号输入到时间频率双向中继放大单元；时间频率双向中继放大单元对接收到光信号进行中继放大处理，所述的第1osc波段合/分波器将来自时间频率双向中继放大单元的后向时间频率光信号输入到第1合/分波器，该第1合/分波器通过一根光纤将来自第1合/分波器的osc波段光信号输入到上一个节点的合/分波器；

重复n次(n≥0)上述的中继放大过程，在最前端的中继节点中，所述的合/分波器将来自合/分波器的osc波段光信号输入到第一光纤；

c)本地端的本地端合/分波器接收到来自第一光纤的光信号，并将osc波段的光输入到osc波段合/分波器；osc波段合/分波器将波长为λ′2(λ′2、λ′3，当时间频率分开传输时；λ′2、λ′3可以等于λ2、λ3)的后向时间频率光信号解复用并输入到本地端时间频率信号单元，本地端时间频率信号单元接收到从本地端osc波段合/分波器输出的后向时间频率光信号，进行时间频率比对和时钟同步；

二)光监控信号的传输过程，包括下列步骤：

1)所述的本地端光监控信号发射单元产生波长在λ0～λ1范围内的光监控信号，其中，λ0,λ1均在osc波段内，且λ0～λ1范围不包含时间频率传递波长λ2,λ3；所述的光监控信号经本地端osc波段合/分波器输入到本地端合/分波器，该本地端合/分波器将来自本地端osc波段合/分波器的光信号输入到第一光纤上；

2)光监控信号的中继放大过程为：

第1中继节点的第1合/分波器将来自第一光纤的光信号输入到第1osc波段合/分波器，该第1osc波段合/分波器从来自第1合/分波器的光信号中分波出波长在λ0～λ1范围的光监控信号光，并输入到光监控信号接收单元，光监控信号发射单元(产生波长在λ0～λ1范围内的光监控信号输入到第2osc波段合/分波器，第2osc波段合/分波器将来自光监控信号发射单元产生的光监控信号输入到第2合/分波器，该第2合/分波器将来自第2osc合/分波器的osc波段光信号输入与下中继节点连接光纤；

第2中继节点重复上述第1中继放大过程；……；第n中继节点重复上述第1中继放大过程，所述的第2合/分波器将来自合/分波器的osc波段光信号输入到连接远端的第二光纤；

3)所述的远端合/分波器接收到第二光纤发来的前向光信号，并将osc波段的光输入到远端osc波段合/分波器，该远端osc波段合/分波器从接收到的osc波段的光信号中分波出在λ0～λ1范围内的光监控信号，并输入到远端光监控信号接收单元；

三)通信数据信号传输可以为单纤单向传输也可以为单纤双向传输，为单纤单向传输时

只包括前向传输，为单纤双向传输时包括前向传输和后向传输，具体为：

1)前向通信数据信号传输过程为：

a)所述的本地端光通信数据单元将通信数据信号加载到osc波段之外的光通信数据信号波段上，所述的本地端合/分波器将所述的光通信数据信号波段输入经所述的第一光纤输入所述的第1中继节点的第1合/分波器；

b)通信数据信号中继放大：

第1中继放大：第1中继节点的第1合/分波器将来自第一光纤的光通信数据信号输入所述的通信数据中继放大单元，该通信数据中继放大单元对接收到的光通信数据信号处理后，输入到所述的第2合/分波器，该第2合/分波器的输出端将所述的光通信数据信号输入到下一中继节点即第2中继节点的第1合/分波器；

第2中继放大：在第2中继节点重复上述的通信数据中继放大过程；……；第n次中继放大：在第n中继节点重复上述的通信数据中继放大过程；

c)所述的第n中继节点第2合/分波器的输出端将所述的光通信数据信号通过第二光纤输入到所述的远端合/分波器，该远端合/分波器将第二光纤输入的光通信数据波段的信号输入到所述的远端通信数据单元；

