本發(fā)明屬于通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光纖支撐網(wǎng)絡(luò)，尤其是一種統(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)的光纖支撐網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
目前地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)的核心是地面光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)，我國己建成以G.652(約占95％)光纜為主體的光通信網(wǎng)絡(luò)，并通過光纖傳輸構(gòu)成多種通信業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。其中有三個服務(wù)資源是特殊的：統(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)服務(wù)支撐網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一公共信道信令服務(wù)支撐網(wǎng)絡(luò)和通信管理服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。上述三個網(wǎng)絡(luò)是有線通信、無線通信、廣播電視、智能電網(wǎng)……等所有通信系統(tǒng)都需要的支撐網(wǎng)絡(luò)。
傳統(tǒng)的三大支撐網(wǎng)與業(yè)務(wù)通信網(wǎng)混用傳輸通道屬于“帶內(nèi)傳輸”，支撐網(wǎng)與業(yè)務(wù)網(wǎng)之間的相互干擾，同為“帶內(nèi)傳輸”是無法相互隔離，是導(dǎo)致整個通信不能高效、高速和超長距離通信傳輸?shù)闹匾蛩亍?/p>
并且實踐證明每根光纖的固有光傳輸特性的不一致性，要求必須實現(xiàn)對每條光纜中的每根光纖的時間頻率基準(zhǔn)導(dǎo)頻自動時實在線精確監(jiān)測和自動鎖定及均衡補(bǔ)償控制后，光纖的超長距離、超高速率和超大容量透明的、穩(wěn)定的、健壯的光傳輸?shù)摹爸鲃影l(fā)現(xiàn)”功能，才有可能穩(wěn)定的、可靠的、成熟安全的正常運(yùn)營。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種統(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)的光纖支撐網(wǎng)絡(luò)裝置。解決了現(xiàn)有技術(shù)中三大支撐網(wǎng)因時間頻率基準(zhǔn)不能精確檢測導(dǎo)致的通信效率不高、且不能超遠(yuǎn)距離通信的問題。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
這種統(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)的光纖支撐網(wǎng)絡(luò)，包括時間頻率基準(zhǔn)裝置和均能接收λton高精度時間頻率基準(zhǔn)導(dǎo)頻的若干個波分復(fù)用系統(tǒng)和子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)；所述波分復(fù)用系統(tǒng)和子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)與統(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)傳遞信道的光纖是相對獨(dú)立的；所述時間頻率基準(zhǔn)裝置通過時間頻率基準(zhǔn)傳遞信道為與其連接的波分復(fù)用系統(tǒng)和子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一的時間頻率基準(zhǔn)。
更進(jìn)一步的，本發(fā)明的特點還在于：
其中光纖采用2根單纖雙向CWDM或2根單纖雙向DWDM組成的光支撐網(wǎng)絡(luò)，光支撐網(wǎng)絡(luò)對光傳輸時延實現(xiàn)實時在線監(jiān)測、自動伺服鎖定和精確控制均衡補(bǔ)償。
其中光纖采用1根單纖雙向CWDM或1根單纖雙向DWDM組成的光支撐網(wǎng)絡(luò)，光支撐網(wǎng)絡(luò)對光傳輸時延實現(xiàn)實時在線監(jiān)測、自動伺服鎖定和精準(zhǔn)控制均衡補(bǔ)償。
其中光支撐網(wǎng)絡(luò)的四級主從方式光纖連接的基站設(shè)置有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的微功率發(fā)射單元。
其中光纖中的時間頻率基準(zhǔn)傳遞信道和光監(jiān)控信道組成蜂窩光帶狀。
