[发明专利]网络参与者的高精度的时间同步

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于卫星对网络的网络参与者进行高精度的时间同步的系统。

背景技术

这种系统针对的是在其中使用了卫星系统，例如US-美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的COMPASS、欧洲的GALILEO或类似的系统的应用，从而利用由该系统给出的可支配的时间信息在时间或参考时间方面同步该应用，其中，设备的这种同步通常通过以太网基础设施实现。对于许多应用而言存在以下要求，即，它们需要高精度的参考时间，并且同步中的错误将导致整个系统出现严重的错误行为。此外，这种应用也可以在存在干扰的外部环境中实现。

迄今为止，以至少两个等级实现这种基于卫星的时间同步的系统：第一等级由卫星天线和用于卫星信号的、可能的集成的高频放大器构成。这个等级通常被安装在外部。随后通过进入应用中的独立的电缆（通常是同轴的）向内引导这种信号。第二等级被安装在内部（通常是开关柜）。在此，通过电缆传输（可能被放大的）卫星信号。这个等级包括用于从该信号中获得需要的时间的电子器件。该电子器件直接地包括网络接口或将时间提供给具有网络接口的另一个等级以供使用。通过网络接口借助网络协议实现了应用的同步。在此，为了实现高精度的参考时间而必须对等级1和等级2之间的延迟时间（Laufzeit）进行补偿。此外，同轴的基础设施的EMV保护是困难的。现存的方案在精度、可信度和抗干扰性方面的可应用性是当今的研究主题。

发明内容

本发明的目的在于，提供与现有技术中所公知的方案相比更简单和更耐用的、高精度的网络参与者时间同步。

该目的通过一种基于卫星对网络的网络参与者进行高精度的时间同步的系统来实现，该系统具有：至少一个带有卫星天线和用于接收具有时间信息的卫星信号的接收单元的终端站；带有用于借助实时网络协议同步网络参与者的网络接口的站时钟；布置在终端站或站时钟中的、用于从卫星信号中获得时间的电子器件；以及在终端站和站时钟之间的双向的通信基础设施。

通过用双向的通信基础设施来代替终端站中的接收单元和站时钟之间的同轴的连接路段（Verbindungsstrecke），能够在该路段上高精度地实现延迟时间补偿。在此，双向通信呈现出了通过协议机制，例如，与NTP、PTP或IEEE 1588相同或类似的方法补偿延迟时间的所有可能性。由此满足了为了高精度的时间同步而提高的要求，即，由在两个位置上的两个系统所给出的参考时间在任何情况下均不允许超过当前的1μs的最大偏差。为此可以放弃用于卫星信号的同轴的基础设施并且用更耐用的基础设施来代替。

在一个有利的构造方式中，通信基础设施设计为以太网基础设施。通过该构造方式的扩展来出色地实现以太网基础设施的现场装配。通常预先装配地提供同轴的基础设施，并且在必须对特殊要求作出反应的情况下这种同轴的基础设施由此是非常不灵活的。

在同轴的基础设施中，基于卫星信号的工作频率在允许减弱以及由此在可实现的长度方面存在明显的局限。更大的长度必须或通过费用更高昂的电缆（=更贵）或通过额外的设备（放大器）来换取。此处的以太网基础设施是有优势的，其原因在于它能够达到标准规格的长度（对于100Base-T是100m），这种长度对于很多应用而言都是足够的。

该同轴的基础设施由此在EMV方面是灵敏的。这种系统具有较小的可应用性和/或具有更高的错误风险。在时间方面灵敏的应用中，根据本发明的基于以太网的系统优于传统的同轴系统。

此外，以太网基础设施相对于同轴的基础设施在电隔离方面具有更好的性能。这在此处通过变压器实现。同轴的基础设施相反地不具有固有的电隔离。

必要的高精度在此是可以利用以太网实现的高带宽的特别应用，也就是说，按照本发明的方案通过高带宽并不是获得在处理速率方面的好处，而是获得在以下方面的好处，即，在完全不能转换为高带宽的情况下，在参考标记（例如边沿）的强制性必须存在的高时间定位方面。