2)后向通信数据信号传输过程为：

a)所述的远端通信数据单元将通信数据信号加载到osc波段之外的光通信数据信号波段上，该远端合/分波器将光通信数据信号波段通过第二光纤、第2合/分波器输入第n中继节点的通信数据中继放大单元；

b)通信数据信号中继放大：

所述的第n中继节点的通信数据中继放大单元对接收到的光通信数据信号处理后，输入到第1合/分波器，该第1合/分波器将光通信数据信号反向输入到下一中继节点的第2合/分波器；

c)所有中继节点反向地依次执行上述的通信数据中继放大过程，在第1中继节点的第1合/分波器将光通信数据信号通过第一光纤输入本地端合/分波器)，该本地端合/分波器将输入的光通信数据波段的信号输入到本地端光通信数据单元。

所述的λ2、λ3和λ′2、λ′3可以相等。

本发明的技术效果如下：

本发明利用标准商用osc波段内不同的子波段来分别传输时间频率信号和光监控信号，再通过商用wdm光通信系统中的cwdm模块与光通信数据业务复用到一根光纤中，实现光纤时间频率和数据业务的联合传输。带来的主要技术效果包括：

1)本发明，利用标准osc波段的子波段来传输时间频率信号，既不影响光监控信号的传输，又不占用额外的波段资源，波长资源利用率更高、成本更低；

2)本发明，时间频率传输的波长都位于osc波段的子波段内，可灵活选择和组合，满足不同应用和系统需求。双向传输波长可以非常接近，甚至相同，可最多限度保证链路的双向对称性，提高时间频率传递的精度。

3)本发明，通过商用wdm光通信系统中的cwdm模块实现时间频率信号和光监控信号与光通信数据业务的复用，实施中不需要更换现有通信链路中的cwdm，不用中断原有通信数据业务，更容易实施、成本更低；

附图说明

图1是光纤时间频率和数据联合传输系统框图。

图2(a)为实施例1的osc波段分割图，图2(b)为实施例2的osc波段分割图。

图3是实施例1的结构示意图，(a)为系统本地端的结构示意图，(b)为系统中继节点的结构示意图，(c)为系统远端的结构示意图。

具体实施方式

本发明涉及光纤时间频率和通信数据联合传输，特别是一种用于wdm系统的光纤时间频率和通信数据联合传输的系统和方法。图1为光纤时间频率和数据联合传输系统框图。由图可见，本发明光纤时间频率和数据联合传输系统，包括本地端101、中继段和远端201，所述的中继段由n个中继节点401通过光纤串联构成，其中n≥0；所述的本地端101通过第一光纤301与第1中继节点401连接，第n中继节点通过第二光纤303与所述的远端201连接；所述的本地端101包括本地端时间频率信号单元102、本地端光监控信号发射单元103、本地端光通信数据单元104、本地端osc波段合/分波器105和本地端合/分波器106，所述的本地端时间频率信号单元102与本地端osc波段合/分波器105的分波端2相连，所述的本地端光监控信号发射单元103与本地端osc波段合/分器105的分波端1相连，所述的osc波段合/分波器105的合波端3与所述的本地端合/分波器106的分波端1相连，所述的本地端光通信数据单元104与本地端合/分波器106的分波端2相连，该本地端合/分波器106的合波端3与第一光纤30)的一端相连；

所述的中继节点401包括：第1合/分波器410、通信数据中继放大单元411、第1osc波段合/分波器407、时间频率双向中继放大单元402、光监控信号接收单元408、光监控信号发射单元409、第2osc波段合/分波器413和第2合/分波器412，所述的第1合/分波器410的合波端3与所述的第一光纤301的另一端相连，所述的第1合/分波器410的分波端2与所述的通信数据中继放大单元411的1端口相连，第1合/分波器410的分波端1与所述的第1osc波段合/分波器407的合波端3相连，该第1osc波段合/分波器407的分波端2与所述的光监控信号接收单元408相连，该第1osc波段合/分波器407的分波端1与所述的时间频率双向中继放大单元402的1端口相连；所述的时间频率双向中继放大单元402的2端口与所述的第2osc波段合/分波器413的分波端2相连，所述的光监控信号发射单元409与所述的第2osc波段合/分波器413的分波端1相连，所述的第2osc波段合/分波器413的合波端3与所述的第2合/分波器412的分波端1相连，所述的通信数据中继放大单元411的2端口与所述的合/分波器412的分波端2相连，所述的第2合/分波器412的合波端3通过一根光纤302与下一个中继节点401的第1合/分波器410的合波端3相连；所述的中继段的n个中继放大节点401依次通过光纤依次相连；第n个中继节点的第2合/分波器412的合波端3与所述的第二光纤303相连；

