高精度光纤时频信号同步网络制造技术

一种高精度光纤时频信号同步网络，包括光纤、N个交换机、M个时频信号源，其中，N是2以上的正整数，M为1以上的正整数，每个交换机和时频信号源都是一个网络节点，总共形成N+M个网络节点，其中M个时频信号源中每个时频信号源与相邻的两个交换机通过光纤连接，而N个交换机中每个交换机通过至少三路不同的光纤与其它不同的交换机或者时频信号源连接。本发明专利技术采用光纤作为时频信号同步网络的传输介质，整个网络内时频信号同源同步的精度非常高，同时将光纤链路稳定和时频信号的传输分开，可以实现时频信号的透明传输和网络的保护倒换。

High precision optical fiber time-frequency signal synchronization network

A high precision fiber optic time-frequency synchronization network, including optical fiber, N switches, M frequency signal source, wherein N is an integer larger than 2, M is an integer of 1 or more, and each switch when the signal source is a network node, a total of N+M network nodes the two switch signal source and the adjacent M time-frequency signal source in each time through the optical fiber connection, and each switch N switch through at least three different fiber and other different switches or signal source connection. The invention uses optical fiber as transmission medium frequency signal synchronization network, the entire network time-frequency synchronization homologous accuracy is very high, at the same time to separate the transmission fiber link stability and time-frequency signal, transparent transmission and network protection switching can realize the frequency signal.

