[发明专利]一种光纤网络高精度授时系统的云同步方法

摘要

本发明公开了一种光纤网络高精度授时系统的云同步方法。与现有时间同步技术相比较，本发明利用单纤传递的方式通过双向比对实现超精密时间频率的传递，且提出的云同步方法，可以构建单纤传递超精密时间频率基准的四级云同步网络来支撑地基授时，形成基于地面光纤网络的高精度地基授时系统，从而构成与天基授时系统互为备用、相互支撑的高精度授时系统，在任何地点、任何时间为我国国防军事网络提供超精密授时服务，为民用通信网络和各种专用通信网络提供极其精准的再生UTC原子时超精密时间频率基准。

主权项

1.一种光纤网络高精度授时系统的云同步方法，其特征在于：方法如下，(1)在线监测云同步网中光中继器的双向比对时间频率基准的传递时延，并且通过加装可程控零衰耗光纤时延自动锁定和均衡补偿网络进行修正；步骤(1)中，采用光纤时延在线监测技术、光纤时延自动锁定和均衡补偿技术，可以标准化、标称化地逐段将光纤时延变化牢牢地控制在≤1ns～5ns的范围内，达到在线监测传递时延的目的；再利用光纤实现双向比对检测和返回校验监测技术，完成对光纤传输时延的精准测量，以主站1PPS上升沿为Txk码帧头起始点可实现光纤时延的精准的周期性自动在线监测，剥离和分割光纤时延变化帯来的时间漂移累积的负面影响，光纤时延变化自动锁定恒定和均衡补偿修正，采用三点归一算法，二元锁相技术检测验证从站云同步1PPS的精确度，时间间隔度量尺度≤1ns；主站→从站的时间同步就是主从两个栅格节点的再生UTC原子时1PPS上升沿时刻对齐，计量它的偏差值即为时间间隔偏差，当实现主站的1PPS减去从站的1PPS≤1ns时，就达到了超精密的时间同步；步骤(1)中，由于时间同步传输总时延是由光纤的时延、设备的处理时延、输入输出接口时延组成，因此需要采用标准化自适应扩展输出接口，控制各类时间接口的误差≤1ns，在云同步网络中称为时间零ns偏差输入输出传递连接技术，电接口和光接口时延均衡将主站→从站50～1000km、1000～5000km范围内各自分段进行补偿，就能够确保主从站之间的双向传输通道的传输时延值几乎相等；(2)在具有铯原子钟的时间频率输出接口端嵌入双向比对单元，实现“零距离”松耦合锁相同步，并进行返回校验；步骤(2)所述“零距离”松耦合锁相同步，采用“零距离”松耦合鉴频鉴相过零检测锁相技术，使双向比对单元输出的Txk码的时间和频率基准与铯原子钟的完全一致，误差≤0.5ns，各类时间基准输出接口都是自适应零时延的标称化、标准化的输出接口线，确保输出的1PPS的精度；(3)采用低噪声输出系统，确保时钟短期内10～10000s的抖动噪声和时间的间隔抖动优于0.5ns；(4)采用至少六进六出的网络构建可用度达99.99996﹪的超精密时间频率基准；(5)通过地面光纤网络“一级”栅格节点参与空中北斗近百台原子钟大比对、大校验，实现地面和空中的铯原子钟统一跟踪全国授时中心的高精度原子钟，使所有原子时钟的钟差≤1ns(6)其云同步方法就是利用时间、频率和时延三者的辩证关系，将原子时钟和各等级高稳定低相位噪声输出的恒温晶体时钟捆绑在一起，按照高增益鉴频鉴相“过零”检测锁相技术要求，逐级自动溯源使最低等级的时钟都能够达到：与铯原子时钟的相对频率偏差(FD)≤±1E‑14/天～±5E‑14/天；与铯原子时钟的相对相位偏差(PD)≤±1ns/天～±5ns/天；与铯原子时钟的相对时间间隔偏差(TID)≤1ns；然后形成以铯原子时钟为中心的再生UTC原子时超精密时间频率云同步网。