高精度光纖時頻信號同步網絡制造技術

一種高精度光纖時頻信號同步網絡，包括光纖、N個交換機、M個時頻信號源，其中，N是2以上的正整數，M為1以上的正整數，每個交換機和時頻信號源都是一個網絡節點，總共形成N+M個網絡節點，其中M個時頻信號源中每個時頻信號源與相鄰的兩個交換機通過光纖連接，而N個交換機中每個交換機通過至少三路不同的光纖與其它不同的交換機或者時頻信號源連接。本發明專利技術采用光纖作為時頻信號同步網絡的傳輸介質，整個網絡內時頻信號同源同步的精度非常高，同時將光纖鏈路穩定和時頻信號的傳輸分開，可以實現時頻信號的透明傳輸和網絡的保護倒換。

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.

【技術實現步驟摘要】
高精度光纖時頻信號同步網絡
本專利技術涉及時頻信號同步網絡，特別是一種高精度光纖時頻信號同步網絡。
技術介紹
當代社會已經是信息驅動的網絡化社會，導航定位、無線通信、互聯網、分布式電網等已成為社會生活中必不可少的基本組成部分。一個不可否認的事實是這些技術都依賴于時鐘同步網絡，時鐘同步網絡作為技術基礎，為這些應用提供高精度的時頻基準信號。現在的時鐘同步方案最重要的是借助于GPS/北斗等天基導航定位系統(GNSS)向全球廣播的星載原子鐘，其次還包括e-Loran、IEEE1588v2、DCF77、NTP等多種方式，其常見精度見表1所示。表150km尺度上幾種典型方式的時間同步和定位精度GNSSe-LoranIEEE1588v2DCF77NTP時間同步精度5-50ns100ns>1μs2-25μs>1ms定位精度3-30m60mn/an/an/a這些方式很難滿足下一代應用需求。首先精度稍高的GNSS系統存在信號微弱、多徑誤差及由此導致的區域拒止等缺點，其次在精度方面越來越需要cm甚至mm量級的定位精度和ps量級的時間同步精度，甚至在很多領域還需要短期1E-15量級、長期1E-18量級的頻率同源穩定度。比如只有時間同步精度進入ps量級和頻率同源相位相干后，才能實現多基地雷達的相參融合，從而真正意義上提高現有雷達的探測和干擾能力；另外光鐘的秒穩已經進入1E-15量級，為了利用光鐘在更高精度層次上重新書寫秒的二級定義，就需要世界各地光鐘進行該量級上的相互比對；當今興起的無人駕駛領域同樣需要更高精度的定位才能促進其推廣應用的成功，因為當前Google的無人駕駛汽車基于GPS的定位精度以及雷達、攝像頭等輔助設備能夠實現的安全行駛里程約15萬公里，雖然對于單一汽車，該數值已經很驚人了，但是如果考慮有效安全里程的話則遠遠不足，比如上海的一個早高峰，有效安全里程約有3000萬公里(100萬輛汽車在同一時段平均行駛30公里)，如果全是無人駕駛汽車，那么可以很簡單的看出單純15萬公里的安全行駛里程還遠遠不夠。
技術實現思路
本為了滿足上述應用需求，本專利技術提出一種基于光纖的高精度時頻信號同步網絡，為網絡內的任意節點提供更高精度的時頻信號。本專利技術的核心思想是將每個網絡節點至少通過兩條光纖鏈路與其它兩個網絡節點連接，然后通過光纖鏈路時延測控發射機和接收機實現光纖鏈路穩定和測量，通過時頻信號發射機和接收機實現時頻信號的傳輸，通過主控板和開關實現網絡路由優化和保護倒換，本網絡將光纖鏈路穩定和時頻信號的傳輸通過波分復用的方式分開進行，可以在該光纖網絡上實現時頻信號的高精度透明傳輸。本專利技術的技術解決方案如下：一種高精度光纖時頻信號同步網絡，包括光纖、N個交換機、M個時頻信號源，其中，N是2以上的正整數，M為1以上的正整數，每個交換機和時頻信號源都是一個網絡節點，總共形成N+M個網絡節點，其連接關系如下：所述的M個時頻信號源中每個時頻信號源與相鄰的兩個交換機通過光纖連接，同時所述的N個交換機中每個交換機通過至少三路不同的光纖與其它不同的交換機或者時頻信號源連接。所述的交換機實現光纖鏈路穩定和時頻信號路由優化選擇的功能，由第一環形器、第一解波分復用器、第一光纖鏈路時延測控接收機、第一時頻信號接收機、主控板、射頻開關、光開關、第一光纖鏈路時延測控發射機、第一時頻信號發射機、第一波分復用器、第二環形器、第三環形器、第二解波分復用器、第二光纖鏈路時延測控接收機、第二時頻信號接收機、第二光纖鏈路時延測控發射機、第二時頻信號發射機、第二波分復用器、第四環形器組成。