【技术实现步骤摘要】
高精度光纤时频信号同步网络
本专利技术涉及时频信号同步网络，特别是一种高精度光纤时频信号同步网络。
技术介绍
当代社会已经是信息驱动的网络化社会，导航定位、无线通信、互联网、分布式电网等已成为社会生活中必不可少的基本组成部分。一个不可否认的事实是这些技术都依赖于时钟同步网络，时钟同步网络作为技术基础，为这些应用提供高精度的时频基准信号。现在的时钟同步方案最重要的是借助于GPS/北斗等天基导航定位系统(GNSS)向全球广播的星载原子钟，其次还包括e-Loran、IEEE1588v2、DCF77、NTP等多种方式，其常见精度见表1所示。表150km尺度上几种典型方式的时间同步和定位精度GNSSe-LoranIEEE1588v2DCF77NTP时间同步精度5-50ns100ns>1μs2-25μs>1ms定位精度3-30m60mn/an/an/a这些方式很难满足下一代应用需求。首先精度稍高的GNSS系统存在信号微弱、多径误差及由此导致的区域拒止等缺点，其次在精度方面越来越需要cm甚至mm量级的定位精度和ps量级的时间同步精度，甚至在很多领域还需要短期1E-15量级、长期1E-18量级的频率同源稳定度。比如只有时间同步精度进入ps量级和频率同源相位相干后，才能实现多基地雷达的相参融合，从而真正意义上提高现有雷达的探测和干扰能力；另外光钟的秒稳已经进入1E-15量级，为了利用光钟在更高精度层次上重新书写秒的二级定义，就需要世界各地光钟进行该量级上的相互比对；当今兴起的无人驾驶领域同样需要更高精度的定位才能促进其推广应用的成功，因为当前Google的无人驾驶汽车基于GPS的定位精度以及雷达、摄像头等辅助设备能够实现的安全行驶里程约15万公里，虽然对于单一汽车，该数值已经很惊人了，但是如果考虑有效安全里程的话则远远不足，比如上海的一个早高峰，有效安全里程约有3000万公里(100万辆汽车在同一时段平均行驶30公里)，如果全是无人驾驶汽车，那么可以很简单的看出单纯15万公里的安全行驶里程还远远不够。
技术实现思路
本为了满足上述应用需求，本专利技术提出一种基于光纤的高精度时频信号同步网络，为网络内的任意节点提供更高精度的时频信号。本专利技术的核心思想是将每个网络节点至少通过两条光纤链路与其它两个网络节点连接，然后通过光纤链路时延测控发射机和接收机实现光纤链路稳定和测量，通过时频信号发射机和接收机实现时频信号的传输，通过主控板和开关实现网络路由优化和保护倒换，本网络将光纤链路稳定和时频信号的传输通过波分复用的方式分开进行，可以在该光纤网络上实现时频信号的高精度透明传输。本专利技术的技术解决方案如下：一种高精度光纤时频信号同步网络，包括光纤、N个交换机、M个时频信号源，其中，N是2以上的正整数，M为1以上的正整数，每个交换机和时频信号源都是一个网络节点，总共形成N+M个网络节点，其连接关系如下：所述的M个时频信号源中每个时频信号源与相邻的两个交换机通过光纤连接，同时所述的N个交换机中每个交换机通过至少三路不同的光纤与其它不同的交换机或者时频信号源连接。所述的交换机实现光纤链路稳定和时频信号路由优化选择的功能，由第一环形器、第一解波分复用器、第一光纤链路时延测控接收机、第一时频信号接收机、主控板、射频开关、光开关、第一光纤链路时延测控发射机、第一时频信号发射机、第一波分复用器、第二环形器、第三环形器、第二解波分复用器、第二光纤链路时延测控接收机、第二时频信号接收机、第二光纤链路时延测控发射机、第二时频信号发射机、第二波分复用器、第四环形器组成。其连接关系如下：第一环形器的第二端口与交换机的第一输入光信号相连，其第三端口与第一解波分复用器的输入端口相连；第一解波分复用器的输出端口分成两类，第一类是波长用于传递光纤链路时延测控所需信号的光波长的端口，这部分端口与第一光纤时延测控接收机的输入端口相连，第二类是波长用于传递时频信号和标识信息的光波长的端口，这部分端口与第一时频信号接收机的输入端口相连；第一光纤链路时延测控接收机的返回光输出端口与第一环形器的第一端口相连；第一时频信号接收机的微波时频信号输出端口与射频开关的第一输入端口相连，其光波时频信号输出端口与光开关的第一输入端口相连，其标识信息输出端口与主控板的第一输入端口相连；主控板的另外两个输入端口分别与第一光纤链路时延测控发射机和第二光纤链路时延测控发射机的时延测量值输出端口相连，而主控板的路由控制信号输出端口分别与光开关和射频开关的控制信号输入端口相连，主控板的标识信息输出端口分别与第一时频信号发射机和第二时频信号发射机的标识信息输入端口相连，射频开关的时频信号第一和第二输出端口分别与第一时频信号发射机和第二时频信号发射机的微波时频信号输入端口相连，其第三输出端口则作为该交换机的微波时频信号输出端口，光开关的时频信号第一和第二输出端口分别与第一时频信号发射机和第二时频信号发射机的光波时频信号输入端口相连，其第三输出端口则作为该交换机的光波时频信号输出端口；第一光纤链路时延测控发射机和第一时频信号发射机的输出端口分别与第一波分复用器的输入端口相连，第一波分复用器的输出端口与第二环形器的第一端口相连，第二环形器的第三端口与第一光纤链路时延测控发射机的返回光输入端口相连，第二环形器的第二端口作为该交换机的第一通道光信号输出端口。第三环形器的第二端口与交换机的第二输入光信号相连，其第三端口与第二解波分复用器的输入端口相连；第二解波分复用器的输出端口分成两类，第一类是波长用于传递光纤链路时延测控所需信号的光波长的端口，这部分端口与第二光纤时延测控接收机的输入端口相连，第二类是波长用于传递时频信号和标识信息的光波长的端口，这部分端口与第二时频信号接收机的输入端口相连；第二光纤链路时延测控接收机的返回光输出端口与第三环形器的第一端口相连；第二时频信号接收机的时频信号输出端口与射频开关的第二输入端口相连，其光波时频信号输出端口与光开关的第二输入端口相连，其标识信息输出端口与主控板的第二输入端口相连。第二光纤链路时延测控发射机和第二时频信号发射机的输出端口分别与第二波分复用器的输入端口相连，第二波分复用器的输出端口与第四环形器的第一端口相连，第四环形器的第三端口与第二光纤链路时延测控发射机的返回光输入端口相连，第四环形器的第二端口作为该交换机的第二通道光信号输出端口。如果交换机需要更多通道的时候，可以按照上述连接方式增加光纤链路时延测控接收机、时频信号接收机、光纤链路时延测控发射机、时频信号发射机、波分复用器、解波分复用器以及环形器从而增加光信号输入输出通道。所述的时频信号源由高精度时钟、主控板、射频开关、光开关、第一光纤链路时延测控发射机、第一时频信号发射机、第二光纤链路时延测控发射机、第二时频信号发射机、第一波分复用器、第二波分复用器、第一环形器、第二环形器组成。其连接关系如下：高精度时钟的光频时频信号输出端口与光开关的时频输入信号端口相连，而光开关的输出信号端口和分别作为时频信号源的第三通道光信号输出端口和第四通道光信号输出端口和，高精度时钟的微波时频信号输出端口与射频开关的时频信号输入端口相连，主控板的两个输入端口、分别与第一光纤链路时延测控发射机和第二光纤链路时延测控发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度光纤时频信号同步网络，其特征在于包括光纤(1)、N个交换机(2)、M个时频信号源(3)，其中，N是2以上的正整数，M为1以上的正整数，每个交换机和时频信号源都是一个网络节点，总共形成N+M个网络节点，其连接关系如下：所述的M个时频信号源中每个时频信号源与相邻的两个交换机通过光纤连接，所述的N个交换机中每个交换机通过至少三路不同的光纤与其它不同的交换机或者时频信号源连接。

