[发明专利]时间同步系统

说明书

本发明总地涉及用于同步多个定时或时钟，以使得其中每一个均精确指示同一时间的系统，更具体地讲，涉及用于同步一组分布在广阔地理区域上的时钟的系统。

许多现代通信及测量系统是由多个在地理上彼此分开布置并设计用来协同工作的较小子系统或站集合而成的。寻呼系统就是这样一种系统，它典型地包括一个寻呼终端，一个寻呼系统控制器，及多个分布在广阔地理区域上的称谓寻呼台的发送单元。寻呼终端与公共电话交换网相连接，并接收对系统用户的来话呼叫。为了响应呼叫，该寻呼终分配一个用户寻呼并通过寻呼系统控制器将寻呼发送到台。寻呼台在接收该寻呼时，就通过这些站的发送设备广播它。用户寻呼机，是一个小接收机，在采集到该广播时操作一个显示器或发生一个音调，通知用户：他/她已被寻呼了。另一类型的多站系统是数据搜索系统，该系统包括多个监测基地，用于测量特定参数，如风或地震活动。此外，对于作为获取数据并将送到远端地点的遥测系统通常包括设计用来共同工作的、分开布置的子系统。

为了使许多的多站通信及测量系统正常地工作，每个站必须包括一个控制时钟或定时，并且所有的这些时钟必须同步。换言之，每个时钟必须在同一瞬间指示同一时间。例如一个寻呼系统这样地设计：该寻呼系统控制器收集若干寻呼，将它们一起装在一个信息组内，然后将该信息组与指示何时播送该信息组的一个指令一起发送给寻呼台。寻呼台将在指令内所指示的时间播送该寻呼信息组。只要所有这些台在精确的同一时间广播该信息组，则从两个或多个台能接收到寻呼的区域中的系统用户所携带的寻呼机实质上将接收到一个使寻呼机电路容易处理的单一信号。然而，如果这些寻呼是在不同时间上播放时，寻呼机将接收到多个重叠的不能被处理的信号。其结果是，当一个用户携带一个寻呼机进行这些信号重叠区域的一个时，实际上寻呼机变得不能使用。为了避免这个不希望的结果，就需要使所有的寻呼台具有指示同一时间的时钟，以使得每个台在同一时间发送相同的寻呼信息组。

至今，对于一组隔开的场所，例如寻呼台提供所有都是同步的时钟被证实是困难的。各个台可以设置很精确的晶体控制时钟，它们周期性地对一公共基准时间同步。这种实施的一个缺点是高精确度晶体控制时钟非常昂贵。再者，即使设置了这些时钟，仍需要在每个时钟地点设置某种类型的同步装置，以保证所有这些时钟以同样速率运行。此外，普遍需要由一个巡视时钟现场的技术人员来执行这些时钟的同步。与使用做这种巡视的人员相联系的代价常意味着这种同步发生在稍差于最佳的频率上。

另一些设置多时钟同步系统的尝试涉及提供一个产生持续基准信号的主单元及使用该基准信号调节与其相连的时钟单元走时的一组时钟驱动电路。典型地，该基准信号是某种类型的AC信号，而时钟驱动电路使用锁相环分电路来调节时钟行走信号的步进。这些系统的一个缺点是，持续地将一基准信号传送给各个时钟现场被证实是困难的。倘若缺少未分配的无线电频率，就会有许多场所实质上不可能建立用来产生这样一种基准信号的无线电链路。在这些场所中必须由一个地面链路来传送该信号，例如用传统的电线或光导纤维传输电路。虽然这些链路可方便地用来传送一个基准信号，但将其连接到许多场所的费用是昂贵的。当需要被同步的时钟现场的数量增加时，则设置这种硬导线链路的费用可能增长到费用上不可接受的点。另外，许多这样的系统要求各个台以彼此特定的相位关系接收信号。当经由公共电话交换网将该信号传送到各个台时，载波装置需时常地修改发送到各个台的信号选定路线。信号传送到各台时间的固有变化引起了台接收信号相位关系的移动。这就迫使在每个台必须调节其处理装置，以便保证信号以正确的相位关系来处理。

许多现今时钟同步系统的另一缺点在于：它们不能很好地适用于用户仅希望基于临时的使用或使用一种便携式时钟的时钟场所。由于晶体控制时钟的敏感性，每当它们被安装时都必须重新校准，重调频率。此外，由于它们的尺寸及所需电源，它们不能适于装设在一个小型的壳内，例如一个仪表手推车上。由恒定基准信号控制的时钟具有类似问题。这些时钟不能被移动，除非得到某些保证使时钟驱动电路总能够接收到必须的基准信号。持续地提供这些信号，无论是当时钟从一地移到另一地或是时钟实际在运动中时，都被证实是困难的。