所述的远端201包括远端时间频率信号单元202、远端光监控信号接收单元203、远端通信数据单元204、远端osc波段合/分波器205和远端合/分波器206，所述的远端时间频率信号单元202与远端osc波段合/分波器205的分波端1相连，所述的远端光监控信号接收单元203与远端osc波段合/分波器205的分波端2相连，远端osc波段合/分波器205的合波端3与远端合/分波器(206)的分波端1相连，远端通信数据单元(204)与远端合/分波器(206)的分波端2相连，所述的远端合/分波器206的合波端3与第二光纤303的另一端相连。

系统采用的osc波段为itu标准g.692规定的可选osc波段之一，目前为1500nm-1520nm或1470nm-1490nm或1310波段，也可以是未来itu标准规定新的osc波段；所述的本地端osc波段合/分波器105、第1osc波段合/分波器407、第2osc波段合/分波器413、远端osc波段合/分波器205工作于选定的osc波段，实现光监控信号波长和时间频率传输信号波长的合波/分波。

系统中采用的本地端合/分波器106、第1合/分波器410、第2合/分波器412、远端合/分波器206用于实现osc波段与本地端光通信数据单元104、远端通信数据单元20)的工作光波段的合波/分波。

系统中采用的时间频率传输波长和光监控信号波长都位于osc波段，且工作的波长范围互不重叠。

所述的时间频率信号和光监控信号承载于osc波段中不同的光波长，通信数据承载于osc波段之外的波长上，所述3种信号通过波分复用经过一根光纤传输。

利用上述光纤时间频率和数据联合传输系统的时间频率和数据联合传输方法，其特点在于该方法的时间频率传输既可采用双向同纤同波，也可采用双向同纤不同波传输方式，包括下列步骤：

一)时间频率信号的传输包括前向传输和后向传输：

1)前向传输：时间频率信号从本地端传输到远端的方向为前向传输，前向时间频率传输过程包括：

a)所述的本地端时间频率信号单元102产生波长为λ2(λ2、λ3，当时间频率分开传输时)的前向时间频率光信号，该前向时间频率光信号经过本地端osc波段合/分波器105、本地端合/分波器106、传输到所述的第一光纤(301)上；

b)中继放大过程：

第1中继节点的放大过程为：第1合/分波器410将来自第一光纤301的光信号输入第1osc波段合/分波器407，该第1osc波段合/分波器407将来自第1合/分波器410的前向时间频率光信号输入所述的时间频率双向中继放大单元402，该时间频率双向中继放大单元402对接收到的前向时间频率光信号进行前向中继放大，所述的第2osc波段合/分波器413将来自时间频率双向中继放大单元402的前向时间频率光信号输入第2合/分波器412，该第2合/分波器412将来自合/分波器413的osc波段光信号输入与下一个中继节点连接的光纤；

第2中继节点重复上述第1中继放大过程；……；第n中继节点重复上述第1中继放大过程，第n中继节点的第2合/分波器412)来自合/分波器413的osc波段光信号输入到连接远端的第二光纤303；

c)所述的远端合/分波器206接收到第二光纤303发来的前向时间频率光信号，并将osc波段的光输入到远端osc波段合/分波器205，该远端osc波段合/分波器205从接收到的osc波段的光信号中分波出波长为λ2(λ2、λ3)的前向时间频率光信号，并输入到远端时间频率信号单元202；

2)后向时间频率传输过程为(时间频率信号从远端传输到本地端的方向为后向)：

a)所述的远端时间频率信号单元202产生波长为λ′2(λ′2、λ′3，当时间频率分开传输时)的后向时间频率光信号，后向时间频率光信号经过远端osc波段合/分波器205输入到远端合/分波器206，该远端合/分波器206将后向时间频率光信号输入到第二光纤303上；

b)第n中继节点的第2合/分波器412将来自第二光纤303的光信号输入到第2osc波段合/分波器413，该第2osc波段合/分波器41)从来自第2合/分波器412的光信号中分波出波长为λ′2(λ′2、λ′3，当时间频率分开传输时)的后向时间频率光信号，并将后向时间频率光信号输入到时间频率双向中继放大单元402；时间频率双向中继放大单元402对接收到光信号进行中继放大处理，所述的第1osc波段合/分波器407将来自时间频率双向中继放大单元(402)的后向时间频率光信号输入到第1合/分波器410，该第1合/分波器410通过一根光纤将来自第1合/分波器407的osc波段光信号输入到上一个节点的合/分波器412；

