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时钟同步技术的发展前景

电信网技术 胡昌军 徐一军 汪建华?? 2010年12月03日 ?? 收藏0

?  在我国,PTP技术主要是基于光传输系统实现高精度时间传送的,国内运营商在最近几年中开展了通过地面传输系统传送高精度时间的研究,在实验室及现网上进行了大量的试验,并取得了一定的成果,已超过了国外相关方面的研究水平。目前国内已在一定规模的网络环境下实现了PTP局间时间传送,精度能达到微秒级。

  4? 同步新技术展望

  相对于成熟的频率同步技术,以PTP技术为引领的时间同步技术崭露头角。新兴的时间同步与现有的频率同步彼此相对独立,但从长远来看,频率同步与时间同步的统一是发展的必然趋势,为此,本文在这里推出了通用定时接口技术和光纤时间同步网这一概念,作为抛砖引玉供读者探讨。

  在ITU-T J.211标准中规定了一种新型的定时接口,即DTI(DOCSIS Timing Interface)。DTI应用于有线电缆网络,通过协议交互方式,在一根电缆线上同时实现频率和时间同步。DTI基本工作原理是:服务器与客户端之间采用一根DTI电缆进行连接,服务器在获取精确时间戳和基准频率信号后,校正本地时钟并向下游DTI客户端输出DTI信号,在一根DTI电缆的服务器和客户端两侧,通过乒乓(ping-pong)机制无间断地发送和接受DTI报文,从而实现DTI客户端与服务器之间的同步。DTI利用RJ45接口的1、2管脚进行收发协议的乒乓传输,以最大限度地减少两个方向传输的时延不对称性引入的时间误差,并最大限度地减少串扰。随着技术的不断发展,DTI技术将逐渐应用于通信领域,即通用定时接口技术。

  通用定时接口技术可直接应用于一根光纤(而不是光传输系统)上,实现数十公里的无中继传送。随着技术的不断发展,采用级联方式可以实现数百公里甚至上千公里的传送,而且还可以真正地实现百纳秒甚至更高量级时间精度的传送。相关实验表明,在80km的光纤上已经可以实现10ns以内的时间传送。对于直接基于光纤传送的通用定时接口技术,可以避免传统的基于光传输系统的时间传送技术带来的不对等性影响。而且,在采用单纤双向传输技术后,通用定时接口技术可以自动监测并计算出单向传播时延,实现时延的自动补偿,从而解决了传统的基于光传输系统的时间传送技术难以实现的时延自动补偿问题。

  通用定时接口技术另外一个优势就是能同时提供统一的时间和频率同步,可以很好地兼容现有的频率同步网和时间同步网,以及兼容现有通信网中所有需同步的系统与设备。我国传统的频率同步网只能溯源到各运营商独立运行的铯原子钟,未来几年内的时间同步网只能通过卫星授时接收机溯源到UTC。如果采用通用定时接口技术,即便是在时间信号溯源到卫星授时系统时,在卫星接收机天馈线时延补偿应用方面,也可以实现自动时延补偿。具体而言,时间源头设备的卫星接收机天馈线部分会引入固定时延;对于不同型号不同长度的天馈线,其时延无法按照统一的经验值(例如4~5ns/米)进行补偿,尤其在串接了避雷器、放大器、分配器、连接器后,时延误差更加难以控制。如果在蘑菇头和卫星接收机之间采用具有自动时延补偿的通用定时接口技术,则可以有效保证时间源头设备的同步精度。然而,基于光纤并采用通用定时接口技术,还可以将现有的频率基准和时间基准溯源到地面的国家级时频基准上,以至于根本上摆脱对卫星授时系统的依赖。从而实现可同时提供高可靠、高质量时间和频率服务的光纤时间同步网。

  有关通用定时接口技术和光纤时间同步网技术的标准化和具体实现还有待进一步研究。

  5? 结束语

  综上所述,微型化、低功率芯片级原子钟的出现,无疑是时钟技术领域的一次划时代而具有冲击力的大革命;而通用定时接口技术、光纤时间同步网技术的推出,也为同步网技术的发展注入了新的生命力。鉴于我国在高精度时间同步方面的研究已走在国际前列,后续应在同步新技术方面积极开展研究。


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时钟同步? 钟源? 频率同步? 锁相环?

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