[发明专利]光纤时间频率和数据联合传输系统和方法

说明书

一种光纤时间频率和数据联合传输系统和方法，系统包括本地端、中继节点和远端。本地端、中继节点和远端均通过CWDM模块及OSC波段合/分波器实现时间频率信号、光监控信号，以及光通信数据业务的分波和合波，并通过各自对应的处理模块实现发送、中继和接收等处理，实现联合传输。本发明利用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。同时，双向时间频率传输的波长都在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，可以非常接近，甚至相同，从而最大限度保证链路的双向对称性，提高时间频率传递的精度。

技术领域

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(network time protocol)和PTP(precision time protocol)是现有网络中广泛使用的时间同步技术[参见文献1：Eidson,John,and Kang Lee.IEEE 1588standard for a precision clock synchronization protocol for networkedmeasurement and control systems.Sensors for Industry Conference,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,Roeland Johannus Marie Wilhelm,and Jeroen Cornelis Jean Koelemeij.System and method for network synchronization and frequency dissemination.U.S.Patent No.9,331,844.3May 2016.]。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。

发明内容