時(shí)鐘同步系統(tǒng)

鐵路通信應(yīng)用高速鐵路通信網(wǎng)高速鐵路通信網(wǎng)主要在三個(gè)方面對(duì)時(shí)間同步提出要求：1.網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的需要目前，中國(guó)鐵路通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和用戶數(shù)量都處于相對(duì)穩(wěn)定的發(fā)展時(shí)期，當(dāng)前很重要的工作就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，提高網(wǎng)絡(luò)效率，保障網(wǎng)絡(luò)安全。其中強(qiáng)化網(wǎng)路管理系統(tǒng)和建立七號(hào)信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重要工作內(nèi)容，而網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和七號(hào)信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都需要時(shí)間同步，特別是七號(hào)信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的順利運(yùn)行更需要高精度的時(shí)間同步信號(hào)，用于標(biāo)記監(jiān)測(cè)到的信令流先后發(fā)生的順序。時(shí)間同步系統(tǒng)主要包括GPS天線、GPS時(shí)間接收和主時(shí)鐘、熱備用時(shí)鐘、主/備切換邏輯、各種脈沖轉(zhuǎn)換器、光纖和連接纜線。 

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GPS時(shí)鐘信號(hào)輸出

目前，電廠用到的GPS時(shí)鐘輸出信號(hào)主要有以下三種類型:

1.2.1 1PPS/1PPM輸出

此格式時(shí)間信號(hào)每秒或每分時(shí)輸出一個(gè)脈沖。顯然，時(shí)鐘脈沖輸出不含具體時(shí)間信息。

1.2.2 IRIG-B輸出

IRIG(美國(guó)the Inter-Range Instrumentation Group)共有A、B、D、E、G、H幾種編碼標(biāo)準(zhǔn)(IRIG Standard 200-98)。其中在時(shí)鐘同步應(yīng)用中使用zui多的是IRIG-B編碼，有bc電平偏移(DC碼)、1kHz正弦載波調(diào)幅(AC碼)等格式。IRIG-B信號(hào)每秒輸出一幀(1fps)，每幀長(zhǎng)為一秒。一幀共有100個(gè)碼元(100pps)，每個(gè)碼元寬10ms，由不同正脈沖寬度的碼元來(lái)代表二進(jìn)制0、1和位置標(biāo)志位(P)，見(jiàn)圖1.2.2-1。隨著對(duì)時(shí)鐘同步精度要求的不斷提高，用無(wú)線電波授時(shí)的方法，開(kāi)始用短波授時(shí)（ms級(jí)精度），由于短波傳播路徑受電離層變化的影響，天波有一次和多次天波，地波傳播距離近，使授時(shí)精度僅能達(dá)到ms級(jí)。

為便于理解，圖1.2.2-2給出了某個(gè)IRIG-B時(shí)間幀的輸出例子。其中的秒、分、時(shí)、天(自當(dāng)年1月1日起天數(shù))用BCD碼表示，控制功能碼和標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制當(dāng)天秒數(shù)碼(Straight Binary Seconds Time of Day，SBS)則以一串二進(jìn)制'0'填充(CF和SBS可選用，本例未采用)。應(yīng)用B碼基準(zhǔn)解ma接收技術(shù)/高穩(wěn)晶體振蕩器守時(shí)技術(shù)授時(shí)，實(shí)現(xiàn)多基準(zhǔn)冗余授時(shí)，電力時(shí)鐘同步系統(tǒng)能夠智能判別外部B碼時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)的穩(wěn)定性和優(yōu)劣，并提供多種時(shí)間基準(zhǔn)配置方法。

1.2.3 RS-232/RS-422/RS-485輸出

此時(shí)鐘輸出通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行接口發(fā)送一串以ASCII碼表示的日期和時(shí)間報(bào)文，每秒輸出一次。時(shí)間報(bào)文中可插入奇偶校驗(yàn)、時(shí)鐘狀態(tài)、診斷信息等。此輸出目前無(wú)標(biāo)準(zhǔn)格式，下圖為一個(gè)用17個(gè)字節(jié)發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的實(shí)例:

時(shí)鐘同步系統(tǒng)的相關(guān)信息

同步時(shí)鐘采用了低相噪鎖相環(huán)技術(shù)和大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，內(nèi)置高穩(wěn)定度恒溫晶振OCXO和高品質(zhì)、高精度授時(shí)型GPS接收機(jī),采用先進(jìn)的GPS頻率測(cè)控技術(shù)，對(duì)晶體振蕩器的輸出頻率進(jìn)行精密測(cè)量與調(diào)節(jié)，使其輸出頻率準(zhǔn)確同步在GPS系統(tǒng)上，提供高精度的時(shí)間頻率基準(zhǔn)信號(hào)，能夠輸出滿足ITU-T G.811要求1級(jí)基準(zhǔn)時(shí)鐘源，可以使用在數(shù)字交換機(jī)、SONET和SDH傳輸系統(tǒng)上。同時(shí)還可以為任何級(jí)別的定時(shí)信號(hào)發(fā)生器(TSG)提供1級(jí)時(shí)鐘同步信號(hào)，可以向外提供跟蹤與UTC時(shí)間的2.048Mb/s(E1)和2.048MHz輸出信號(hào)。其中，秒脈沖是利用GPS所輸出的每秒一個(gè)脈沖方式進(jìn)行時(shí)間同步校準(zhǔn)，獲得與世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)（UTC）同步的時(shí)間精度，上升沿時(shí)刻的誤差不大于1μs。

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