[发明专利]高精度光纤时频环形组网系统和组网方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度时频信号环形组网系统和组网方法，通过利用拓扑学优势，在环形链路内构建多个钟源中心站和时频信号恢复站。实现多个时频源在环形网络内，向多个时频接收终端传递高精度时频信号的功能。时频接收终端可处于环形网络的任意位置，通过有效的补偿措施，实现无损地恢复高精度时频信号，完成网络节点高精度授时、守时。该方案可广泛应用于可用于天线阵列间时频信号传输、甚长基线干涉、北斗卫星及GPS导航等领域，也完全满足未来5G及6G通讯的时钟同步需求。

背景技术

现代生活中，高精密的时频标准越来越受到发达国家的高度重视。它广泛应用于卫星导航定位、甚长基线干涉、天线阵列、未来超高速商用通信等。尤其在航天军事领域，具有其不可比拟的重要地位。现有的高精度原子钟，如驯服铯钟，其准确度可达10^-12量级，氢钟，其秒稳已达1×10^-13，同时天稳定度也可小于10^-15量级。然而现有的时频传递手段，主要以美国GPS和中国北斗为代表的卫星微波传递方式，已然难以满足更高精度的工程需求。近年来国内国际已有不少实验室投入到基于光纤的时频组网方法研究，已证实其在频率传输精度和时间同步的准确度上都有大幅度的提升。

为解决光纤时频传递链路中噪声的干扰问题。常见的方法是通过单根光纤双向还回的手段(即由中心站发往接收站，再从接受站通过同一根光纤发回中心站)，获取链路往返的噪声，通过中心站内的光学或电学手段来进行链路噪声抑制，实现远端接收站无损地恢复出高精度的时频信号。参见文献：F.Yang,D.Xu,Q.Liu,et al..“Accurate transmission of time and frequency signals over optical fibers based on WDM and two way optical compensation techniques,”CLEO:Science and Innovations,California,CA,USA,JTu4A.99,2013.和ukasz′Sliwczy′nski et al..”Optical fibers in time and frequency transfer”Measurement Science and Technology,21,075302,2010

然而，进一步要实现“多对多”的高精度时频传递，现有的点对点的传输方法，将使系统变得格外复杂，每个中心站对每个接收站都需要有一套独立的链路噪声主动抑制装置，当网络节点过多时，传统方法成本高昂，且难以维护。此外，每个中心站和接收站之间都需要有独立的光纤链路，将大量浪费网络资源。上述问题，都限制了高精度时频传递的广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于弥补上述在先技术的不足，提出一种高精度光纤时频环形组网系统和组网方法，该装置在保证无损地恢复高精度时频信号的前提下，在中心站中仅需要一个环形链路噪声抑制装置，即可实现多个频率源在同一光纤环路中向多个接收站传递时频信号的功能。并且通过多个光纤环路交叉连接，实现不同环路间钟源的时频信号恢复。极大发挥了环形网络的拓扑学优势，减少传递系统复杂性，优化网络资源配置，提高了时频传递系统的稳健性。

本发明的具体技术解决方案如下：

一种高精度光纤时频环形组网系统，其基本结构至少包括一个主钟源中心站、一个以上从钟源中心站、一个以上时频信号接收站和光纤链路，每个中心站和接收站均有两个输入输出端口，主钟源中心站、从钟源中心站和时频信号接收站之间通过光纤链路相连，构成一个环形网络结构。