其連接關系如下：第一環形器的第二端口與交換機的第一輸入光信號相連，其第三端口與第一解波分復用器的輸入端口相連；第一解波分復用器的輸出端口分成兩類，第一類是波長用于傳遞光纖鏈路時延測控所需信號的光波長的端口，這部分端口與第一光纖時延測控接收機的輸入端口相連，第二類是波長用于傳遞時頻信號和標識信息的光波長的端口，這部分端口與第一時頻信號接收機的輸入端口相連；第一光纖鏈路時延測控接收機的返回光輸出端口與第一環形器的第一端口相連；第一時頻信號接收機的微波時頻信號輸出端口與射頻開關的第一輸入端口相連，其光波時頻信號輸出端口與光開關的第一輸入端口相連，其標識信息輸出端口與主控板的第一輸入端口相連；主控板的另外兩個輸入端口分別與第一光纖鏈路時延測控發射機和第二光纖鏈路時延測控發射機的時延測量值輸出端口相連，而主控板的路由控制信號輸出端口分別與光開關和射頻開關的控制信號輸入端口相連，主控板的標識信息輸出端口分別與第一時頻信號發射機和第二時頻信號發射機的標識信息輸入端口相連，射頻開關的時頻信號第一和第二輸出端口分別與第一時頻信號發射機和第二時頻信號發射機的微波時頻信號輸入端口相連，其第三輸出端口則作為該交換機的微波時頻信號輸出端口，光開關的時頻信號第一和第二輸出端口分別與第一時頻信號發射機和第二時頻信號發射機的光波時頻信號輸入端口相連，其第三輸出端口則作為該交換機的光波時頻信號輸出端口；第一光纖鏈路時延測控發射機和第一時頻信號發射機的輸出端口分別與第一波分復用器的輸入端口相連，第一波分復用器的輸出端口與第二環形器的第一端口相連，第二環形器的第三端口與第一光纖鏈路時延測控發射機的返回光輸入端口相連，第二環形器的第二端口作為該交換機的第一通道光信號輸出端口。第三環形器的第二端口與交換機的第二輸入光信號相連，其第三端口與第二解波分復用器的輸入端口相連；第二解波分復用器的輸出端口分成兩類，第一類是波長用于傳遞光纖鏈路時延測控所需信號的光波長的端口，這部分端口與第二光纖時延測控接收機的輸入端口相連，第二類是波長用于傳遞時頻信號和標識信息的光波長的端口，這部分端口與第二時頻信號接收機的輸入端口相連；第二光纖鏈路時延測控接收機的返回光輸出端口與第三環形器的第一端口相連；第二時頻信號接收機的時頻信號輸出端口與射頻開關的第二輸入端口相連，其光波時頻信號輸出端口與光開關的第二輸入端口相連，其標識信息輸出端口與主控板的第二輸入端口相連。第二光纖鏈路時延測控發射機和第二時頻信號發射機的輸出端口分別與第二波分復用器的輸入端口相連，第二波分復用器的輸出端口與第四環形器的第一端口相連，第四環形器的第三端口與第二光纖鏈路時延測控發射機的返回光輸入端口相連，第四環形器的第二端口作為該交換機的第二通道光信號輸出端口。如果交換機需要更多通道的時候，可以按照上述連接方式增加光纖鏈路時延測控接收機、時頻信號接收機、光纖鏈路時延測控發射機、時頻信號發射機、波分復用器、解波分復用器以及環形器從而增加光信號輸入輸出通道。所述的時頻信號源由高精度時鐘、主控板、射頻開關、光開關、第一光纖鏈路時延測控發射機、第一時頻信號發射機、第二光纖鏈路時延測控發射機、第二時頻信號發射機、第一波分復用器、第二波分復用器、第一環形器、第二環形器組成。其連接關系如下：高精度時鐘的光頻時頻信號輸出端口與光開關的時頻輸入信號端口相連，而光開關的輸出信號端口和分別作為時頻信號源的第三通道光信號輸出端口和第四通道光信號輸出端口和，高精度時鐘的微波時頻信號輸出端口與射頻開關的時頻信號輸入端口相連，主控板的兩個輸入端口、分別與第一光纖鏈路時延測控發射機和第二光纖鏈路時延測控發射本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高精度光纖時頻信號同步網絡，其特征在于包括光纖(1)、N個交換機(2)、M個時頻信號源(3)，其中，N是2以上的正整數，M為1以上的正整數，每個交換機和時頻信號源都是一個網絡節點，總共形成N+M個網絡節點，其連接關系如下：所述的M個時頻信號源中每個時頻信號源與相鄰的兩個交換機通過光纖連接，所述的N個交換機中每個交換機通過至少三路不同的光纖與其它不同的交換機或者時頻信號源連接。

