專利名稱：一種海底觀測(cè)網(wǎng)觀測(cè)儀器的時(shí)間同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海底觀測(cè)網(wǎng)觀測(cè)儀器的時(shí)間同步方法，尤其是一種基于NTP和 PTP技術(shù)的海底觀測(cè)網(wǎng)觀測(cè)儀器的時(shí)間同步方法。
背景技術(shù)：
海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)是地球系統(tǒng)的第三個(gè)觀測(cè)平臺(tái)，觀測(cè)平臺(tái)中的關(guān)鍵觀測(cè)點(diǎn)即是接入海底觀測(cè)網(wǎng)的多樣化的觀測(cè)儀器，這些觀測(cè)儀器對(duì)海洋科學(xué)研究、資源勘探、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害預(yù)防等方面有著非常重要的作用，對(duì)這些觀測(cè)儀器采集到的各種環(huán)境信號(hào)給予精確的時(shí)間戳，對(duì)于在陸地上進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和分析意義重大。
由于處在深海區(qū)域的觀測(cè)儀器無(wú)法安裝天線來(lái)接收GPS衛(wèi)星信號(hào)和北斗衛(wèi)星信號(hào)，因此就只能將時(shí)間信號(hào)從岸基經(jīng)由光電復(fù)合纜傳輸至海底，遠(yuǎn)距離的時(shí)間信號(hào)傳輸要求系統(tǒng)提供的時(shí)間信號(hào)的高精度性，多樣化的觀測(cè)儀器要求系統(tǒng)提供的時(shí)間信號(hào)的多樣化。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種海底觀測(cè)網(wǎng)觀測(cè)儀器的時(shí)間同步方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)接入海底觀測(cè)網(wǎng)的觀測(cè)儀器的時(shí)間同步。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明擬采用的技術(shù)解決方案是本發(fā)明的海底觀測(cè)網(wǎng)觀測(cè)儀器時(shí)間同步方法，是一種基于NTP和PTP技術(shù)的時(shí)間同步方法，包括以下步驟(I)主接駁盒的PTN設(shè)備輸出的NTP同步信號(hào)和PTP同步信號(hào)經(jīng)電纜傳輸至次接駁盒的二層交換機(jī)。
(2) 二層交換機(jī)將輸入的NTP同步信號(hào)和PTP同步信號(hào)分為N+1路輸出，N為正整數(shù)，其一路PTP同步信號(hào)輸入至PTP從時(shí)鐘并被解碼出與UTC時(shí)間偏差在200ns以內(nèi)PPS 信號(hào)后，輸入至內(nèi)置晶振的PPS分配放大器，其余N路每路同時(shí)輸出NTP同步信號(hào)和PTP同步信號(hào)；(3)PPS分配放大器將輸入的PPS信號(hào)分配放大為M路PPS信號(hào)，M為正整數(shù)，M=N ；(4)PPS分配放大器輸出的M路PPS信號(hào)分別與二層交換機(jī)輸出的N路NTP同步信號(hào)和PTP同步信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，并通過(guò)電纜傳輸至P個(gè)觀測(cè)儀器，P為正整數(shù)，P=M=N ；(5)每個(gè)觀測(cè)儀器中的隔離電路對(duì)輸入的PPS信號(hào)進(jìn)行隔離處理，通過(guò)放大電路進(jìn)行放大處理后輸入至觀測(cè)儀器主控單元，和輸入觀測(cè)儀器主控單元的NTP同步信號(hào)或PTP同步信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合解碼實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步當(dāng)觀測(cè)儀器支持NTP協(xié)議，則通過(guò)NTP同步信號(hào)和PPS 信號(hào)聯(lián)合解碼實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)時(shí)間同步；當(dāng)觀測(cè)儀器支持IEEE1588 v2協(xié)議，則通過(guò)PTP同步信號(hào)進(jìn)行解碼實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)時(shí)間同步。
本發(fā)明步驟(I)中，所說(shuō)的主接駁盒的PTN設(shè)備和次接駁盒的二層交換機(jī)均是支持IEEE1588 v2協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，工作在邊界時(shí)鐘的模式。
本發(fā)明中，內(nèi)置晶振的PPS分配放大器在PTP同步信號(hào)失效后可以進(jìn)行守時(shí)，守時(shí)精度為5 X ΙΟ—1。/天。
本發(fā)明中，所說(shuō)的觀測(cè)儀器是接入海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)在線觀測(cè)和數(shù)據(jù)采集的設(shè)備，例如地震儀、采樣器、溫鹽深剖面儀、深海攝像機(jī)等。
