[发明专利]光纤时间传递系统和传递方法

说明书

一种高精度大范围光纤时间传递系统和传递方法，该系统由主钟、主时间传递单元、若干光分/合路器、若干双向光电光中继单元、若干中间时间传递单元、若干双向光放大单元和若干从时间传递单元组成。本发明通过无源光分路、时分多址接入、双向光电光中继、双向光放大，利用双向时间传递方式，实现高精度大范围光纤时间传递。

技术领域

本发明涉及时间频率传递，具体是一种高精度大范围光纤时间系统和传递方法。

背景技术

高精度的时间同步技术在卫星导航、航空航天、深空探测、地质测绘和科学研究与计量等领域有着重要的应用价值。目前传统的高精度时间同步技术主要有GPS共视、卫星双向比对等，可以达到ns量级的时间传递精度，这种天基时间传递技术虽然已经相当成熟或者可行性得到了验证，但他们自身存在着体系复杂、成本昂贵、实现周期长、安全性差、可靠性差等缺点。

光纤传输具有损耗低、容量大、高速、稳定性高、安全可靠的优势，在通信领域已经得到了广泛应用。基于光纤的时间传递是实现高精度长距离大范围时间传递的有效途径。高精度光纤时间传递面临着光纤链路传输时延随温度、应力和传输波长等因素变化而变化的问题。为了实现高精度的时间传递，目前普遍采用同纤双向传输方案。在长距离双向光纤时间传递中，为了补偿光信号衰减，必须进行双向光放大。之前我们提出了一种双向光放大方案[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]，可以最大程度的保证链路的对称性，有效避免瑞丽散射等噪声的多次放大对光纤时间传递性能的影响。

对于分布式光纤时间传递，波兰AGH理工大学[参见P.Krehlik,L.Sliwczynski,L.Buczek,and M.Lipinski,Multipoint dissemination of RF frequency in fiberoptic link with stabilized propagation delay,IEEE transactions onultrasonics,ferroelectrics,and frequency control,vol.60,pp.1804-1810,2013.]提出在主链路中插入2×2光耦合器，耦合出部分前向和后向传递的光信号用于分布式时间传递。但这会减少主链路传递光信号的功率，同时还会恶化主链路时间传递的稳定性。之前我们提出了一种分布式时间传递方案[参见吴龟灵；张浩；陈建平，“高精度长距离分布式光纤时间传递方法与系统，”申请号：CN201610781482.8,2016.8]，可以实现高精度长距离分布式光纤时间传递，但这种线型分布式系统只能实现单一光纤链路上用户的时间同步，无法实现大范围光纤时间传递。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，为基于同纤同波双向时分复用的光纤时间传递方案，提供一种高精度大范围光纤时间传递系统和传递方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种高精度大范围光纤时间传递系统，其特点在于，包括：主钟、主时间传递单元、光分配网络和若干从时间传递单元；所述的光分配网络由若干光分/合路器、若干双向光电光中继单元、若干中间时间传递单元、若干双向光放大单元和若干光纤链路组成。双向光电光中继单元、中间时间传递单元和双向光放大单元通过光纤链路进行连接。每个双向光电光中继单元对前向和后向的光信号进行光电光中继，每个中间时间传递单元对前向和后向的光信号进行光电光中继并解码得到光纤链路中的定时信号，每个双向光放大单元对前向和后向的光信号进行光放大；所述主时间传递单元与主钟相连，同时与光分配网络的合路端连接；所述的各从时间传递单元与光分配网络的分路端连接；

主钟的定时信号通过主时间传递单元发送，经过光分配网络广播给各中间时间传递单元和各从时间传递单元；

所述各从时间传递单元将来自主时间传递单元的定时信号进行延时之后通过光分配网络沿原光纤链路反向发送给主时间传递单元，并测得来自主时间传递单元的定时信号与延时之后的定时信号的时间间隔；