【技術特征摘要】
1.一種高精度光纖時頻信號同步網絡，其特征在于包括光纖(1)、N個交換機(2)、M個時頻信號源(3)，其中，N是2以上的正整數，M為1以上的正整數，每個交換機和時頻信號源都是一個網絡節點，總共形成N+M個網絡節點，其連接關系如下：所述的M個時頻信號源中每個時頻信號源與相鄰的兩個交換機通過光纖連接，所述的N個交換機中每個交換機通過至少三路不同的光纖與其它不同的交換機或者時頻信號源連接。2.根據權利要求1所述的高精度光纖時頻信號同步網絡，其特征在于所述的交換機(2)實現光纖鏈路穩定和時頻信號路由優化選擇的功能，所述的交換機(2)由第一環形器(11)、第一解波分復用器(12)、第一光纖鏈路時延測控接收機(13)、第一時頻信號接收機(14)、主控板(15)、射頻開關(150)、光開關(1500)、第一光纖鏈路時延測控發射機(16)、第一時頻信號發射機(17)、第一波分復用器(18)、第二環形器(19)、第三環形器(110)、第二解波分復用器(120)、第二光纖鏈路時延測控接收機(130)、第二時頻信號接收機(140)、第二光纖鏈路時延測控發射機(160)、第二時頻信號發射機(170)、第二波分復用器(180)和第四環形器(190)組成，其連接關系如下：第一環形器(11)的第二端口(112)為第一光信號輸入端口，第一環形器(11)的第三端口(113)與第一解波分復用器(12)的輸入端口相連；第一解波分復用器(12)的輸出端口分別與第一光纖時延測控接收機13的輸入端口、第一時頻信號接收機(14)的輸入端口相連，第一光纖鏈路時延測控接收機(13)的輸出端口與第一環形器(11)的第一端口(111)相連；第一時頻信號接收機(14)的微波時頻信號輸出端口(141)與所述的射頻開關(150)的第一輸入端口(1501)相連，所述的第一時頻信號接收機(14)的光波時頻信號輸出端口(142)與所述的光開關(1500)的第一輸入端口(15004)相連，所述的第一時頻信號接收機(14)的標識信息輸出端口(143)與所述的主控板(15)的第一輸入端口(151)相連；主控板(15)的第二輸入端口(153)、第三輸入端口(154)分別與第一光纖鏈路時延測控發射機(16)的輸出端口和第二光纖鏈路時延測控發射機(160)的輸出端口相連，主控板15的路由控制信號輸出端口(155)和(156)分別與光開關(1500)的控制信號輸入端口(15006)和射頻開關(150)的控制信號輸入端口(1503)相連，主控板(15)的標識信息輸出端口(157)、(158)分別與第一時頻信號發射機(17)和第二時頻信號發射機(170)的標識信息輸入端口相連，射頻開關(150)的時頻信號第一輸出端口(1504)和第二輸出端口(1505)分別與第一時頻信號發射機(17)和第二時頻信號發射機(170)的時頻信號輸入端口相連，射頻開關(150)的時頻信號第三輸出端口(1506)是該交換機的微波時頻信號輸出端口，光開關(1500)的時頻信號第一輸出端口(15001)和第二輸出端口(15002)分別與第一時頻信號發射機(17)和第二時頻信號發射機(170)的光波時頻信號輸入端口相連，光開關(1500)的第三輸出端口(15003)是該交換機的光波時頻信號輸出端口；第一光纖鏈路時延測控發射機(16)和第一時頻信號發射機(17)的輸出端口分別與第一波分復用器(18)的輸入端口相連，第一波分復用器(18)的輸出端口與第二環形器(19)的第一端口(191)相連，第二環形器(19)的第三端口(193)與第一光纖鏈路時延測控發射機(16)的返回光輸入端口相連，第二環形器(19)的第二端口(192)為該交換機的第一通道光信號輸出端口；第三環形器(110)的第二端口(1102)為第二光信號輸入端口，第三環形器(110)的第三端口(1103)與第二解波分復用器(120)的輸入端口相連；第二波分復用器(120)的輸出端口分成兩類，第一類是波長用于傳遞光纖鏈路時延測...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊飛，王家亮，熊曉鋒，蔡海文，桂有珍，程楠，魏芳，
申請(專利權)人：中國科學院上海光學精密機械研究所，
類型：發明
國別省市：上海,31