【技术特征摘要】
1.一种高精度光纤时频信号同步网络，其特征在于包括光纤(1)、N个交换机(2)、M个时频信号源(3)，其中，N是2以上的正整数，M为1以上的正整数，每个交换机和时频信号源都是一个网络节点，总共形成N+M个网络节点，其连接关系如下：所述的M个时频信号源中每个时频信号源与相邻的两个交换机通过光纤连接，所述的N个交换机中每个交换机通过至少三路不同的光纤与其它不同的交换机或者时频信号源连接。2.根据权利要求1所述的高精度光纤时频信号同步网络，其特征在于所述的交换机(2)实现光纤链路稳定和时频信号路由优化选择的功能，所述的交换机(2)由第一环形器(11)、第一解波分复用器(12)、第一光纤链路时延测控接收机(13)、第一时频信号接收机(14)、主控板(15)、射频开关(150)、光开关(1500)、第一光纤链路时延测控发射机(16)、第一时频信号发射机(17)、第一波分复用器(18)、第二环形器(19)、第三环形器(110)、第二解波分复用器(120)、第二光纤链路时延测控接收机(130)、第二时频信号接收机(140)、第二光纤链路时延测控发射机(160)、第二时频信号发射机(170)、第二波分复用器(180)和第四环形器(190)组成，其连接关系如下：第一环形器(11)的第二端口(112)为第一光信号输入端口，第一环形器(11)的第三端口(113)与第一解波分复用器(12)的输入端口相连；第一解波分复用器(12)的输出端口分别与第一光纤时延测控接收机13的输入端口、第一时频信号接收机(14)的输入端口相连，第一光纤链路时延测控接收机(13)的输出端口与第一环形器(11)的第一端口(111)相连；第一时频信号接收机(14)的微波时频信号输出端口(141)与所述的射频开关(150)的第一输入端口(1501)相连，所述的第一时频信号接收机(14)的光波时频信号输出端口(142)与所述的光开关(1500)的第一输入端口(15004)相连，所述的第一时频信号接收机(14)的标识信息输出端口(143)与所述的主控板(15)的第一输入端口(151)相连；主控板(15)的第二输入端口(153)、第三输入端口(154)分别与第一光纤链路时延测控发射机(16)的输出端口和第二光纤链路时延测控发射机(160)的输出端口相连，主控板15的路由控制信号输出端口(155)和(156)分别与光开关(1500)的控制信号输入端口(15006)和射频开关(150)的控制信号输入端口(1503)相连，主控板(15)的标识信息输出端口(157)、(158)分别与第一时频信号发射机(17)和第二时频信号发射机(170)的标识信息输入端口相连，射频开关(150)的时频信号第一输出端口(1504)和第二输出端口(1505)分别与第一时频信号发射机(17)和第二时频信号发射机(170)的时频信号输入端口相连，射频开关(150)的时频信号第三输出端口(1506)是该交换机的微波时频信号输出端口，光开关(1500)的时频信号第一输出端口(15001)和第二输出端口(15002)分别与第一时频信号发射机(17)和第二时频信号发射机(170)的光波时频信号输入端口相连，光开关(1500)的第三输出端口(15003)是该交换机的光波时频信号输出端口；第一光纤链路时延测控发射机(16)和第一时频信号发射机(17)的输出端口分别与第一波分复用器(18)的输入端口相连，第一波分复用器(18)的输出端口与第二环形器(19)的第一端口(191)相连，第二环形器(19)的第三端口(193)与第一光纤链路时延测控发射机(16)的返回光输入端口相连，第二环形器(19)的第二端口(192)为该交换机的第一通道光信号输出端口；第三环形器(110)的第二端口(1102)为第二光信号输入端口，第三环形器(110)的第三端口(1103)与第二解波分复用器(120)的输入端口相连；第二波分复用器(120)的输出端口分成两类，第一类是波长用于传递光纤链路时延测...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨飞，王家亮，熊晓锋，蔡海文，桂有珍，程楠，魏芳，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31