[实用新型]一种多时钟源综合网络时统卡

说明书

本实用新型公开了一种多时钟源综合网络时统卡，包括FPGA芯片，其特征在于，所述FPGA芯片分别连接有时钟源接口和PCI‑e接口，所述时钟源接口包括天线接口、IRIG‑B码输入接口、1PPS信号输入接口和TOD码输入接口中的一种或多种，所述天线接口通过卫星信号接收机连接所述FPGA芯片，所述IRIG‑B码输入接口、所述1PPS信号输入接口和所述TOD码输入接口各通过对应的驱动器连接所述FPGA芯片。可用于网络通信设备的时间校准，支持多种时钟源编码格式，保证了多个设备异地之间时间的统一。

技术领域

本实用新型涉及网络时统卡技术领域，具体来说，涉及一种多时钟源综合网络时统卡。

背景技术

在很多高速网络应用中，例如：电力、通信、视频、工业控制等行业，需要传输大量与时间相关的参量，随着技术进步对时间精度的要求越来越高。与此同时通信设备部署范围和地域越来越广，需要整个通信系统的时间统一。围绕统一时间和高精度时间的需求，很多企业和个人研发了时统设备或时统卡来满足统一时间的需求。

常用的时间同步技术（简称“授时”或“校时”）包括：短波授时、长波授时、网络授时和卫星授时。卫星授时具有精度高、覆盖范围广、全天时、全天候等优点，得到了广泛应用。利用接收导航信号并解算高精度时间信息，从而实现IRIG-B码、TOD码、NTP协议和串口输出来提供高精度授时服务的设备即为授时终端。

大多数时统设备和时统卡只需要支持卫星授时，就能得到准确的高精度时钟。但是在实际应用中，情况要复杂得多，在很多场合卫星信号很弱甚至完全收不到信号，或者有时不具备外接天线的条件。这些情况下，卫星授时就会遇到问题，难以提供长期稳定的时钟。

另外，还有一些行业选择了其他的授时方式，例如：移动通信行业常用1PPS+TOD码方式进行时钟同步。中国移动通信公司制定了企业标准QB-B-016-2010《中国移动高精度时间同步1PPS+TOD接口规范》，解决了多种时间对接场景中不同类型或不同厂家设备之间的高精度时间同步问题。

其中，TOD码信息波特率默认为9600，无奇偶校验，1个起始位（用低电平表示），1个停止位（用高电平表示），空闲帧为高电平，8个数据位。在1PPS上升沿1ms后开始传送TOD信息，并在500ms内传完。TOD协议报文发送频率为每秒1次。

对于1PPS秒脉冲，采用上升沿作为准时沿，上升时间应小于50ns，脉宽为20ms~200ms。TOD信息传送采用RS-422电平或RS-232电平方式，物理接头采用RJ45或DB9。TOD信息通过GPS时间周数和GPS时间周内秒数相结合的方式表示秒以上的时间值。

还有一些场合授时终端采用了IRIG-B码格式，对年月日时分秒进行编码提供给设备校准时间。IRIG-B直流(DC)码的接口通常采用RS-422接口。IRIG-B交流(AC)码的接口采用平衡接口。IRIG-B(DC)码的同步精度可达几十纳秒量级，IRIG-B(AC)码的同步精度一般为10～20us(微秒)。

因此，现有的校时设备在实际应用中遇到的问题如下：

1）多种时钟源共存的问题，为了节约硬件成本，通常校时设备只采用一种校时方式。最常用的是GPS卫星或北斗卫星校时技术，能够满足大多数场景的应用。这种校时方式（授时技术）有一个弱点，必需连接室外天线。在某些密闭环境，或者卫星信号很弱的情况下，这种方式就难以保证连续校时了。另外，还有一种更普遍的配置情况，在服务器机房里配备一台时统设备，向外输出授时信号，为其他设备提供统一的时间基准。时间格式可以是IRIG-B码编码格式，也可以是TOD码编码格式。这样就需要多种类型的插卡用来适配不同的时钟源。在实际工作中，由于全国各地情况不一样，时钟源类型不尽一致，如果配备多种校时卡或校时设备，就会对设备管理带来麻烦，不利于现场配置和维护。