时间同步高可靠性选源方法
【专利摘要】时间同步高可靠性选源方法，涉及通信技术。包括下述步骤：1)判断各时间参考源的有效性，排除无效的时间参考源；所述有效性判断依据为完全满足下述三项条件：A、链路质量完好，B、参考时间具有连续性，C、参考时间具有一致性；2)依据预定顺序选择有效的时间参考源作为最终参考源，并以此调整系统时间。本发明的有益效果是，本发明能够对多个时间参考源进行实时监控、筛选和排序，确保选择的时间参考源最为准确可靠。
【专利说明】时间同步高可靠性选源方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术。
【背景技术】
[0002] 现有技术多为单一的时间参考源，支持冗余备份的也只是简单的判断了参考源的 告警状态，根据优先级选出没有告警的参考源来跟踪，没有监测参考源本身的可靠性和质 量、性能等因素。一旦参考源故障就会导致系统输出错误时间或性能不稳定。当前广泛使 用的时间参考源有单GPS、单北斗、GPS/北斗混合、IEEE1588(PTP)授时、IRIG-B地面授时 等。考虑到设备体积和经济效益等因素，一般系统都是单一参考源。为了提高数字同步网 络的安全性、可靠性，就需要采用两到三种参考源实现多基准冗余授时。
[0003] 现有较为成熟的应用普遍采用单GPS授时。GPS具有授时精度高，长期稳定性好， 覆盖范围广的特点。但GPS是美国军方开发维护的，受制于政治、经济等诸多因素的影响。 采用单GPS做为参考源，对授时系统的安全性和稳定性存在很大的安全隐患和使用风险。 为避免上述风险我国自主研发"北斗"卫星导航系统，但是卫星授时系统需要天线安装、馈 线铺设等工程配合，应用环境限制较大，有一定的安全隐患且投资风险高。而地面参考如： IEEE1588(PTP)授时受地面链路影响较大。IRIG-B地面授时存在传输距离短的问题。
[0004] 为了保证输出性能的稳定性和可靠性，需要多路参考源冗余备份。现有的多路参 考源备份技术，一般是是根据参考源硬件的告警，如天线断路、短路告警，信号丢失等为依 据，判断参考源是否可用。对参考源的性能缺乏监控和明确的判决指标。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种更为准确可靠的时间同步高可靠性选源 方法。
[0006] 本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，时间同步高可靠性选源方法，其特 征在于，包括下述步骤：
[0007] 1)判断各时间参考源的有效性，排除无效的时间参考源；所述有效性判断依据为 完全满足下述三项条件：
[0008] A、链路质量完好，B、参考时间具有连续性，C、参考时间具有一致性；
[0009] 2)依据预定顺序选择有效的时间参考源作为最终参考源，并以此调整系统时间。
[0010] 进一步的说，所述链路质量判断标准为：
[0011] 对于卫星参考源，根据天线、收星状况判断；
[0012] 对于地面参考源，根据信号有无判断。
[0013] 所述参考时间连续性判断标准为：
[0014] 将每一路参考源的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01 日00时00分00秒起的总秒数，在预设时间段内，判断参考源总秒数连续加一的次数与预 设时间的秒数相同，则为参考时间具有连续性。
[0015] 所述参考时间一致性判断标准为：
[0016] 所有满足AB两项的时间参考源路数为r，参与一致性判决的待判定单元数为n，当 r为奇数时待判定单元数n = r = 2k+l ;当r为偶数（2k，k = 0、1、2···)时引入设备本地 时间参与一致性判决，待判定单元数n = r+1 = 2k+l ;
[0017] 将每一路待判定单元的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01 月01日00时00分00秒起的总秒数，每路待判定单元所占权重为1/n，将相同总秒数的待 判定单元权重相加，
[0018] 若某一总秒数数值的权重和大于1/2,则对应的待判定单元具有时间一致性，
[0019] 若某一总秒数数值的权重和小于或等于1/2,则对应的待判定单元不具有时间一 致性。
[0020] 所述步骤2)中，所述预定顺序为：
[0021] 若有效的时间参考源数量为两个或两个以上，比较各时间参考源的频率精度并排 序，以频率精度最高的时间参考源作为最终参考源；若各时间参考源精度相同，则按照预设 的优先级确定最终参考源。
[0022] 或者，所述步骤2)中，所述预定顺序为：按照预设的优先级确定最终参考源。
[0023] 本发明的有益效果是，本发明能够对多个时间参考源进行实时监控、筛选和排序， 确保选择的时间参考源最为准确可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1是本发明的使用环境示意图。
[0025] 图2是本发明的功能模块图。
[0026] 图3是本发明中一致性判决模型示意图。
【具体实施方式】 [0027] 缩略语：
[0028] GPS :Global Positioning System，全球定位系统；
[0029] BD :BeiDou Positioning System，北斗定位系统；
[0030] PTP :Precision Time Protocol，精密时间协议