其中子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)采用波分復(fù)用雙纖或者波分復(fù)用單纖傳輸。
其中時間頻率基準(zhǔn)裝置為銫原子時鐘。
其中子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)中還具有智能光路由控制器。
本發(fā)明的有益效果是：使用統(tǒng)一的時間頻率基準(zhǔn)裝置為各個波分復(fù)用系統(tǒng)和子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一時間，能夠適應(yīng)超大容量、超長距離、超高速率的需求，監(jiān)控精度也能提高；波分復(fù)用系統(tǒng)和子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)的光纖通過實時監(jiān)測，能夠分割剝離光纖傳輸光路由于時延變化隨機(jī)噪聲的負(fù)面影響，能精確控制光纖時延緩慢變化；并且統(tǒng)一了各個波分復(fù)用系統(tǒng)和子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)的光監(jiān)控精度；由于有高精準(zhǔn)的時間頻率同步支撐系統(tǒng)對光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的不確定性的監(jiān)測和控制，專用光監(jiān)控信道主要是監(jiān)測光功率和光纖衰耗老化和遠(yuǎn)距離自動均衡控制光功率恆定或呌遠(yuǎn)距離智能自動光功率穩(wěn)定技術(shù)就能穩(wěn)定的準(zhǔn)確的實現(xiàn)。
更進(jìn)一步的，采用雙向或單向CWDM或DWDM，能夠減少分割剝離光傳輸網(wǎng)絡(luò)光路由的隨機(jī)變化引入的負(fù)面影響；濾除這些隨機(jī)噪聲后時間頻率的主從同步精準(zhǔn)度大幅提高，如果精度要求進(jìn)一步提高，只要將主站高等時原子時鈡的級別提高和只對系統(tǒng)的某幾個硬件單元和系統(tǒng)軟件升級就可以實現(xiàn)；不用重新建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，即在原有的基礎(chǔ)設(shè)施上搭建該網(wǎng)絡(luò)。
更進(jìn)一步的，光支撐網(wǎng)絡(luò)中的基站配置衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的微功率發(fā)射單元，該發(fā)射單元具有衛(wèi)星定位、導(dǎo)航和定時的功能?；旧系目罩薪涌诤偷孛鎲挝坏目罩薪涌诘木_性使數(shù)據(jù)庫智能的精確的定位坐標(biāo)T(x、y、z)與超精密授時精度提供給偽衛(wèi)星發(fā)射裝置空中發(fā)射接口，都獲得了更高精度的時間頻率基準(zhǔn)參考信號。
更進(jìn)一步的，使用600萬年不差1秒的銫原子時鐘作為時間頻率基準(zhǔn)裝置，將光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)分割剝離光纖傳輸光路由的多種隨機(jī)噪聲變化，在線監(jiān)測、檢測、遙控和遙調(diào)自動鎖定及均衡補(bǔ)償修正，時間頻率同步精度可再提高一個臺階，達(dá)到40ps/天1.63ps/小時，時間同步精度＜1ns/天。600萬年不差1秒的時間頻率基準(zhǔn)作“0級”主站環(huán)回檢測光纖傳輸時延變化誤差，就意味可分割剝離光纖時延變化漂移和老化漂移誤差將縮小到門檻＞456.6ps/天，＞19.02ps/1小時的隨機(jī)噪聲均可濾除，則主從同步效果就能顯著提高。并且時間頻率基準(zhǔn)裝置的時間精確度越高，網(wǎng)絡(luò)的性能更好。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
本發(fā)明提供了統(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)的光纖支撐網(wǎng)絡(luò)，包括提供統(tǒng)一基準(zhǔn)時間頻率的時間頻率基準(zhǔn)裝置，時間頻率基準(zhǔn)裝置為銫原子時鐘，以及與時間頻率基準(zhǔn)裝置連接的若干波分復(fù)用系統(tǒng)和子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)；子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)和波分復(fù)用系統(tǒng)采用具有光監(jiān)控信道和時間頻率基準(zhǔn)傳遞信道的光纖，并且時間頻率基準(zhǔn)裝置通過時間頻率基準(zhǔn)傳遞信道給與其連接的波分復(fù)用系統(tǒng)和子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一的時間頻率基準(zhǔn)。