專(zhuān)利名稱(chēng)：一種gps及ptp雙路輸入納秒級(jí)同步組網(wǎng)時(shí)鐘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種GPS及PTP雙路輸入納秒級(jí)同步組網(wǎng)時(shí)鐘，不僅可以跟蹤GPS衛(wèi)星系統(tǒng)獲得UTC時(shí)間，也可以通過(guò)接收通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)木芫W(wǎng)絡(luò)時(shí)間PTP(Precisic)n Time Protocol)，實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)的時(shí)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(huì)的進(jìn)步，許多行業(yè)對(duì)時(shí)間精度的要求越來(lái)越高，高精度的 系統(tǒng)時(shí)間同步是諸多領(lǐng)域安全可靠運(yùn)行的必要前提，如電力、交通、通信、金融證券、廣播電 視、國(guó)防軍事、航天科研等。目前最常用的授時(shí)系統(tǒng)為美國(guó)軍方開(kāi)發(fā)的GPS衛(wèi)星定時(shí)定位系統(tǒng)，對(duì)高精度時(shí)間 信號(hào)的應(yīng)用從同步范圍來(lái)講可以分為小范圍內(nèi)的時(shí)間同步和大范圍的時(shí)間同步。小范圍的時(shí)間同步即在該小范圍內(nèi)為每一臺(tái)設(shè)備提供一套GPS系統(tǒng)，更可靠的方 式是通過(guò)一套GPS系統(tǒng)為該范圍內(nèi)的所有設(shè)備通過(guò)電纜直接進(jìn)行對(duì)時(shí)。大范圍內(nèi)的時(shí)間同 步從地域上來(lái)講更加廣泛，如一個(gè)省的整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)；在每個(gè)小范圍內(nèi)同步系統(tǒng)的基礎(chǔ)上 通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)建立時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)，確保所有系統(tǒng)之間的時(shí)間同步。目前現(xiàn)有的GPS同步時(shí)鐘品牌較多，基本都能滿(mǎn)足小范圍內(nèi)的系統(tǒng)授時(shí)，但能夠 用來(lái)組建時(shí)間同步網(wǎng)的GPS網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘卻非常少。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠用來(lái)組建時(shí)間同步網(wǎng)的GPS網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘，同時(shí)能 夠起到小范圍內(nèi)系統(tǒng)主時(shí)鐘、網(wǎng)絡(luò)主時(shí)鐘、網(wǎng)絡(luò)從時(shí)鐘的作用，其組網(wǎng)精度達(dá)納秒級(jí)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)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(jí)同步組網(wǎng)時(shí)鐘，包括GPS接收機(jī)，其特征在于，GPS接收機(jī)連接PTP時(shí)標(biāo)單元，PTP 時(shí)標(biāo)單元一端連接局域網(wǎng)，另一端連接單板計(jì)算機(jī)。進(jìn)一步，所述PTP時(shí)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(chǔ)控制器，物理層控制器通過(guò)LED控制電路連接RJ45接口，Mac控制器及集成 編程存儲(chǔ)控制器通過(guò)USB集線(xiàn)器連接所述單板計(jì)算機(jī)，集成編程存儲(chǔ)控制器連接FPGA配置 控制器。所述PTP時(shí)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(chǔ)控制器、振蕩器、過(guò)濾和驅(qū)動(dòng)電路、驅(qū)動(dòng)電路及指示燈，Mac控制器及集成編程存儲(chǔ)控制 器通過(guò)USB集線(xiàn)器連接所述單板計(jì)算機(jī)，集成編程存儲(chǔ)控制器連接FPGA配置控制器、并通 過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接振蕩器。本實(shí)用新型提供的時(shí)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(lái)用。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1.實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)時(shí)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(tái)時(shí)鐘，不僅可以作為網(wǎng)絡(luò)主時(shí)鐘來(lái)用，同時(shí)還可以作為網(wǎng)絡(luò)從時(shí)鐘來(lái)用；3.組網(wǎng)時(shí)，大量的軟件算法克服了由網(wǎng)絡(luò)傳輸抖動(dòng)造成的精度偏差，PTP同步精 度達(dá)納秒級(jí)；4. Linux操作系統(tǒng)，操作面板功能強(qiáng)大，通過(guò)Web可對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控；5.獨(dú)一無(wú)二的網(wǎng)絡(luò)NTP時(shí)鐘精度監(jiān)控功能；6.支持SNMP告警、干接點(diǎn)告警。

