专利名称：Lte系统的高精度网络时钟服务器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及移动通信网时间同步装置，具体涉及LTE系统的高精度网络时钟服务器。
背景技术：
时间同步是移动通信系统的一个重要指标，是保证移动通信系统性能质量的关键。移动通信网的时间同步传递主要有无线和有线两种方式。无线方式采用卫星定位系统进行授时，如美国的GPS、俄罗斯的GL0NASS、中国的北斗系统等。卫星授时的优点是时间同步的精度高、无需组建网络，获取方便，但是缺点是造价高、施工难度大高，并且GPS还存在政治和安全风险。有线方式则利用IEEE1588V2协议报文实现时间同步，通常要求分组传输网设备都具备带内模式的PTP接口和带外模式的1PPS+T0D接口两种接口。目前，移动通讯系统即将从3G系统发展到LTE系统。LTE( Long Term Evolution)通俗3. 9G，它的技术优势是高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。LTE通信的下行峰值速率为100Mbps、上行为50Mbps，被公认为从3G向4G演进的主流技术。3G技术标准如TDSCDMA，CDMA2000和WiMax对时间同步系统已经有很高的精度(亚微秒)要求，但是，LTE系统对网络时钟同步要求更高(百纳秒级)。由于任何一种有线或无线方式都存在故障的可能，从而使时间同步产生偏差，而LTE通信系统对时间同步要求非常高，一旦出现时间同步偏差会造成通讯系统的中断，给客户和运营商带来巨大的损失，因此，如何提高LTE通信系统时间同步的可靠性是迫切需要解决的问题。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是解决如何提高LTE通信系统时间同步的可靠性的问题。为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供一种LTE系统的高精度网络时钟服务器，包括三合一卫星接收单元、1588时钟接口单元和本地时钟信号生成单元，所述三合一卫星接收单元自动选择接收GPS、北斗或GL0NASS中的任一个有效的卫星时钟输入信号；所述1588时钟接口单元获取1588时钟输入信号；所述本地时钟信号生成单元根据所述卫星时钟输入信号或者所述1588时钟输入信号，生成本地时钟信号并输出至输出接口，所述输出接口包括IOMHz、El、PTPUPPS + TOD和IRIG-B接口。在上述方案中，所述本地时钟信号生成单元上设有用于选择接收所述卫星时钟输入信号或者所述1588时钟输入信号的选择开关。在上述方案中，所述本地时钟信号生成单元上还设有自动切换开关和监测单元，所述监测单元根据所述所述卫星时钟输入信号的质量发出相应的控制信号，所述自动切换开关根据所述控制信号在所述卫星时钟输入信号或者所述1588时钟输入信号之间自动切换。[0009]在上述方案中，所述本地时钟信号生成单元包括嵌入式微处理器、FPGA和时钟振荡锁相单元，所述FPGA上设有相位及时标处理模块、PTP处理模块、频率合成模块、El成帧编码模块和PPS+T0D成帧编码模块，所述时钟振荡锁相单元跟踪卫星时钟输入信号或者1588时钟输入信号其中一个输入源并由所述相位及时标处理模块处理后分别输送给所述PTP处理模块、频率合成模块、El成帧编码模块和PPS+T0D成帧编码模块，所述频率合成模块输出IOMHz信号至所述IOMHz接口，所述El成帧编码模块输出El同步信号至所述El接口，所述PPS+T0D成帧编码模块输出PPS+T0D同步信号至所述PPS+T0D接口，所述PTP处理模块输出PTP同步信号至所述PTP接口。在上述方案中，所述嵌入式微处理器连接系统管理端口，所述系统管理端口包括RS232 接口和 IOM/1OOM 网络接口。本实用新型采用了 GPS/北斗/GL0NASS三合一接收单元作为时钟参考源，具有在三种卫星系统间自动切换的能力，使系统运行可靠性大大提高，并且还具备1588时钟接口单元，支持PTP输入作为时钟参考源，可在三合一卫星接收单元出现故障的情况下为系统 提供时钟源，进一步提闻系统运行可罪性。
