[发明专利]一种高可靠性、高性能的基准参考时钟系统

说明书

本发明公开了一种高可靠、高性能的基准参考时钟系统，包括多种方式溯源时间频率信号，特别是不再以通常的GNSS单向授时为主，而是采用光纤授时、精密实时单点定位与载波相位、卫星共视、高性能PTP等技术融合，并通过接收实时性能改正数据，结合系统内部的精密调控时间信号装置及功能，实现多种方式溯源，不仅提高了授时系统可靠性，克服了卫星信号易受干扰的通病，而且使授时精度明显提升，由目前的30ns以上提高到亚纳秒级别，频率准确度达到E‑13以上。本发明的系统实现了高精度、高可靠性、低成本的新型PRTC和ePRTC设备系统，可以广泛运用于网络授时及同步网的源头部分。

技术领域

本发明属于通信同步网领域，尤其涉及一种时间频率基准参考时钟系统。

背景技术

基准主时钟PRTC设备是指利用源自UTC的时间输入信号，提供一种或多种类型的时间和频率输出功能，并具有守时功能的设备，PRTC是独立型通信同步设备。增强型基准主时钟ePRTC在性能方面高于PRTC。典型的PRTC和ePRTC为网络或网络部分内的其他时钟提供时间、相位和频率同步的参考信号。特别地，PRTC和ePRTC还可以向所在的网络节点的电信主时钟(T-GM)提供参考信号。国内外有关基准参考时钟的技术标准较多，例如ITU-T G.811《基准参考时钟的定时特性》、ITU-T G.8272《基准参考时间的定时特性》、YD/T 2022-2009《时间同步设备技术要求》、YD/T 2375《高精度时间同步技术要求》、IEEE 1588-2008《网络测量和控制系统的精确时钟同步协议》等。

最常见的PRTC类型是使用来自GNSS系统的无线电信号分配时间的PRTC，即卫星单向授时。这种方式的优点是应用广泛，成本低。但是，GNSS系统的授时性能一般为数十纳秒，且该性能通常取决于卫星系统(包括其运控能力)。因此，一般授时设备供应商规范只能指明设备可能达到的能力，而不是设备在任何给定安装中实际提供的性能。

新近修订的我国通信行业技术标准《高精度时间同步技术要求》规定：PRTC正常情况下应接受卫星定位系统的时间同步和频率同步，并为各种通信设备提供时间同步和频率同步参考信号，授时精度为100ns(相对于UTC)。

对于面向5G及未来时间同步的更高性能需求，现有授时技术和设备难以提供有效的支持。5G网络支撑的多种新业务有高精度同步需求，包括高精度定位业务、高速移动业务覆盖、业务时延精确测量、各种垂直行业应用(如物联网，车联网，智能制造)等。典型的基站定位服务，主要基于到达时间(TOA)或到达时间差(TDOA)技术，时间同步精度与定位精度要求直接相关。例如，要满足3m的定位精度，要求基站间的空口信号同步偏差为10ns；要满足m级的定位精度，要求基站间的空口信号同步偏差为3ns。5G基站部署密度大，基于基站提供定位服务具有天然优势，特别是在卫星信号覆盖盲区，该优势更加凸显。随着高精度定位服务需求爆炸式增长，作为定位服务提供的重要手段，基于5G系统基站定位极具潜力，可与其它定位技术相结合，满足m级及以上的定位需求。

但是，目前业内已有的PRTC、ePRTC等设备主要以卫星单向授时为主，易受干扰，可靠性不高，授时精度只能达到数十纳秒级别。已有专利技术公开采用光纤授时技术的授时设备，但是技术方式较单一，可靠性不高。因此，现有此类技术标准及业内通常采用的技术和方法有改进或提升的空间。

发明内容

针对现有技术的不足，为了使基准主时钟设备工作更可靠、授时更精准，本发明提供了一种高可靠性、高性能的基准参考时钟系统，该系统采用多种高精度时频溯源技术组合，包括光纤授时、精密实时单点定位与载波相位、卫星共视和高精度PTP等技术融合，实现多种方式溯源，授时精度达到纳秒级，同时设备可靠性和可用性均大幅度提升。

本发明的技术方案具体如下：

一种高可靠性、高性能的基准参考时钟系统，包括：时间、频率信号接收单元、本地时钟单元、时间同步输出单元、频率同步输出单元、监测与控制单元和通信单元；