圖1為本實(shí)用新型提供的一種GPS及PTP雙路輸入納秒級(jí)同步組網(wǎng)時(shí)鐘的連接示 意圖；圖2為主時(shí)鐘PTP時(shí)標(biāo)單元；圖3為從時(shí)鐘PTP時(shí)標(biāo)單元。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例來(lái)具體說(shuō)明本實(shí)用新型。實(shí)施例如圖1所示，為本實(shí)用新型提供的一種GPS及PTP雙路輸入納秒級(jí)同步組網(wǎng)時(shí)鐘， 包括GPS接收機(jī)，GPS接收機(jī)連接PTP時(shí)標(biāo)單元，PTP時(shí)標(biāo)單元一端連接局域網(wǎng)，另一端連接 單板計(jì)算機(jī)。PTP時(shí)標(biāo)單元的核心控制單元是由FPGA實(shí)現(xiàn)的。該時(shí)鐘的PTP單元可用于主時(shí) 鐘，也可用于從時(shí)鐘。主時(shí)鐘PTP時(shí)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(chǔ)控制器，物理層控制器通過(guò)LED控制電路連接RJ45接口， Mac控制器及集成編程存儲(chǔ)控制器通過(guò)USB集線(xiàn)器連接所述單板計(jì)算機(jī)，集成編程存儲(chǔ)控 制器連接FPGA配置控制器。從時(shí)鐘PTP時(shí)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(chǔ)控制器、振蕩器、過(guò)濾和驅(qū)動(dòng)電路、驅(qū)動(dòng)電路及指示燈，物理層控制器通 過(guò)LED控制電路連接RJ45接口，Mac控制器及集成編程存儲(chǔ)控制器通過(guò)USB集線(xiàn)器連接所 述單板計(jì)算機(jī)，集成編程存儲(chǔ)控制器連接FPGA配置控制器、并通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接振 蕩器。當(dāng)本時(shí)鐘作為系統(tǒng)主時(shí)鐘時(shí)，通過(guò)GPS接收機(jī)獲得UTC時(shí)間，作為基準(zhǔn)參考源。GPS 接收機(jī)輸出IPPS和IOMHz信號(hào)給PTP時(shí)標(biāo)單元，同時(shí)PTP時(shí)標(biāo)單元與單板計(jì)算機(jī)通信，由 單板計(jì)算機(jī)控制PTP協(xié)議輸出PTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)間。PTP(Precision Time Protocol, IEEE 1588)即精密時(shí)間協(xié)議。IEEE1588 定義了 一個(gè)在測(cè)量和控制網(wǎng)絡(luò)中，與網(wǎng)絡(luò)交流、本地計(jì)算和分配對(duì)象有關(guān)的精確同步時(shí)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(shí)間印章來(lái)同步本地時(shí)間的機(jī)制。即使在網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)同步控 制信號(hào)產(chǎn)生一定的波動(dòng)，通過(guò)采用相應(yīng)軟件算法，它所達(dá)到的精度仍可滿(mǎn)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(fèi)模式，同時(shí)又提供優(yōu)于IRIG-B的對(duì)時(shí)精確度，并且PTP能在普通網(wǎng)絡(luò)中傳輸，不會(huì)產(chǎn)生影響太多的時(shí)延和抖動(dòng)。實(shí)驗(yàn)表明這種技術(shù)時(shí)間校準(zhǔn)精度在選擇優(yōu)質(zhì)的時(shí)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(chǔ)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(jí)同步組網(wǎng)時(shí)鐘，包括GPS接收機(jī)，其特征在于，GPS接收機(jī)連接PTP時(shí)標(biāo)單元，PTP時(shí)標(biāo)單元一端連接局域網(wǎng)，另一端連接單板計(jì)算機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種GPS及PTP雙路輸入納秒級(jí)同步組網(wǎng)時(shí)鐘，其特征在于，所 述PTP時(shí)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(chǔ)控制 器，物理層控制器通過(guò)LED控制電路連接RJ45接口，Mac控制器及集成編程存儲(chǔ)控制器通 過(guò)USB集線(xiàn)器連接所述單板計(jì)算機(jī)，集成編程存儲(chǔ)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(jí)同步組網(wǎng)時(shí)鐘，其特征在于，所 述PTP時(shí)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(chǔ)控制器、 振蕩器、過(guò)濾和驅(qū)動(dòng)電路、驅(qū)動(dòng)電路及指示燈，物理層控制器通過(guò)LED控制電路連接RJ45接 口，Mac控制器及集成編程存儲(chǔ)控制器通過(guò)USB集線(xiàn)器連接所述單板計(jì)算機(jī)，集成編程存儲(chǔ) 控制器連接FPGA配置控制器、并通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接振蕩器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種GPS及PTP雙路輸入納秒級(jí)同步組網(wǎng)時(shí)鐘，包括GPS接收機(jī)，其特征在于，GPS接收機(jī)連接PTP時(shí)標(biāo)單元，PTP時(shí)標(biāo)單元一端連接局域網(wǎng)，另一端連接單板計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)時(shí)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(tái)時(shí)鐘，不僅可以作為網(wǎng)絡(luò)主時(shí)鐘來(lái)用，同時(shí)還可以作為網(wǎng)絡(luò)從時(shí)鐘來(lái)用。
文檔編號(hào)H04L29/06GK201563122SQ20092021170
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)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(qiáng), 朱亞, 邱祖雄 申請(qǐng)人:上海泰坦通信工程有限公司