图I为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种LTE系统的高精度网络时钟服务器，能够自动选择接收GPS、北斗或GL0NASS中的任一个有效的卫星时钟输入信号以及1588时钟输入信号，并且提供了多种本地时钟信号输出接口，大大提高了时间同步的可靠性，减小了 LTE系统的故障率。
以下结合附图对本实用新型作出详细的说明。如图I所示，本实用新型提供的LTE系统的高精度网络时钟服务器，包括三合一卫星接收单元、1588时钟接口单元和本地时钟信号生成单元。三合一卫星接收单元自动选择接收GPS、北斗或GL0NASS中的任一个有效的卫星时钟输入信号，1588时钟接口单元获取系统的1588时钟输入信号，本地时钟信号生成单元根据所述卫星时钟输入信号或者所述1588时钟输入信号，生成本地时钟信号并输出至输出接口，所述输出接口包括10MHz, EU PTPUPPS + TOD和IRIG-B接口。本地时钟信号生成单元上还设有自动切换开关和监测单元，监测单元根据所述卫星时钟输入信号的质量发出相应的控制信号，所述自动切换开关根据所述控制信号在所述卫星时钟输入信号或者所述1588时钟输入信号之间自动切换，当失去卫星时钟输入信号或者信号质量变差时，自动切换开关自动切换为接收1588时钟输入信号。本实用新型采用了 GPS/北斗/GL0NASS三合一接收单元作为时钟参考源。GPS授时是目前最成熟的授时技术且信号可免费接收，但GPS卫星由美国国防部管理，美国政府也并未对GPS卫星系统的可靠性做过承诺，我国的北斗系统和俄罗斯的GL0NASS系统虽日渐完善，但应用成熟度还不够，所以单独只采用其中一种卫星接收模块会给通信系统带来安全隐患。本实用新型中的三合一卫星接收单元，具有在三种卫星系统间自动切换的能力，使系统运行可靠性大大提高。[0018]另外，本实用新型还具备1588时钟接口单元，支持PTP输入作为时钟参考源。PTP(Precise Time Protocol，精密时间协议)即IEEE1588协议标准(网络测量和控制系统的精确时钟同步协议标准)，它提供了一种利用网络控制系统中主从时钟交换报文达到时钟精准同步的有效方法。根据该协议定义，同步设备不需要额外的时钟线，只需使用现有的以太网通过主从时钟之间的带内时间信息的报文交换，即可实现时钟的同步，同步精度可达百纳秒级，使时钟同步网的组网连接大大简化，组网成本也随之降低。在本实用新型中，本地时钟信号生成单元上设有自动切换开关，当失去卫星时钟输入信号时，自动切换为接收1588时钟输入信号，也就是说，PTP输入可在三合一卫星接收单元出现故障的情况下为系统提供时钟源，进一步提高系统运行可靠性。本地时钟信号生成单元由嵌入式微处理器、FPGA和时钟振荡锁相单元组合实现，FPGA上设有相位及时标处理模块、PTP处理模块、频率合成模块、El成帧编码模块和PPS+T0D成帧编码模块，时钟振荡锁相单元跟踪卫星时钟输入信号或者1588时钟输入信号其中一个输入源，形成高精度、高性能的本地时钟发送给PTP处理模块、频率合成模块、El成帧编码模块和PPS+T0D成帧编码模块；在锁相跟踪的同时，FPGA会记录下跟踪过程中的历史数据，在输入源丢失的情况下(卫星异常现象或网络故障发生)，根据历史数据维持本地时钟以原有精度继续工作24小时。频率合成模块为用户提供高精度、高稳定度的IOMHz信号，El成帧编码模块为用户提供符合国际标准要求的El同步信号，PPS+T0D成帧编码模块为用户提供符合规范要求的PPS+T0D同步信号，PTP处理模块为用户提供高精度、高稳定度的PTP同步信号。须特别指出，本实用新型采用FPGA实现硬件时标，并由FPGA硬件完成绝大部分PTP协议打包、解包工作，排除由软件处理所带来的不确定的相位延迟，并大大加快PTP协议处理速度，因此可提供精度高达百纳秒级，容量多达1000个终端的PTP信号输出。嵌入式微处理器除参与系统运行外，还为用户提供系统管理端口，包括RS232接口和IOM/1OOM 网络接口。