其中波分復(fù)用系統(tǒng)和子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)使用的光纖中的光監(jiān)控信道和時間頻率基準(zhǔn)傳遞信道組成蜂窩光帶狀；并且波分復(fù)用系統(tǒng)采用波分復(fù)用雙纖或者波分復(fù)用單纖傳輸。波分復(fù)用系統(tǒng)和子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)使用的每條光纖中，采用1-2根雙向CWDM或1-2根雙向DWDM組成光支撐網(wǎng)絡(luò)，光支撐網(wǎng)絡(luò)對光傳輸時延實現(xiàn)實時在線監(jiān)測、自動鎖定和均衡補(bǔ)償。光支撐網(wǎng)絡(luò)的四級主從方式光纖連接的基站設(shè)置有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的微功率發(fā)射單元。
時間頻率基準(zhǔn)裝置通過采用國家授時中心的原子時鐘，也可采用商業(yè)級原子時鐘和工業(yè)級原子時鐘，如鍶原子時鐘、銫原子時鐘和氫鐘等。
子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)按照地域劃分，可將一個市的區(qū)域范圍、縣的區(qū)域范圍等劃為一個子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)的范圍。波分復(fù)用系統(tǒng)和子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)是建立在現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上搭建而成的，并且在地緣距離較大的區(qū)域也可以設(shè)置一個時間頻率基準(zhǔn)裝置。因此本發(fā)明統(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)的光纖支撐網(wǎng)絡(luò)即是在若干個互相連接、同步的時間頻率基準(zhǔn)裝置，以及與相應(yīng)的時間頻率基準(zhǔn)裝置連接的波分復(fù)用系統(tǒng)和子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)連接而成的。
本發(fā)明中波分復(fù)用系統(tǒng)和子系統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡(luò)使用的光纖中具有光監(jiān)控信道λs和時間頻率基準(zhǔn)傳遞信道λt；采用CWDM單纖雙向和DWDM單纖雙向模式，一根單纖中在O波段1310nm兩邊CWDM單纖雙向傳輸二對等時延光波對+1450nm～1620nm，DWDM單向上行或單向下行寬波段混合傳輸模式。也就是說：在這個專用支撐網(wǎng)中λs選用1510.00nm，而λt選用1290.00nm和1330.00nm(在DWDM中λt可選用1549.32nm與1551.72nm或其他)，另外的光波波段供特殊用戶選用來共同組成統(tǒng)一服務(wù)保障光纖支撐網(wǎng)絡(luò)平臺。這個專用支撐網(wǎng)絡(luò)平臺包括超精密云同步的λt和λto1～λton時間頻率基準(zhǔn)導(dǎo)頻，光監(jiān)控信道的λs、新型公共信道信令網(wǎng)No.7、網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)、還有網(wǎng)絡(luò)安全……等。為充分利用這根光纖，還可加入一部分保密安全要求高的特殊用戶專用網(wǎng)，例如專用軍事保密通信專用信道和專用來傳遞國家安全保密信息的光路由信道；則光纖資源的綜合經(jīng)濟(jì)效益更好。
時間頻率基準(zhǔn)裝置可采用國家授時中心的銫原子時鐘，銫原子時鐘可達(dá)600萬年不差1秒，自身的老化漂移是：≤39.14ps/天，≤1.63ps/1小時，自身老化漂移的大幅提高。為我國實現(xiàn)更高精確度的、更深層次分割剝離超極其緩慢變化的光纖時延變化漂移和老化漂移，使主從傳遞的隨機(jī)噪聲濾除能力越高，超精密時間頻率基準(zhǔn)參考在光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)中透明的、精準(zhǔn)的、穩(wěn)定的、安全的和健壯的傳遞＞2000km創(chuàng)造了最關(guān)鍵的成功的實現(xiàn)條件，具有分割剝離光纖時延極其緩慢變化的隨機(jī)噪聲功能的這個統(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)光纖支撐網(wǎng)絡(luò)平臺的精確度也大幅提高，只要軟件升級或少許硬件單元變動，就可以完全實現(xiàn)全國四個等級時間頻率基準(zhǔn)同步精度巨大幅度的提升。
