一种通道时延补偿方法技术

本发明专利技术涉及一种准确快速、高精度的通道时延补偿方法，主站端发送时间编码信息经过SDH网络后，到达从站端，然后再由从站端返回时间编码，在经由对称路径的SDH网络后回到主站端。而主站端自发送时间编码时，开启FPGA高速时钟计数器，到收到时间编码后停止，即可测量出通道双向传输时间T1。反复多次测量通道时间后，根据频率同步原理，对计数值进行补偿即可得出精确的通道时延，为SDH地面同步网在时间统一方面应用提供了一种参考。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于SDH对称路径业务通道对时的基本原理以及利用SDH实现精确对时的具体方案，具体涉及一种准确快速、高精度的通道时延补偿方法。
技术介绍
时间同步系统是一种能接收外部时间基准信号，并按照要求的时间精度向外输出时间同步信号和时间信息的系统。它能使网络内其它时钟对准并同步，通俗来说时间同步就是采取技术措施对网络内时钟实施高精度“对表”。时间同步广泛应用于各类信息系统，尤其是对时间敏感的复杂信息系统中。以电力系统智能变电站为例，各类装置需要时间同步，以保证各类装置动作顺序正确且适应电信号以光速运行的环境条件，如果时间不同步，严重情况下有可能将造成系统瘫痪。此外，时间同步在许多领域都很重要，如在金融交易中一般遵循“价格优先、时间优先”的交易规则；在通信系统中用户计费与时间几乎完全挂钩；在大型分布式商业数据库中需要准确记录客户的交易信息；上述各类现象无不与高精度时间同步紧密相关。根据全国电力技术市场协会预计，在2012年之前，时间同步系统将保持不低于40%的增长速度。随着国家电网公司智能电网建设计划，设备的智能化，测控数据采集、传输的网络化，对授时的精度提出了更高的要求，同时将进一步加强对发电、输电、配电、调度等环节的测量和监控，这需要在全网建立统一时钟同步、统一授时的同步网。时间同步对电力系统稳定运行、监控保护、故障分析处理等具有重要意义。因此，时间同步系统是智能电网最重要的基础保障之一，而当前主要采用天基系统(GPS或北斗星)同步方案，受天气、地域、环境和人为因素的影响很大。任何天基系统信号都容易受到干扰，包括人为的(如军事上的)和自然的(如太阳耀斑、天气等)，可靠性无法保证，风险不言而喻。本文介绍的基于SDH的时间同步方案，可以利用现有SDH网络实现时间同步，作为GPS方案有效的备份，极大提升系统的安全性和可靠性。我国采用的是欧洲的El标准，El的数据率就是2.048Mb it/s ο El的一个时分复用帧(其长度T = 125us)共划分为32相等的时隙，时隙的编号为CH0-CH31。其中时隙CHO用作帧同步用，时隙CH16用来传送信令，剩下CH1-CH15和CH17-CH31共30个时隙用作30个话路。每个时隙传送8bit，因此共用256bit。每秒传送8000个帧，因此PCM—次群El的数据率就是2.048Mbit/s。SDH网络是一个频率同步的数字传输网，频率同步即三层网络的等级主从同步。SDH设备具有时钟接口和模块，正常工作时下级时钟跟踪锁定上级时钟，能够通过STM-N线路码流传送同步基准信号，也可接收外部时钟信号或提供外部时钟信号，并可根据时钟质量进行实时自动时钟倒换。因此，SDH既是频率同步信号的使用者，又是频率同步信号的传输者。在现有的SDH系统外围增加带有El接口时间同步设备负责发送和接受时间编码信号。由发送端接收外部时钟源(GPS卫星、BD卫星、IRIG-BDC、PTP等)得到时间信息编码并发出基准时间信号输入主节点，再由主节点的SDH网络设备发出到从节点的SDH网络设备接收端，通过主、从节点之间的2ME1互连通道实现时间的传递。接收端解析收到的时间信息的同时，将收到的时间编码经由SDH网络设备发回至发送端，用于通道延时测量。由于SDH网络设备间频率同步，那么接收端与发送端配合测量出精确的通道延时，从而也就能恢复出精确的时间信息。目前最通用的通道时延补偿方法是双向法，此双向法在电力系统中也有应用，光纤纵差线路继电保护系统常用双向法计算通道时延；传统的梯形双向法是目前采用最多的算法，然而这些算法都存在着误差缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述的不足，提供一种准确快速、高精度的通道时延补偿方法。实现上述目的的技术措施:主站端发送时间编码信息经过SDH网络后，到达从站端，然后再由从站端返回时间编码，在经由对称路径的SDH网络后回到主站端。而主站端自发送时间编码时，开启FPGA高速时钟计数器，到收到时间编码后停止，即可测量出通道双向传输时间Tl。反复多次测量通道时间后，根据频率同步原理，对计数值进行补偿即可得出精确的通道时延。此测量方法适用于路径对称SDH网络中。经过实时测量、计算得到通道时延后，将延时时间由下一秒的时间编码发出，从站端收到时间编码后，解析即可得到通道时延，并根据实时补偿算法，计算出补偿值。写入FPGA中的脉冲恢复模块中，即可恢复高精度的脉冲信号。设Θ⑴是主站端时间标准函数的相位函数，O ( Θ⑴< 2π。则Θ (tl)是主站向从站发送第η巾贞时刻tl的从节点时间标准函数的相位；Θ (t2)是从站端收到第η帧时刻t2的主站端时间标准函数的相位；Θ (t3)是主站端收到从站端返回的数据帧时刻t3的主站端时间标准函数的相位；δ I是第n帧主站端到从站端的传输延时；δ 2第η帧从站端返回到主站端的传输时延；Θ e是主站端超前从站端时间标准函数的相位差。