重复n次(n≥0)上述的中继放大过程，在最前端的中继节点401中，所述的合/分波器410将来自合/分波器407的osc波段光信号输入到第一光纤301；

c)本地端合/分波器106接收到来自第一光纤301的光信号，并将osc波段的光输入到osc波段合/分波器105；osc波段合/分波器105将波长为λ′2(λ′2、λ′3，当时间频率分开传输时；λ′2、λ′3可以等于λ2、λ3)的后向时间频率光信号解复用并输入到本地端时间频率信号单元102，本地端时间频率信号单元102接收到从本地端osc波段合/分波器105输出的后向时间频率光信号，进行时间频率比对和时钟同步；

二)光监控信号的传输过程，包括下列步骤：

1)所述的本地端光监控信号发射单元103产生波长在λ0～λ1范围内的光监控信号，其中，λ0,λ1均在osc波段内，且λ0～λ1范围不包含时间频率传递波长λ2,λ3；所述的光监控信号经本地端osc波段合/分波器105输入到本地端合/分波器106，该本地端合/分波器106将来自本地端osc波段合/分波器105的光信号输入到第一光纤301)；

2)光监控信号的中继放大过程为：

第1中继节点401的第1合/分波器410将来自第一光纤301的光信号输入到第1osc波段合/分波器407，该第1osc波段合/分波器407从来自第1合/分波器410的光信号中分波出波长在λ0～λ1范围的光监控信号光，并输入到光监控信号接收单元408，光监控信号发射单元409产生波长在λ0～λ1范围内的光监控信号输入到第2osc波段合/分波器413，第2osc波段合/分波器413将来自光监控信号发射单元409产生的光监控信号输入到第2合/分波器412，该第2合/分波器412将来自第2osc合/分波器413的osc波段光信号输入与下中继节点401连接光纤；

第2中继节点重复上述第1中继放大过程；……；第n中继节点重复上述第1中继放大过程，第n中继节点的第2合/分波器412将来自合/分波器413的osc波段光信号输入到连接远端的第二光纤303；

3)所述的远端合/分波器206接收到第二光纤303发来的前向光信号，并将osc波段的光输入到远端osc波段合/分波器205，该远端osc波段合/分波器205从接收到的osc波段的光信号中分波出在λ0～λ1范围内的光监控信号，并输入到远端光监控信号接收单元203；

三)通信数据信号传输可以为单纤单向传输也可以为单纤双向传输，为单纤单向传输时

只包括前向传输，为单纤双向传输时包括前向传输和后向传输，具体为：

1)前向通信数据信号传输过程为：

a)所述的本地端光通信数据单元104将通信数据信号加载到osc波段之外的光通信数据信号波段上，所述的本地端合/分波器106将所述的光通信数据信号波段输入经所述的第一光纤301输入所述的第1中继节点的第1合/分波器410；

b)通信数据信号中继放大：

第1中继放大：第1中继节点的第1合/分波器410将来自第一光纤301的光通信数据信号输入所述的通信数据中继放大单元411，该通信数据中继放大单元411对接收到的光通信数据信号处理后，输入到所述的第2合/分波器412，该第2合/分波器412的输出端将所述的光通信数据信号输入到下一中继节点即第2中继节点的第1合/分波器410；

第2中继放大：在第2中继节点重复上述第1中继放大的通信数据中继放大过程；……；第n次中继放大：在第n中继节点重复上述第1中继放大的通信数据中继放大过程；

c)所述的第n中继节点的第2合/分波器412的输出端将所述的光通信数据信号通过第二光纤303输入到所述的远端合/分波器206，该远端合/分波器206将第二光纤303输入的光通信数据波段的信号输入到所述的远端通信数据单元204；