在分割剝離光纖傳輸時延隨機(jī)變化的負(fù)面影響后，統(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)，由從站時鈡輸出的再生UTC時間頻率基準(zhǔn)則實現(xiàn)了時延差值≈0，傳輸時延漂移≈0，傳輸噪聲轉(zhuǎn)移≈0毎根光纖的每個輸靜態(tài)交叉組合對的不對稱時延差值≈0色散積累≈0的新型時間頻率基準(zhǔn)供給系統(tǒng)；從光纖傳輸?shù)墓逃刑匦詭淼呢?fù)面影響的有效濾除后，統(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)光纖支撐網(wǎng)絡(luò)平臺是采用專門的光纖傳輸雙纖雙向或單纖雙向傳輸，並實現(xiàn)實時光纖在線監(jiān)測和自動鎖定及均衡補(bǔ)償控制技術(shù)，巧妙分割剝離極其緩慢的光纖時延隨機(jī)變化的各種噪聲，分等級濾除后，再實現(xiàn)真正的主從時鈡超高精確的時間頻率同步。
由于有高精準(zhǔn)的時間頻率同步支撐系統(tǒng)對光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的不確定性的監(jiān)測和控制，λs專用光監(jiān)控信道主要是監(jiān)測光功率和光纖衰耗老化和遠(yuǎn)距離自動均衡控制光功率恆定或遠(yuǎn)距離智能自動光功率穩(wěn)定技術(shù)就能穩(wěn)定的準(zhǔn)確的實現(xiàn)。
本發(fā)明的光支撐網(wǎng)絡(luò)為“六進(jìn)六出”蜂窩帶狀傳遞，又安全又可靠即穩(wěn)定的安全的和健壯的傳輸措施給予保障。也就是說：統(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)光纖支撐網(wǎng)絡(luò)平臺除它自身是云光纖網(wǎng)外，為各種通信業(yè)務(wù)均提供時間頻率服務(wù)，而完成云同步、云通路、云傳輸、云計算、云多線程同時工作，許多個隨機(jī)函數(shù)控制轉(zhuǎn)換為平穩(wěn)隨機(jī)過程后，實時在線監(jiān)測及自動松耦合鎖頻鎖相鎖定成恆定時延值的技術(shù)。
該支撐網(wǎng)絡(luò)采用智能光路由控制器等智能化設(shè)備，釆用波分復(fù)用，就采用整合的方式，將其他支撐網(wǎng)絡(luò)平臺加入到這根光纖中，也就是在光纖配線架各個方向的每條光纜中占用二根光纖的模式：提供二根光纖波分復(fù)用有困難，采用單纖雙向波分復(fù)用也可以提供一系列的多功能服務(wù)。
可以使用G.652光纜中的一根光纖CWDM單纖雙向傳輸?shù)慕y(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)光纖支撐網(wǎng)絡(luò)平臺+λs專用光監(jiān)控信道支撐管理系統(tǒng)設(shè)備+信令管理和精確自動計費(fèi)系統(tǒng)設(shè)備+λa十λc+……等組成的中小蜂窩光帶狀傳統(tǒng)一服務(wù)保障光纖支撐網(wǎng)絡(luò)平臺；或利用G.652光纜的一根光纖DWDM單纖雙向傳輸?shù)慕y(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)光纖支撐網(wǎng)絡(luò)平臺+λs專用光監(jiān)控信道支撐管理系統(tǒng)設(shè)備+信令管理系統(tǒng)設(shè)備+λa+λr+……等組成的中蜂窩帶狀光傳輸?shù)慕y(tǒng)一服務(wù)保障光纖支撐網(wǎng)絡(luò)平臺，是最充分利用光纖資源的模式之一。
使用G.653光纖的設(shè)計解決方案如下：
CWDM單纖雙向傳輸模式：T(x、y、z、t、f、s、c、d、g……)控制設(shè)計規(guī)范：按G.652光纖衰耗老化的情況合理組建靜態(tài)交叉?zhèn)鬟f的設(shè)計方法。G.652光纜光纖衰耗≤0.3dB/km；選用1290nm與1330nm等時延差值2×50km×20＝2000km光傳輸?shù)臅r延差值積累；1290.00nm50km光纖時延值＝244774.6775ns；1330.00nm50km光纖時延值＝244774.6780ns；兩波的相對誤差取決于色散斜率的誤差變化值，我們都知道光纖的固有色散斜率一般為0.057ps/nm2.km～0.080ps/nm2.km相近的光波段的色散斜率差則：△б小于0.001ps/nm2.km，50km光纖色散積累也＜1.5ps因此采用等時延光波+2×50km靜態(tài)交叉?zhèn)鬟f2000km的光纖雙向傳輸?shù)墓獠▽ψ赃m應(yīng)均衡補(bǔ)償后，(例如1290.00nm和1330.00nm)兩光波組靜態(tài)交叉?zhèn)鬏?000km傳遞的時延不對稱差值積累≈0。