为了进一步提高网络时钟服务器的灵活性，本地时钟信号生成单元上还设有选择开关，用于选择接收卫星时钟输入信号或者1588时钟输入信号。这样，用户可以选择不选用三合一模块作为时钟参考源，从而省去高昂的卫星天线架设及维护成本。综上所述，本实用新型具有如下优点(I)、实现了在一台时钟服务器上同时具备GPS/北斗/GL0NASS三模卫星输入，大大提高系统的可靠性，并减少了对单个卫星的依赖。(2)、根据LTE系统将需要建设更多个小基站的特性，通过软硬件实现了 PTP(Precision Time Protocol)边界时钟的功能,有效提高了运用灵活性。(3)、本实用新型可以监测卫星和PTP (1588v2)等所有时钟输入信号的质量，并依用户设定或系统缺省设置选择相应的时钟输入源。( 4 )、具有控制、管理，实现用户接口及网络通信功能。(5)、除了可输出传统的同步信号如El，IOMHz信号外，还提供了 PTP，1PPS/T0D，IRIG-B几类输出信号。本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。权利要求1.LTE系统的高精度网络时钟服务器，其特征在于，包括 三合一卫星接收单元，自动选择接收GPS、北斗或GLONASS中的任一个有效的卫星时钟输入信号； 1588时钟接口单元，获取1588时钟输入信号； 本地时钟信号生成单元，根据所述卫星时钟输入信号或者所述1588时钟输入信号，生成本地时钟信号并经输出接口输出，所述输出接口包括10MHz、EU PTPUPPS + TOD和IRIG-B 接口。
2.如权利要求I所述的LTE系统的高精度网络时钟服务器，其特征在于，所述本地时钟信号生成单元上设有用于选择接收所述卫星时钟输入信号或者所述1588时钟输入信号的选择开关。
3.如权利要求I所述的LTE系统的高精度网络时钟服务器，其特征在于，所述本地时钟信号生成单元上还设有自动切换开关和监测单元，所述监测单元根据所述所述卫星时钟输入信号的质量发出相应的控制信号，所述自动切换开关根据所述控制信号在所述卫星时钟输入信号或者所述1588时钟输入信号之间自动切换。
4.如权利要求I所述的LTE系统的高精度网络时钟服务器，其特征在于，所述本地时钟信号生成单元包括嵌入式微处理器、FPGA和时钟振荡锁相单元，所述FPGA上设有相位及时标处理模块、PTP处理模块、频率合成模块、El成帧编码模块和PPS+T0D成帧编码模块，所述时钟振荡锁相单元跟踪卫星时钟输入信号或者1588时钟输入信号其中一个输入源并由所述相位及时标处理模块处理后分别输送给所述PTP处理模块、频率合成模块、El成帧编码模块和PPS+T0D成帧编码模块，所述频率合成模块输出IOMHz信号至所述IOMHz接口，所述El成帧编码模块输出El同步信号至所述El接口，所述PPS+T0D成帧编码模块输出PPS+T0D同步信号至所述PPS+T0D接口，所述PTP处理模块输出PTP同步信号至所述PTP接口。
5.如权利要求4所述的LTE系统的高精度网络时钟服务器，其特征在于，所述嵌入式微处理器连接系统管理端口，所述系统管理端口包括RS232接口和10M/100M网络接口。
专利摘要本实用新型公开了一种LTE系统的高精度网络时钟服务器，包括三合一卫星接收单元、1588时钟接口单元和本地时钟信号生成单元，所述三合一卫星接收单元自动选择接收GPS、北斗或GLONASS中的任一个有效的卫星时钟输入信号；所述1588时钟接口单元获取1588时钟输入信号；所述本地时钟信号生成单元根据所述卫星时钟输入信号或者所述1588时钟输入信号，生成本地时钟信号并输出至输出接口，所述输出接口包括10MHz、E1、PTP、1PPS＋TOD和IRIG-B接口。本实用新型具有在三种卫星系统间自动切换的能力，并且支持PTP输入作为时钟参考源，可在三合一卫星接收单元出现故障的情况下为系统提供时钟源，大大提高系统了运行的可靠性。
文档编号H04W56/00GK202475769SQ201220090908
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者刘长羽, 田永和, 管晓权, 胡洌波, 袁江峰, 许文, 赵妍 申请人:许文