一种主从式时间同步系统带内管理实现方法与流程

本发明属于时间同步技术领域，涉及主从式时间同步，尤其是一种主从式时间同步系统带内管理实现方法。

背景技术：

目前地面时间同步系统通常为主从式时间同步，如图1(a)所示：高等级时间同步设备作为主站，多个低等级时间同步设备作为从站，主站将时间信息进行编码后发给从站，最终实现主从时间同步。在设备管理层面，如图1(b)所示：通常是中心网管系统通过网络交换机接到主设备和从设备的网管口分别进行管理，这种方式存在如下问题：

主从之间的物理链路延时需要根据物理介质的长度进行手动计算，同时对从设备的管理上，需要单独接网线到各个从设备，在工程施工时比较麻烦。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种主从式时间同步系统带内管理实现方法，其可以解决主从设备之间的物理链路延时自动计算问题，降低施工成本。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

这种主从式时间同步系统带内管理实现方法为：中心网管通过主设备对从设备进行管理：中心网管将网管信息发送到主设备，主设备进行编码后发给从设备，从设备执行对应的网管操作命令，同时按照主设备的编码方式将设备状态信息返回给主设备。

进一步，上述主设备和从设备之间采用如下方式来传输IRIG-B信号：

(1)单纤双纤光纤传输光信号方式；

(2)双绞网线传输RS422电平方式。

进一步，上述IRIG-B信号为：

P99码元脉宽为10ms，前2ms高电平部分保持不变，在低电平部分按字节进行串行编码，其中前8个字节为网管消息类型，后面32字节为网管消息净荷，最后一个字节为网管消息类型和网管消息净荷的异或校验值；每个字节定义如下：

其中起始位1bit，固定为低电平，数据位8bit，用以传输净荷数据，校验位1bit，根据数据位的奇偶校验结果进行填充，停止位1bit，固定为高电平。

进一步，以上所述主设备的编码方式为：

IRIG-B码的P99字段作为保留字段未定义，总共10ms，高电平为2ms，低电平为8ms；

将P99字段作为扩展信息字段；

扩展信息字段定义如下：

前2ms高电平部分保持不变，在低电平部分按字节进行串行编码，其中前8个字节为网管消息类型，后面32字节为网管消息净荷，最后一个字节为网管消息类型和网管消息净荷的异或校验值。

进一步，以上主从设备之间链路延时计算方法为：主设备发送给从设备的IRIG-B信号的秒脉冲作为主从同步秒脉冲基准，从设备解析出主设备的秒脉冲和主设备线路延时补偿控制命令信息，从设备将解析出的主设备秒脉冲信息进行延时补偿后作为从设备秒脉冲输出，同时从设备发给主设备的IRIG-B信号应与从设备输出的秒脉冲对齐，同时IRIG-B信号里面还应包含从设备的延时补偿信息，主设备收到从设备发送的IRIG-B信号后进行解码，解码出从设备的秒脉冲和延时补偿信息即可计算出线路延时。

进一步，以上定义延时补偿值T_cmp＝T3-T2；则主从线路延时T_delay＝(T4-T1-T_cmp)/2，在从设备不进行延时补偿时，T_cmp＝0，T2＝T3，即相当于IRIG-B信号直接在主从之间往返了一遍，这种情况，主从线路延时T_delay＝(T4-T1)/2；其中，T1：主设备发出IRIG-B信号秒脉冲时的主设备时间；T2：从设备接收到IRIG-B信号秒脉冲时的从设备时间；T3：从设备发出IRIG-B信号秒脉冲时的从设备时间；T4：主设备接收到IRIG-B信号秒脉冲时的主设备时间。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过对IRIG-B码进行改进，解决了主从设备之间的物理链路延时自动计算问题，有效降低了施工成本，同时中心网管通过主设备实现对所有从设备进行网络管理，有效节省了布线资源。

附图说明

图1(a)为现有技术中地面时间同步系统结构示意图；

图1(b)为现有技术中设备管理层面连接示意图；

图2为本发明设备连接示意图；

图3为本发明的IEEE STD1344-1995标准帧格式图；

图4为IEEE STD1344-1995标准帧格式P99码元逻辑电平；

图5为改进后的IRIG-B帧格式图；

图6为扩展信息字段示意图

图7为扩展信息字段单字节示意图

图8为主从设备链路延时计算示意图(从设备未进行延时补偿)

图9为主从设备链路延时计算示意图(从设备已进行延时补偿)

具体实施方式

如图2，本发明涉及一种主从式时间同步系统带内管理实现方法，该方法具体为由中心网管通过主设备对从设备进行管理：中心网管将网管信息发送到主设备，主设备进行编码后发给从设备，从设备执行对应的网管操作命令，同时按照主设备的编码方式将设备状态信息返回给主设备。其中，主设备和从设备之间采用如下方式来传输改进后的IRIG-B信号：(1)单纤双纤光纤传输光信号方式；(2)双绞网线传输RS422电平方式。

