專利名稱：一種gps及ptp雙路輸入納秒級同步組網(wǎng)時鐘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種GPS及PTP雙路輸入納秒級同步組網(wǎng)時鐘，不僅可以跟蹤GPS衛(wèi)星系統(tǒng)獲得UTC時間，也可以通過接收通過以太網(wǎng)傳輸?shù)木芫W(wǎng)絡(luò)時間PTP(Precisic)n Time Protocol)，實現(xiàn)納秒級的時間同步組網(wǎng)，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展和社會的進(jìn)步，許多行業(yè)對時間精度的要求越來越高，高精度的 系統(tǒng)時間同步是諸多領(lǐng)域安全可靠運行的必要前提，如電力、交通、通信、金融證券、廣播電 視、國防軍事、航天科研等。目前最常用的授時系統(tǒng)為美國軍方開發(fā)的GPS衛(wèi)星定時定位系統(tǒng)，對高精度時間 信號的應(yīng)用從同步范圍來講可以分為小范圍內(nèi)的時間同步和大范圍的時間同步。小范圍的時間同步即在該小范圍內(nèi)為每一臺設(shè)備提供一套GPS系統(tǒng)，更可靠的方 式是通過一套GPS系統(tǒng)為該范圍內(nèi)的所有設(shè)備通過電纜直接進(jìn)行對時。大范圍內(nèi)的時間同 步從地域上來講更加廣泛，如一個省的整個電網(wǎng)系統(tǒng)；在每個小范圍內(nèi)同步系統(tǒng)的基礎(chǔ)上 通過傳輸網(wǎng)絡(luò)建立時間同步網(wǎng)絡(luò)，確保所有系統(tǒng)之間的時間同步。目前現(xiàn)有的GPS同步時鐘品牌較多，基本都能滿足小范圍內(nèi)的系統(tǒng)授時，但能夠 用來組建時間同步網(wǎng)的GPS網(wǎng)絡(luò)時鐘卻非常少。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種能夠用來組建時間同步網(wǎng)的GPS網(wǎng)絡(luò)時鐘，同時能 夠起到小范圍內(nèi)系統(tǒng)主時鐘、網(wǎng)絡(luò)主時鐘、網(wǎng)絡(luò)從時鐘的作用，其組網(wǎng)精度達(dá)納秒級。為了達(dá)到上述目的，本實用新型的產(chǎn)品技術(shù)方案是提供了 一種GPS及PTP雙路輸 入納秒級同步組網(wǎng)時鐘，包括GPS接收機，其特征在于，GPS接收機連接PTP時標(biāo)單元，PTP 時標(biāo)單元一端連接局域網(wǎng)，另一端連接單板計算機。進(jìn)一步，所述PTP時標(biāo)單元包括FPGA，F(xiàn)PGA分別連接物理層控制器、Mac控制器及 集成編程存儲控制器，物理層控制器通過LED控制電路連接RJ45接口，Mac控制器及集成 編程存儲控制器通過USB集線器連接所述單板計算機，集成編程存儲控制器連接FPGA配置 控制器。所述PTP時標(biāo)單元包括FPGA，F(xiàn)PGA分別連接物理層控制器、MAC控制器、集成編程 存儲控制器、振蕩器、過濾和驅(qū)動電路、驅(qū)動電路及指示燈，Mac控制器及集成編程存儲控制 器通過USB集線器連接所述單板計算機，集成編程存儲控制器連接FPGA配置控制器、并通 過模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接振蕩器。本實用新型提供的時鐘的兩路輸入可設(shè)定優(yōu)先權(quán)，并且PTP不僅可以作為輸入， 也可以作為輸出來用。本實用新型的優(yōu)點在于1.實現(xiàn)了一臺時鐘GPS、PTP雙路冗余輸入，提高系統(tǒng)的可靠性；[0013]2. PTP端口除可作為輸入外，還可作為輸出端口，一臺時鐘，不僅可以作為網(wǎng)絡(luò)主時鐘來用，同時還可以作為網(wǎng)絡(luò)從時鐘來用；3.組網(wǎng)時，大量的軟件算法克服了由網(wǎng)絡(luò)傳輸抖動造成的精度偏差，PTP同步精 度達(dá)納秒級；4. Linux操作系統(tǒng)，操作面板功能強大，通過Web可對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控；5.獨一無二的網(wǎng)絡(luò)NTP時鐘精度監(jiān)控功能；6.支持SNMP告警、干接點告警。

圖1為本實用新型提供的一種GPS及PTP雙路輸入納秒級同步組網(wǎng)時鐘的連接示 意圖；圖2為主時鐘PTP時標(biāo)單元；圖3為從時鐘PTP時標(biāo)單元。
具體實施方式