DWDM單纖雙向傳輸模式：T(x、y、z、t、f、s、c、d、g……)控制設(shè)計規(guī)范：按G.652光纖衰耗老化的情況合理組建靜態(tài)交叉?zhèn)鬟f的設(shè)計方法。2×100km×10＝2000km時延差值積累≤50ps；以1550.52nm，2×100km時延值2×489761.950ns＝979523.900ns為中心基準(zhǔn)參考波1551.32nm100km時延值489763.271ns與1549.72nm100km時延值489760.630ns靜態(tài)交叉?zhèn)鬟f2×100km時延值979523.901ns，2×100km×10＝2000km的時延差值積累＝10ps，λ組對2000km傳輸時延不對稱差值≈0。緩慢漂移擺幅2×100km是±1.321ns，2×20km是±0.264ns。每條G.652光纜中的智能光網(wǎng)絡(luò)的其他光纖資源綜合利用的方法：用統(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)光纖支撐網(wǎng)絡(luò)平臺供給的λto對每條光纜中的每根光纖實時在線監(jiān)測和自動鎖定及均衡補(bǔ)償后。
使用G.653光纖的設(shè)計解決方案如下：
每條G.653光纜中選用一根光纖建立專用單纖雙向傳輸統(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)光纖支撐網(wǎng)絡(luò)平臺：
DWDM單纖雙向傳輸模式：以1550.00nm為零色散中心的等時延例如1551.72nm與1549.32nm的等時延(等時延相對誤差＜10ps)靜態(tài)交叉控制設(shè)計規(guī)范：以1550.12nm為零色散中心標(biāo)稱參考波的±30nm根據(jù)G.653光纜的固有傳輸特性的二次曲線規(guī)律，存在光傳輸時延差值很微小的光波對，例如1548.91nm與1551.32nm的時延差值只有1ps，因此等時延對+2×100km×10＝2000km的DWDM單纖雙向光傳輸時延不對稱差值≈0，時延漂移擺幅≈0，2000km色散積累≈0。這是差波群時延對稱性控制傳遞技術(shù)來實現(xiàn)的技術(shù)效果。
DWDM按S(1450nm～1530nm)、C(1530nm～1560nm)、L(1565nm～1625nm)波段分若干子系統(tǒng)，單纖下行(或上行)傳輸模式：這條光纜的其它每根光纖100km光衰耗25dB/100km激光器放大輸出功率10dBm，每根光纖(下行或上行)時分割濾波或若干子系統(tǒng)采用λto1、λto2……λton光纖實時在線監(jiān)測和自動鎖定及均衡補(bǔ)償控制設(shè)計規(guī)范。以1544.92nm為λto1中100km光纖時延值＝489752.728ns色散系數(shù)16.24ps/nm.km則1543.73nm與1546.12nm,2×100km×10＝2000km的光傳輸時延不對稱差值≈0，色散積累≈0；Txk＝て選擇大中蜂窩帶狀傳遞模式的工程設(shè)計規(guī)范：100kmて是500000.000ns T2k碼，200kmて是1000000.000ns T1k碼。
使用G.655光纖的設(shè)計解決方案如下：
DWDM單纖雙向傳輸模式：零色散位移中心光波的選擇規(guī)范：T(x、y、z、t、f、s、c、d、g……)。Txk＝τ的選擇設(shè)計規(guī)范；以1550.52nm為零色散中心的2×200km×5＝2000km等時延值光波或λto1參考中心的靜態(tài)交叉?zhèn)鬏斈Ｊ降慕y(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)光纖支撐網(wǎng)絡(luò)平臺以1530nm～1560nm子系統(tǒng)的光纖傳遞系統(tǒng)。DWDM按S波段(1450nm～1530nm)以λto1＝1490.00nm為中心基準(zhǔn)參考的子系統(tǒng)、C波段(1530nm～1560nm)以λto2＝1544.92nm為中心基準(zhǔn)參考的第二子系統(tǒng)和L波段(1565nm～1625nm)以λto3＝1584.95nm為中心基準(zhǔn)參考的第三子系統(tǒng)波段分成三個子系統(tǒng)，靜態(tài)交叉2000km雙纖雙向即單纖下行或上行傳輸模式；將三個子系統(tǒng)的λto1、λto2、λto3......三個光波利用統(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)光纖支撐網(wǎng)絡(luò)平臺建立的精密時間頻率基準(zhǔn)作依托下行或上行作光纖實時在線監(jiān)測和自動鎖定及均衡補(bǔ)償將這根光纖的三個子系統(tǒng)的λto1、λto2、恒定(分割剝離光纖傳輸隨機(jī)變化)就自適應(yīng)了三大群2×100km～2×50km～2×10km靜態(tài)交叉2000km傳遞的差波群時延對稱性控制技術(shù)將群時延差值誤差都＜20ps的時延差值積累也就是色散積累＜20ps。統(tǒng)一時間頻率基準(zhǔn)光纖支撐網(wǎng)絡(luò)平臺的高精度時間頻頻率基準(zhǔn)導(dǎo)頻的應(yīng)用會給光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)中光纖傳輸光路由的光波的固有。