所述主设备的编码方式为：IRIG-B码的P99字段作为保留字段未定义，总共10ms，高电平为2ms，低电平为8ms；将P99字段作为扩展信息字段；扩展信息字段定义为：前2ms高电平部分保持不变，在低电平部分按字节进行串行编码，其中前8个字节为网管消息类型，后面32字节为网管消息净荷，最后一个字节为网管消息类型和网管消息净荷的异或校验值。具体如下：

本发明对IRIG-B信号进行如下改进：

P99码元脉宽为10ms，前2ms高电平部分保持不变，在低电平部分按字节进行串行编码，其中前8个字节为网管消息类型，后面32字节为网管消息净荷，最后一个字节为网管消息类型和网管消息净荷的异或校验值。每个字节定义如下：其中起始位1bit，固定为低电平，数据位8bit，用以传输净荷数据，校验位1bit，根据数据位的奇偶校验结果进行填充，停止位1bit，固定为高电平。

中心网管通过主设备对从设备进行管理。中心网管将网管信息发送到主设备，主设备按照上述方式将改进后的IRIG-B发给从设备，从设备即可执行对应的网管操作命令，同时从设备按照上述方式将改进后的IRIG-B发给主设备。

主从设备之间链路延时计算方法如下：

主设备发送给从设备的IRIG-B信号的秒脉冲作为主从同步秒脉冲基准，从设备解析出主设备的秒脉冲和主设备线路延时补偿控制命令信息，从设备将解析出的主设备秒脉冲信息进行延时补偿后作为从设备秒脉冲输出，同时从设备发给主设备的IRIG-B信号应与从设备输出的秒脉冲对齐，同时IRIG-B信号里面还应包含从设备的延时补偿信息，主设备收到从设备发送的IRIG-B信号后进行解码，解码出从设备的秒脉冲和延时补偿信息即可计算出线路延时。这里定义延时补偿值Tcmp＝T3-T2；则主从线路延时Tdelay＝(T4-T1-Tcmp)/2；在从设备不进行延时补偿时，Tcmp＝0，T2＝T3，即相当于IRIG-B信号直接在主从之间往返了一遍，这种情况，主从线路延时Tdelay＝(T4-T1)/2。这里定义延时补偿值T_cmp＝T3-T2；则主从线路延时T_delay＝(T4-T1-T_cmp)/2，在从设备不进行延时补偿时，T_cmp＝0，T2＝T3，即相当于IRIG-B信号直接在主从之间往返了一遍，这种情况，主从线路延时T_delay＝(T4-T1)/2。T1：主设备发出IRIG-B信号秒脉冲时的主设备时间。T2：从设备接收到IRIG-B信号秒脉冲时的从设备时间。T3：从设备发出IRIG-B信号秒脉冲时的从设备时间。T4：主设备接收到IRIG-B信号秒脉冲时的主设备时间。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

图3为IEEE STD1344-1995标准帧格式，IRIG-B码的P99字段是作为保留字段未定义，总共10ms，高电平为2ms，低电平为8ms。如图4所示。这里本发明将P99字段作为扩展信息字段，如图5所示。

扩展信息字段定义如下：

前2ms高电平部分保持不变，在低电平部分按字节进行串行编码，其中前8个字节为网管消息类型，后面32字节为网管消息净荷，最后一个字节为网管消息类型和网管消息净荷的异或校验值。编码格式如图6所示：其中每一个字节的定义如图7所示，其中起始位1bit，固定为低电平，数据位8bit，用以传输净荷数据，校验位1bit，根据数据位的奇偶校验结果进行填充，停止位1bit，固定为高电平。中心网管通过主设备对从设备进行管理。主设备将网管信息发送到主设备，主设备按照上述方式进行编码后发给从设备，从设备即可执行对应的网管操作命令，同时按照上述编码方式将设备状态信息返回给主设备。

主从设备之间采用如下方式来传输改进后的IRIG-B信号。一、单纤双纤光纤传输光信号方式。二、双绞网线传输RS422电平方式。采用这两种方式都可以保证双向链路的基本对称。

主从设备之间链路延时计算方法如图8所示：主设备发送给从设备的IRIG-B信号的秒脉冲作为主从同步秒脉冲基准，从设备解析出主设备的秒脉冲和主设备线路延时补偿控制命令信息，从设备将解析出的主设备秒脉冲信息进行延时补偿后作为从设备秒脉冲输出，同时从设备发给主设备的IRIG-B信号应与从设备输出的秒脉冲对齐，同时IRIG-B信号里面还应包含从设备的延时补偿信息，主设备收到从设备发送的IRIG-B信号后进行解码，解码出从设备的秒脉冲和延时补偿信息即可计算出线路延时。

这里定义延时补偿值Tcmp＝T3-T2；则主从线路延时Tdelay＝(T4-T1-Tcmp)/2。

在从设备不进行延时补偿时，Tcmp＝0，T2＝T3，即相当于IRIG-B信号直接在主从之间往返了一遍，此时主从设备同步关系如图9所示，这种情况，主从线路延时Tdelay＝(T4-T1)/2。