上述的PTP從時(shí)鐘是指采用ΙΕΕΕ1588 ν2協(xié)議與GPS衛(wèi)星信號(hào)或北斗衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行時(shí)間同步的工作在Slave模式下的時(shí)間服務(wù)器；NTP同步信號(hào)是由RFC1305協(xié)議定義的時(shí)間同步信號(hào)；PTP同步信號(hào)是由ΙΕΕΕ1588 ν2協(xié)議定義的時(shí)間同步信號(hào)；PPS信號(hào)是一種周期為Is的方波信號(hào)，方波信號(hào)的上升沿與世界協(xié)調(diào)時(shí)(UTC)在整秒時(shí)刻是對(duì)齊的，誤差在200ns內(nèi)。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的海底觀測(cè)網(wǎng)觀測(cè)儀器的時(shí)間同步方法中，在次接駁盒內(nèi)通過(guò)PTP從時(shí)鐘對(duì)PTP同步信號(hào)進(jìn)行解碼輸出PPS信號(hào)提供給觀測(cè)儀器，可增加海底觀測(cè)網(wǎng)時(shí)間信號(hào)的多樣性；在次接駁盒內(nèi)將PTP從時(shí)鐘輸出的PPS信號(hào)進(jìn)行分配放大，實(shí)現(xiàn)了 I路PPS信號(hào)拓展至多路，觀測(cè)儀器無(wú)需再進(jìn)行PTP同步信號(hào)解碼即可獲得高精度PPS 信號(hào)，可降低觀測(cè)儀器造價(jià)；觀測(cè)儀器對(duì)接收到的PPS信號(hào)進(jìn)行隔離放大處理，提高了 PPS 信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸之后的驅(qū)動(dòng)能力。


圖I是海底觀測(cè)網(wǎng)觀測(cè)儀器的時(shí)間同步系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說(shuō)明。
參照?qǐng)D1，海底觀測(cè)網(wǎng)觀測(cè)儀器的時(shí)間同步方法，包括以下步驟(I)主接駁盒的PTN設(shè)備輸出的NTP同步信號(hào)和PTP同步信號(hào)經(jīng)電纜傳輸至次接駁盒的二層交換機(jī)；這里，主接駁盒的PTN設(shè)備是支持IEEE1588 v2協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，工作在透明時(shí)鐘的模式，對(duì)PTP同步信號(hào)在PTN內(nèi)的排隊(duì)時(shí)延進(jìn)行計(jì)算并補(bǔ)償；次接駁盒的二層交換機(jī)是支持IEEE1588 v2協(xié)議的二層交換機(jī)，工作在邊界時(shí)鐘的模式。
(2) 二層交換機(jī)將輸入的NTP同步信號(hào)和PTP同步信號(hào)分為N+1路(圖例中N=8) 輸出，其一路PTP同步信號(hào)輸入至PTP從時(shí)鐘并被解碼出與UTC時(shí)間偏差在200ns以內(nèi)PPS 信號(hào)后，輸入至內(nèi)置晶振的PPS分配放大器，其余N路每路同時(shí)輸出NTP同步信號(hào)和PTP同步信號(hào)；內(nèi)置晶振的PPS分配放大器在PTP同步信號(hào)失效后可以進(jìn)行守時(shí)，守時(shí)精度為 5X10-10/天。
(3) PPS分配放大器將輸入的PPS信號(hào)分配放大為M路(圖例中M=8) PPS信號(hào)；(4)PPS分配放大器輸出的8路PPS信號(hào)分別與二層交換機(jī)輸出的8路NTP同步信號(hào)和PTP同步信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，并通過(guò)電纜傳輸至P個(gè)(圖例中P=8)觀測(cè)儀器；(5)每個(gè)觀測(cè)儀器中的隔離電路對(duì)輸入的PPS信號(hào)進(jìn)行隔離處理，通過(guò)放大電路進(jìn)行放大處理后輸入至觀測(cè)儀器主控單元，和輸入觀測(cè)儀器主控單元的NTP同步信號(hào)或PTP同步信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合解碼實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步當(dāng)觀測(cè)儀器支持NTP協(xié)議，則通過(guò)NTP同步信號(hào)和PPS 信號(hào)聯(lián)合解碼實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)時(shí)間同步；當(dāng)觀測(cè)儀器支持IEEE1588 v2協(xié)議，則通過(guò)PTP同步信號(hào)進(jìn)行解碼實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)時(shí)間同步。