设α为tl与t3时刻的相位差，得α = 2η π + Θ (t 3)-θ (tl)β 为 t2 与 t 3 时刻的相位差，得 β = 2Ι 3Τ+Φ ( 3)-φ (t2)可得环路时延 δ 1+ δ 2 = α ω 2~ β ω----------------------(I)设δ 2 = ρ δ I得θ e = 2k τι + θ (tl)— Φ (t 2) +11+ρ (α—ω1ω2β)----(2)在⑵式中，θ (t)是在主站端测量的。因此，9e所能达到的准确度取决于主站端时钟精度。而从站端恢复脉冲的根据就 是Ge。时钟同步精度完全取决于主站端与从站端所使用的时钟精度。 采用本专利技术的通道时延补偿方法后，所得到的主从同步后的脉冲准确度大大提高，已接近导航卫星系统的时间传递精度。附图说明图1为现有的双向法的工作原理示意图。图2为本专利技术采用的通道时延补偿方法的原理图。图3为智能识别软件处理流程图。图4为对时示意图。图5为对时实现框图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。图4、5为对时示意图和对时实现框图，图1为现有的双向法的工作原理示意图，此双向法在电力系统中也有应用，光纤纵差线路继电保护系统常用双向法计算通道时延；传统的梯形双向法是目前采用最多的算法。图2为本专利技术采用的通道时延补偿方法的原理图，与图1不同的是由主站端发送时间编码信息经过SDH网络后，到达从站端，然后再由从站端返回时间编码，在经由对称路径的SDH网络后回到主站端。而主站端自发送时间编码时，开启FPGA高速时钟计数器，到收到时间编码后停止，即可测量出通道双向传输时间Tl。反复多次测量通道时间后，根据频率同步原理，对计数值进行补偿即可得出精确的通道时延。此测量方法适用于路径对称SDH网络中。经过实时测量、计算得到通道时延后，将延时时间由下一秒的时间编码发出，从站端收到时间编码后，解析即可得到通道时延，并根据实时补偿算法，计算出补偿值。写入FPGA中的脉冲恢复模块中，即可恢复高精度的脉冲信号。 图3为相位差测量算法的示意图，用来测量主站端与从站端时间标准函数的相位差。如图c所示，图中上半部分是主站端产生的时间标准函数(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通道时延补偿方法，其特征在于，主站端发送时间编码信息经过SDH网络后，到达从站端，然后再由从站端返回时间编码，在经由对称路径的SDH网络后回到主站端。而主站端自发送时间编码时，开启FPGA高速时钟计数器，到收到时间编码后停止，即可测量出通道双向传输时间T1；反复多次测量通道时间后，根据频率同步原理，对计数值进行补偿即可得出精确的通道时延；相应的补偿算法为：设θ(t)是主站端时间标准函数的相位函数，0≤θ(t)＜2π。则θ(t1)是主站向从站发送第n帧时刻t1的从节点时间标准函数的相位；θ(t2)是从站端收到第n帧时刻t?2的主站端时间标准函数的相位；θ(t3)是主站端收到从站端返回的数据帧时刻t3的主站端时间标准函数的相位；δ1是第n帧主站端到从站端的传输延时；δ2第n帧从站端返回到主站端的传输时延；θe是主站端超前从站端时间标准函数的相位差。设α为t1与t3时刻的相位差，得α＝2nπ+θ(t3)?θ(t1)β为t2与t?3时刻的相位差，得β＝2mπ+φ(t3)?φ(t2)可得环路时延δ1+δ2＝αω2?βω??????????????????????(1)设δ2＝pδ1得θe＝2kπ+θ(t1)?φ(t2)+11+p(α?ω1ω2β)????(2)在(2)式中，θ(t)是在主站端测量的。因此，θe所能达到的准确度取决于主站端时钟精度。而从站端恢复脉冲的根据就是θe。时钟同步精度完全取决于主站端与从站端所使用的时钟精度。...

【技术特征摘要】
1.一种通道时延补偿方法，其特征在于， 主站端发送时间编码信息经过SDH网络后，到达从站端，然后再由从站端返回时间编码，在经由对称路径的SDH网络后回到主站端。而主站端自发送时间编码时，开启FPGA高速时钟计数器，到收到时间编码后停止，即可测量出通道双向传输时间Tl ;反复多次测量通道时间后，根据频率同步原理，对计数值进行补偿即可得出精确的通道时延； 相应的补偿算法为: 设Θ⑴是主站端时间标准函数的相位函数，O ( Θ⑴< 2π。则Θ (tl)是主站向从站发送第η帧时刻tl的从节点时间标准函数的相位； Θ (t2)是从站端收到第η帧时刻t 2的主站端时间标准函数的相位； Θ (t3)是主站端收到从站端返回的数据帧时刻t3的主站端时间标准函数的相位； δI是第η帧主站端到从站端的传输延时； δ 2第η帧从站端返回到主站端的传输时延； Θe是主站端超前从站端时间标准函数的相位差。 设α为tl与t3时刻的相位差,得...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄欣，伦惠勤，竹之涵，潘登，骆燕婷，刘有志，廖晓春，陈洁然，
申请(专利权)人：广州供电局有限公司，广州思唯奇计算机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：