2)后向通信数据信号传输过程为：

a)所述的远端通信数据单元204将通信数据信号加载到osc波段之外的光通信数据信号波段上，该远端合/分波器206将光通信数据信号波段通过第二光纤303、第2合/分波器412输入第n中继节点的通信数据中继放大单元411；

b)通信数据信号中继放大：

所述的第n中继节点的通信数据中继放大单元411对接收到的光通信数据信号处理后，输入到第1合/分波器410，该第1合/分波器410将光通信数据信号反向输入到下一中继节点的第2合/分波器412；

c)所有中继节点反向地依次执行上述的通信数据中继放大过程，在第1中继节点的第1合/分波器410将光通信数据信号通过第一光纤301输入本地端合/分波器106，该本地端合/分波器106将输入的光通信数据波段的信号输入到本地端光通信数据单元104。

所述的λ2、λ3和λ′2、λ′3可以相等。

下述实施例1和实施例2中，只有1个中继节点，但中继节点有可能为多个，也可能为0个。

下面给出osc波段为1500nm-1520nm时，采用两种分割方式的具体实施例。但不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1：

本实施例利用osc波段内未被商用光监控信号发送光模块覆盖的波长来传输双向时间信号。该实施例中，osc波段的分割方式如图2(a)所示。1500nm-1520nm为itu标准g.692规定的可选osc波段之一。光监控信号波长位于1503.5nm-1516.5nm子波段内。该子波段(1503.5nm-1516.5nm)与现有大多数商用光监控信号发送光模块的工作波长范围重合。前向时间信号和后向时间信号都承载于1511nmcwdm模块(即本地端合/分波器106、第1合/分波器410、第2合/分波器412、远端合/分波器206)工作波长范围(标准规定为1503.5nm-1518.5nm)内未被光监控信号子波段(1503.5nm-1516.5nm)覆盖的波长1517nm上，通过同纤同波双向时分复用的方式实现双向传输。通信数据信号波长位于c波段(1530nm-1565nm)。

图3(a)为实施例1中光纤时间和数据联合传输系统本地端的结构示意图。本地端101包括：本地端时间信号单元102、光监控信号发射单元103、本地端光通信数据单元104、本地端osc波段合/分波器105，以及本地端合/分波器106。其中，本地端时间信号单元102包括发射单元502和接收单元503和环形器504。本地端时间信号单元102的发射单元502与环形器50)的端口1相连，接收单元503与环形器504的端口2相连，环形器504的3端口与osc波段合/分器105的分波端2相连。光监控信号发射单元103与osc波段合/分器105的分波端1相连，osc波段合/分器105的合波端3与本地端合/分波器106的分波端1(工作波长范围为1503.5nm-1518.5nm)相连，本地端光通信数据单元104与本地端合/分波器106的分波端2(工作波长范围为c波段)相连。本地端合/分波器106的合波端3与第一光纤301相连。本地端osc波段合/分波器105用来将1503.5nm-1516.5nm的光监控信号和1517nm波长的前向时间信号进行合波，也用来将1517nm波长的后向时间信号从osc波段中波分出来。本地端合/分波器106用来对osc波段的光信号和c波段的通信数据信号进行合波和分波。

本地端时间信号单元102的发射单元502产生波长为1517nm的前向时间光信号，发射单元502在完成1517nm波长的前向时间光信号后，停止发射光信号。前向时间光信号经过环形器504输入到本地端osc波段合/分波器105。本地端的光监控信号发射单元103产生波长在1503.5nm-1516.5nm范围内的光监控信号，并输入到本地端osc波段合/分波器105。本地端osc波段合/分波器105将来自环形器504的前向时间光信号和来自光监控信号发射单元103的光监控信号合波输入到本地端合/分波器106。本地端光通信数据单元104将通信数据信号加载到c波段上，并输入到本地端合/分波器106。本地端合/分波器106将来自本地端osc波段合/分波器105的光信号和来自本地端光通信数据单元104的通信数据信号合波输入到第一光纤301上。

本地端101的本地端合/分波器106接收到来自第一光纤301的后向光信号，本地端合/分波器106分波出osc波段的后向光信号输入到合/分波器105。合/分波器105分波出波长为1517nm的后向时间光信号输入到环形器504，环形器504将后向时间光信号输入到本地端时间信号单元102的接收单元503。接收单元503接收到波长为1517nm的后向时间光信号，进行时间比对和时钟同步。