其中，觀測(cè)儀器是接入海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)用來(lái)進(jìn)行對(duì)大洋水層的物理、化學(xué)、生物因素,深海海底的巖石、熱液、微生物以及大洋地殼內(nèi)部的水體流動(dòng)、板塊活動(dòng)、板塊形變等各種觀測(cè)對(duì)象進(jìn)行長(zhǎng)期、連續(xù)、穩(wěn)定的實(shí)時(shí)在線觀測(cè)和數(shù)據(jù)采集的觀測(cè)設(shè)備，例如地震儀、采樣器、溫鹽深剖面儀、深海攝像機(jī)等。每一個(gè)觀測(cè)儀器都可以同時(shí)接收到PPS信號(hào)、NTP同步信號(hào)和PTP同步信號(hào)，這樣可以減少觀測(cè)儀器進(jìn)行高精度時(shí)間同步的代價(jià)。
權(quán)利要求
1.一種海底觀測(cè)網(wǎng)觀測(cè)儀器的時(shí)間同步方法，其特征在于，包括以下步驟(I)主接駁盒的PTN設(shè)備輸出的NTP同步信號(hào)和PTP同步信號(hào)經(jīng)電纜傳輸至次接駁盒的二層交換機(jī)；(2)二層交換機(jī)將輸入的NTP同步信號(hào)和PTP同步信號(hào)分為N+1路輸出，N為正整數(shù)， 其一路PTP同步信號(hào)輸入至PTP從時(shí)鐘并被解碼出與UTC時(shí)間偏差在200ns以內(nèi)PPS信號(hào)后，輸入至內(nèi)置晶振的PPS分配放大器，其余N路每路同時(shí)輸出NTP同步信號(hào)和PTP同步信號(hào);(3)PPS分配放大器將輸入的PPS信號(hào)分配放大為M路PPS信號(hào)，M為正整數(shù)，M=N ；(4)PPS分配放大器輸出的M路PPS信號(hào)分別與二層交換機(jī)輸出的N路NTP同步信號(hào)和PTP同步信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，并通過(guò)電纜傳輸至P個(gè)觀測(cè)儀器，P為正整數(shù)，P=M=N ；(5)每個(gè)觀測(cè)儀器中的隔離電路對(duì)輸入的PPS信號(hào)進(jìn)行隔離處理，通過(guò)放大電路進(jìn)行放大處理后輸入至觀測(cè)儀器主控單元，和輸入觀測(cè)儀器主控單元的NTP同步信號(hào)或PTP同步信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合解碼實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步當(dāng)觀測(cè)儀器支持NTP協(xié)議，則通過(guò)NTP同步信號(hào)和PPS 信號(hào)聯(lián)合解碼實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)時(shí)間同步；當(dāng)觀測(cè)儀器支持IEEE1588 v2協(xié)議，則通過(guò)PTP同步信號(hào)進(jìn)行解碼實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)時(shí)間同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的海底觀測(cè)網(wǎng)觀測(cè)儀器的時(shí)間同步方法，其特征在于，步驟(I) 中所說(shuō)的主接駁盒的PTN設(shè)備和次接駁盒的二層交換機(jī)均是支持IEEE1588 v2協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，工作在邊界時(shí)鐘的模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的海底觀測(cè)網(wǎng)觀測(cè)儀器的時(shí)間同步方法，其特征在于，所說(shuō)的觀測(cè)儀器是接入海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)在線觀測(cè)和數(shù)據(jù)采集的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的海底觀測(cè)網(wǎng)觀測(cè)儀器的時(shí)間同步方法，是基于NTP和PTP技術(shù)的同步方法。主接駁盒的PTN設(shè)備輸出的NTP同步信號(hào)和PTP同步信號(hào)輸入至次接駁盒的二層交換機(jī)；二層交換機(jī)輸出的PTP同步信號(hào)被PTP從時(shí)鐘接收并解碼輸出PPS信號(hào)；PPS信號(hào)由PPS分配放大器進(jìn)行數(shù)量分配和功率放大；分配放大后的PPS信號(hào)、NTP同步信號(hào)和PTP同步信號(hào)一同經(jīng)由電纜傳輸至觀測(cè)儀器；觀測(cè)儀器內(nèi)部電路對(duì)PPS信號(hào)進(jìn)行隔離和放大以提高其驅(qū)動(dòng)能力，與此同時(shí)也可以對(duì)NTP同步信號(hào)或PTP同步信號(hào)進(jìn)行解碼實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。本發(fā)明的海底觀測(cè)網(wǎng)觀測(cè)儀器時(shí)間同步方法對(duì)觀測(cè)儀器如地震儀等實(shí)現(xiàn)精確時(shí)間同步有著重大的意義。
文檔編號(hào)H04Q3/00GK102932085SQ20121044321
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者李德駿, 汪港, 楊燦軍, 金波, 張峰, 陳燕虎 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)