[发明专利]一种高精度模块化时间同步设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种时间同步设备，具体是一种高精度模块化时间同步设备。

背景技术

对于大型分布式应用系统，系统功能往往是由多个分布式节点分级协同处理，各节点对信息进行初步的采样、加工，然后通过复杂的数据传输网络进行汇聚后，再由后台服务器进行集中处理。因此信息在传输处理的过程中要在网络中频繁传输，对于某些对信息的时效性有要求的应用场合，就需要采用某种机制对节点的时间信息进行严格的同步。而且随着信息系统的发展趋势逐渐从“平台中心化”向“网络中心化”的转变，分布式应用系统得到了越来越广泛的应用，其对时钟同步的要求也越来越高。

随着通讯技术的日益发展和网络规模的不断扩大，对于多终端的网络系统，其各个子系统、各个终端之间的同步性和实时性要求越来越严格。为了保证整个网络系统的协调工作，需要有时间统一子系统即网络时间同步设备，以负责接收通信系统传递过来的时间信息，并提供统一的时间信息和中断信号。目前常规采用的IP网络定时协议由NTP(Network Timing Protocol，即网络时间同步协议)等。NTP协议时通过估算数据包在以太网网络的往返延迟使设备对服务器或时钟源(如GPS/BD、铷钟、石英钟等)同步，其时间戳处理在系统应用层，会导致NTP系统的时间误差达到几十甚至几百毫秒。针对高精度时间同步的需求，业界制定了PTP(Precision Timing Protocol，即精确时间同步协议)协议，其同步精度最大延时可达亚微秒级，具有高精度，支持多种时钟同步网络拓扑，自持对网络变动的自适应等优势。

时间统一子系统即精密网络时间同步设备在中心计算机系统中具有非常重要的地位，它负责接收通信系统传递过来的时间信息，并为中心计算机系统提供统一的时间信息和中断信号，保证全系统的协调工作。

国外方面，许多组织都已决定将该协议用于其基于现场总线的以太网络。ODVA(开放式网络设备供应商协会)己决定将IEEE 1588用于CIP Sync(CIP同步)，一种对Ethernet/IP-CIP的实时扩展；西门子公司也致力于用IEEE 1588修改其PROFINET V3，并在即将推出的同步实时交换ASIC中加入IEEE 1588协议；Beckhoff和Jetter的解决方案也研究采用该协议或类似的方法来保证时钟同步；EPSG(Ethernet Powerlink标准联盟)己经计划将该协议作为其第二版本规范的固定内容。

软件支持方面，SUN公司开发了JPCSI接口函数(Java Precision Clock Synchronization Interface)来支持对IEEE 1588的应用。温特图尔苏黎士应用科技大学和赫斯曼电子股份有限公司合作研究开发实时以太网中与IEEE 1588协调的时钟同步技术。苏黎士应用科技大学则向PTP方案的使用者提供支持，此服务将集中于终端设备的普通时钟，包括软件协议栈，VHDL设计和芯片，这些都基于赫斯曼的研究技术。额外提供的服务包括评价工具包，一致性兼容性检测等内容。

硬件支持方面，Intel公司推出的Inte1 IXP465嵌入式网络处理器中集成了支持IEEE 1588协议的硬件单元，为IEEE 1588在嵌入式系统的应用打开了方便之门。

而在国内，目前商业应用已跟随国外发展应用PTP技术；国防行业B码同步居多，对于NTP、PTP尚处应用的初级阶段，全自主的解决方案目前没有应用案例。

此外，基于PTP协议的精确时间同步系统主要由主时钟和丛端设备组成，其时间戳处理位于物理层，导致部署PTP时间同步网络需要进行一定的硬件升级。现有PTP时间同步方案中，主时钟支持输出信号的格式较少，导致授时规模的扩展性不高。另外，现有时间同步系统一般采用单类型冗余方案(如双通道电源冗余)，其系统可靠性一般不高，存在一定的隐患，甚至可能造成时间同步系统失效或授时错误，从而带来无法估计的损失。

发明内容

为解决上述现有技术中的缺陷，本发明提供了一种高精度模块化时间同步设备，支持GPS、北斗以及B码时间源信号输入，产生与UTC保持同步的脉冲信号、IRIG-B时间码、串口时间报文、NTP/PTP网络时间报文、地面授时信号等时间信息，支持E1通道承载地面有线授时业务，保证时间信号输出的有效性，提供稳定、可靠、精确的时间和频率基准。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高精度模块化时间同步设备，该设备基于IRIG-B和PTP通讯协议，采用模块化设计，包括自身频率源、时间源处理模块、信号输入接口、信号输出接口、插件板。