以下結(jié)合實施例來具體說明本實用新型。實施例如圖1所示，為本實用新型提供的一種GPS及PTP雙路輸入納秒級同步組網(wǎng)時鐘， 包括GPS接收機，GPS接收機連接PTP時標(biāo)單元，PTP時標(biāo)單元一端連接局域網(wǎng)，另一端連接 單板計算機。PTP時標(biāo)單元的核心控制單元是由FPGA實現(xiàn)的。該時鐘的PTP單元可用于主時 鐘，也可用于從時鐘。主時鐘PTP時標(biāo)單元如圖2所示，包括FPGA，F(xiàn)PGA分別連接物理層控 制器、Mac控制器及集成編程存儲控制器，物理層控制器通過LED控制電路連接RJ45接口， Mac控制器及集成編程存儲控制器通過USB集線器連接所述單板計算機，集成編程存儲控 制器連接FPGA配置控制器。從時鐘PTP時標(biāo)單元如圖3所述，包括FPGA，F(xiàn)PGA分別連接物理層控制器、MAC控 制器、集成編程存儲控制器、振蕩器、過濾和驅(qū)動電路、驅(qū)動電路及指示燈，物理層控制器通 過LED控制電路連接RJ45接口，Mac控制器及集成編程存儲控制器通過USB集線器連接所 述單板計算機，集成編程存儲控制器連接FPGA配置控制器、并通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接振 蕩器。當(dāng)本時鐘作為系統(tǒng)主時鐘時，通過GPS接收機獲得UTC時間，作為基準(zhǔn)參考源。GPS 接收機輸出IPPS和IOMHz信號給PTP時標(biāo)單元，同時PTP時標(biāo)單元與單板計算機通信，由 單板計算機控制PTP協(xié)議輸出PTP網(wǎng)絡(luò)時間。PTP(Precision Time Protocol, IEEE 1588)即精密時間協(xié)議。IEEE1588 定義了 一個在測量和控制網(wǎng)絡(luò)中，與網(wǎng)絡(luò)交流、本地計算和分配對象有關(guān)的精確同步時鐘的協(xié)議 (PTP, Precision Time Protocol)。此協(xié)議并不是排外的，它特別適合于基于以太網(wǎng)的技 術(shù)，精度可達(dá)到納秒。它使用時間印章來同步本地時間的機制。即使在網(wǎng)絡(luò)通信時同步控 制信號產(chǎn)生一定的波動，通過采用相應(yīng)軟件算法，它所達(dá)到的精度仍可滿足要求，這使得它 尤其適用于基于以太網(wǎng)的系統(tǒng)。PTP繼承了 NTP基于以太網(wǎng)的低花費模式，同時又提供優(yōu)于IRIG-B的對時精確度，并且PTP能在普通網(wǎng)絡(luò)中傳輸，不會產(chǎn)生影響太多的時延和抖動。實驗表明這種技術(shù)時間校準(zhǔn)精度在選擇優(yōu)質(zhì)的時間接收裝置后目前可以達(dá)到1 μ S，今后還 可以進(jìn)一步提高。 其中集成編程存儲器包含有用于PTP處理的相關(guān)軟件和算法。
權(quán)利要求一種GPS及PTP雙路輸入納秒級同步組網(wǎng)時鐘，包括GPS接收機，其特征在于，GPS接收機連接PTP時標(biāo)單元，PTP時標(biāo)單元一端連接局域網(wǎng)，另一端連接單板計算機。
2.如權(quán)利要求1所述的一種GPS及PTP雙路輸入納秒級同步組網(wǎng)時鐘，其特征在于，所 述PTP時標(biāo)單元包括FPGA，F(xiàn)PGA分別連接物理層控制器、Mac控制器及集成編程存儲控制 器，物理層控制器通過LED控制電路連接RJ45接口，Mac控制器及集成編程存儲控制器通 過USB集線器連接所述單板計算機，集成編程存儲控制器連接FPGA配置控制器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種GPS及PTP雙路輸入納秒級同步組網(wǎng)時鐘，其特征在于，所 述PTP時標(biāo)單元包括FPGA，F(xiàn)PGA分別連接物理層控制器、MAC控制器、集成編程存儲控制器、 振蕩器、過濾和驅(qū)動電路、驅(qū)動電路及指示燈，物理層控制器通過LED控制電路連接RJ45接 口，Mac控制器及集成編程存儲控制器通過USB集線器連接所述單板計算機，集成編程存儲 控制器連接FPGA配置控制器、并通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接振蕩器。
專利摘要本實用新型涉及一種GPS及PTP雙路輸入納秒級同步組網(wǎng)時鐘，包括GPS接收機，其特征在于，GPS接收機連接PTP時標(biāo)單元，PTP時標(biāo)單元一端連接局域網(wǎng)，另一端連接單板計算機。本實用新型的優(yōu)點在于實現(xiàn)了一臺時鐘GPS、PTP雙路冗余輸入，提高系統(tǒng)的可靠性；PTP端口除可作為輸入外，還可作為輸出端口，一臺時鐘，不僅可以作為網(wǎng)絡(luò)主時鐘來用，同時還可以作為網(wǎng)絡(luò)從時鐘來用。
文檔編號H04L29/06GK201563122SQ20092021170
公開日2010年8月25日 申請日期2009年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者張強, 朱亞, 邱祖雄 申請人:上海泰坦通信工程有限公司