图3(b)为实施例1中光纤时间和数据联合传输系统中继节点结构示意图。中继节点401包括：第1合/分波器410、光放大器411、第1osc波段合/分波器407、双向中继放大单元402、光监控信号接收单元408、光监控信号发射单元409、第2osc波段合/分波器413、第2合/分波器412。光放大器411为c波段单向光放大器，对前向传输的c波段的光通信数据进行单向放大。光放大器411也可为c波段双向光放大器，支持同纤双向数据传输。双向中继放大单元402采用光纤时间传递单纤双向中继和光放大器[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；参见吴龟灵，左发兴，陈建平，“高精度大范围光纤时间传递方法与系统，”申请号：cn201811440812.2,2018.11.]，支持同纤同波双向时分复用传输。第1osc波段合/分波器407和第2osc波段合/分波器413用来将1503.5nm-1516.5nm的光监控信号与1517nm波长的前向时间信号进行合波和分波，也用来将1517nm波长的后向时间信号从osc波段中波分出来。第1合/分波器410和第2合/分波器412用来对osc波段的光信号和c波段的通信数据信号进行合波和分波。第1合/分波器410和第2合/分波器412的1端口的工作波长范围为1503.5nm-1518.5nm，2端口的工作波长范围为c波段。

来自第一光纤301的光信号经中继节点401的第1合/分波器410波分为osc波段的光信号和c波段的光信号。osc波段的光信号的经第1osc波段合/分波器407波分出波长为1517nm的前向时间光信号和波长在1503.5nm-1516.5nm范围的光监控信号。波长为1517nm的前向时间光信号输入到双向中继放大单元402中继和放大后输入到第2osc波段合/分波器413。波长在1503.5nm-1516.5nm范围的光监控信号输入到光监控信号接收单元408进行处理。光监控信号发射单元(409)产生波长在1503.5nm-1516.5nm范围内的光监控信号输入到第2osc波段合/分波器413。第2osc波段合/分波器413将来自双向中继放大单元402的前向时间光信号和光监控信号发射单元409的光监控信号合波输入到第2合/分波器412。第1合/分波器410波分出的c波段的光通信数据信号经光放大器411光放大后，输入到第2合/分波器412。第2合/分波器412将来自合/分波器(413的osc波段光信号与光放大器411的光通信数据信号合波输入第二光纤303。

来自第二光纤303的光信号经过中继节点401的第2合/分波器412分波出osc波段的光信号，并输入到第2osc波段合/分波器413。第2osc波段合/分波器413从来自第2合/分波器412的光信号中分波出波长为1517nm的后向时间光信号，并将后向时间光信号输入到双向中继放大单元402。双向中继放大单元402对接收到波长为1517nm的后向时间光信号进行后向中继放大处理，并输入到第1osc波段合/分波器407。第1osc波段合/分波器407将来自双向中继放大单元402的后向时间光信号输入到第1合/分波器410，第1合/分波器410将来自合/分波器407的osc波段光信号输入到第一光纤301。

图3(c)为该实施例中光纤时间和数据联合传输系统远端结构示意图。远端201包括：远端时间信号单元202、远端光监控信号接收单元203、远端通信数据单元204、远端合/分波器206、远端osc波段合/分波器205。其中，远端时间信号单元202包括发射单元512、接收单元513和环形器514。远端时间信号单元202内的发射单元512与环形器514的1端口相连，接收单元513与环形器514的2端口相连，环形器514的2端口与远端osc波段合/分波器205的分波端1相连。远端光监控信号接收单元203与远端osc波段合/分波器205的分波端2相连。远端osc波段合/分波器205的合波端3与远端合/分波器206的分波端1(工作波长范围为1503.5nm-1518.5nm)相连，远端通信数据单元204与远端合/分波器206的分波端2(工作波长范围为c波段)相连。远端合/分波器206的合波端3与第二光纤303相连。远端osc波段合/分波器205用来将1503.5nm-1516.5nm的光监控信号和1517nm波长的前向时间信号进行分波，也用来将1517nm波长的后向时间信号合波到osc波段中。远端合/分波器206用来对osc波段的光信号和c波段的通信数据信号进行合波和分波。

来自第二光纤303的前向光信号经过远端节点的远端合/分波器206波分为osc波段的前向光信号和c波段的通信数据信号。来自远端合/分波器206的的osc波段光信号经远端osc波段合/分波器205波分出波长为1517nm的前向时间光信号和波长在1503.5nm-1516.5nm范围的光监控信号。来自合/分波器205的前向时间光信号经环形器514输入到远端时间信号单元202的接收单元513，接收单元513对接收到的波长为1517nm的前向时间光信号进行处理。来自合/分波器205的光监控信号输入到远端光监控信号接收单元203，远端光监控信号接收单元203对接收到的波长在1503.5nm-1516.5nm范围内的光监控信号进行处理。来自远端合/分波器206的c波段的通信数据信号输入到远端通信数据单元204，远端通信数据单元204对接收到的通信数据信号进行处理。

接收单元513在接收到波长为1517nm的前向时间光信号后，延迟一段时间后(保证光纤链路上不同时存在波长都为1517nm的前向时间信号和后向时间信号)，发射单元513产生波长为1517nm的后向时间光信号。后向时间信号经过环形器514输入到远端osc波段合/分波器205，远端osc波段合/分波器205将波长为1517nm的后向时间信号输入到远端合/分波器206。远端合/分波器206将后向时间信号输入到第二光纤303上。

该实施例中，承载时间信号的波长为1517nm，但也可以是osc波段内除1503.5nm-1516.5nm范围以外的任意波长，例如1518nm、1519nm等。该实施例中，前向时间信号和后向时间信号都承载于波长1517nm，即采用同纤同波双向时分复用的方式来传输时间信号。但前向时间信号和后向时间信号也可以承载于osc波段除1503.5nm-1516.5nm波段以外的任意不同波长，例如前向时间信号承载于1518nm波长，后向时间信号承载于1519nm波长，即采用同纤不同波的双向波分复用方式来传输时间信号。该实施例中，osc波段内未被商用光监控信号发送光模块覆盖的波长也可用于频率信号的传输，或者时间频率信号的联合传输。

实施例2：

该实施例中，osc波段的分割方式如图2(b)所示。1500nm-1520nm为itu标准g.692规定osc波段之一，1503.5nm-1516.5nm为现有商用光监控信号光发送模块的波长范围。光监控信号波长在1506.5nm-1513.5nm范围内，小于现有大多数商用光监控信号发送光模块的波长范围1503.5nm-1516.5nm。前向时间信号和后向时间信号承载于1511nmcwdm模块(即本地端合/分波器106、第1合/分波器410、第2合/分波器412、远端合/分波器206)工作波长范围(标准规定为1503.5nm-1518.5nm)未被光监控信号波长范围(1506.5nm-1513.5nm)覆盖的波长1515nm上，通过同纤同波双向时分复用的方式实现双向传输。通信数据信号承载于c波段(1530nm-1565nm)的波长。

与实施例1相比，本实施例中，通过一定的手段，如对商用光监控信号光发送模块的温度控制，将光监控信号波长进一步限制在更小的(1506.5nm-1513.5nm)范围内，增加时间频率信号传递可选波长的范围。从而在cwdm通道带宽较小的情况下，时间频率信号也可获得可用的波长。

在该实施例中，光纤时间和数据联合传输系统组成和连接与实施例1相同。不同之处仅在于本地端osc波段合/分波器105、第1osc波段合/分波器407、第2osc波段合/分波器413、远端osc波段合/分波器205能将波长在1506.5nm-1513.5nm范围内的光监控信号和波长为1515nm的前向时间信号合波，也能将波长为1515nm的后向时间信号从osc波段中分波出来。该实施例的光纤时间和数据联合传输的方法与实施例1相同，所不同的是前向时间信号和后向时间信号承载于1515nm波长，光监控信号承载于1506.5nm-1513.5nm波长。承载时间信号的波长为1515nm，但也可以是除了1506.5nm-1513.5nm波段以外的任意osc波段的波长，例如1516nm等。此外，承载光监控信号的波长为1506.5nm-1513.5nm，但也可以是1505.5nm-1514.5nm等，只要承载光监控信号的波长范围小于商用光监控信号光模块的波长范围(1503.5nm-1516.5nm)，并为承载时间信号留下可用波段即可。