[0031] IRIG-B :Inter Range Instrumentation Group 国际通用时间格式码
[0032] 参见图1。
[0033] 本发明的时间同步高可靠性选源方法包括下述步骤：
[0034] 1)判断各时间参考源的有效性，排除无效的时间参考源；所述有效性判断依据为 完全满足下述三项条件：
[0035] A、链路质量完好，B、参考时间具有连续性，C、参考时间具有一致性；
[0036] 2)依据预定顺序选择有效的时间参考源作为最终参考源，并以此调整系统时间。
[0037] 所述链路质量判断标准为：
[0038] 对于卫星参考源，根据天线、收星状况判断（例如根据收星颗数和卫星信噪比等 条件）；
[0039] 对于地面参考源，根据信号有无判断。
[0040] 所述参考时间连续性判断标准为：
[0041] 将每一路参考源的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01 日00时00分00秒起的总秒数。在预设长度的时间段内，判断参考源总秒数连续加一的次 数与预设时间相同，则为参考时间具有连续性。经过实际测试将预设时间段定为60s，即连 续判断60s后，可以判断该参考源具有连续性，且准确度99. 99%以上。
[0042] 所述参考时间一致性判断标准为：
[0043] 所有满足AB两项的时间参考源路数为r，参与一致性判决的待判定单元数为η。当 r为奇数（2k+l，k = 0、1、2···)时待判定单元数n = r = 2k+l ;当r为偶数（2k，k = 0、1、 2…）时引入设备本地时间参与一致性判决，待判定单元数η = r+1 = 2k+l。将每一路待判 定单元的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00 秒起的总秒数。每路待判定单元所占权重为1/n，将相同总秒数的待判定单元权重相加，权 重和大于1/2的待判定单元具有时间一致性，权重和小于1/2的待判定单元不具有时间一 致性。
[0044] 例如，共有A、B、C、D、E路参考源参与一致性判断，其中，
[0045] 信号源A的时间对应的格林威治时间总秒数为X，权重1/5 ;
[0046] 信号源B的时间对应的格林威治时间总秒数为Y，权重1/5 ;
[0047] 信号源C的时间对应的格林威治时间总秒数为X，权重1/5 ;
[0048] 信号源D的时间对应的格林威治时间总秒数为Z，权重1/5 ;
[0049] 信号源E的时间对应的格林威治时间总秒数为X，权重1/5 ;
[0050] 则总秒数X的权重和为3/5,与X对应的信号源A、C、E具有一致性。
[0051] 总秒数Y、Z的权重和分别为1/5,小于1/2,对应的信号源B、D不具有一致性。
[0052] 所述步骤2)中，所述预定顺序为：
[0053] 若有效的时间参考源数量为两个或两个以上，比较各时间参考源的频率精度并排 序，以频率精度最高的时间参考源作为最终参考源；若各时间参考源精度相同，则按照预设 的优先级确定最终参考源。
[0054] 作为一个简化的实施例，所述步骤2)中，所述预定顺序为：按照预设的优先级确 定最终参考源。即，只要时间参考源具有有效性，即可按照预定的优先级选取最优先的参考 源作为最终参考源。例如，GPS和BD都有效，但BD优先级更高，则以BD作为最终参考源。
[0055] 实施例1
[0056] 本实施例具有两个时间参考源：GPS和IRIG-B地面参考。
[0057] 选源方法包括下述步骤：
[0058] 1)判断各时间参考源的有效性，排除无效的时间参考源；所述有效性判断依据为 完全满足下述三项条件：
[0059] A、链路质量完好，B、参考时间具有连续性，C、参考时间具有一致性；
[0060] 链路质量判断标准：
[0061] 对于卫星参考源（GPS)，根据天线、收星状况判断；
[0062] 对于地面参考源（IRIG-B地面参考），根据地面参考信号有无判断。
[0063] 参考时间连续性判断标准：
[0064] 将参考源的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00 时00分00秒起的总秒数。预设时长为60秒的时间段，以1秒为一个时间单位，若60秒内 总秒数连续加一，则认为该时间参考源具有连续性。若有一秒不连续，则对该时间参考源告 警。
[0065] 参考时间一致性判断标准为：
[0066] 只有一个时间参考源满足AB两项时，根据一致性判决模型，权重和为1，大于1/2 所以该参考源具有时间一致性；
[0067] 两路时间参考源都满足AB两项时，引入设备本地时间作为第三路待判定单元。将 参考源和设备本地时间的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日 00时00分00秒起的总秒数。每一路时间参考源和设备本地时间一致性权重各占1/3。如 果两个时间参考源总秒数一致，一致性权重和至少为2/3,大于1/2,则两路参考源都具有 时间一致性。同理如果两个时间参考源总秒数不一致，与设备本地时间一致的参考源具有 时间一致性，另一路参考源不具有时间一致性。如果两个时间参考源总秒数不一致，且都与 设备本地时间不一致。则两路参考源都不具有时间一致性
[0068] 2)依据预定顺序选择有效的时间参考源作为最终参考源，并以此调整设备本地时 间。如果没有有效的时间参考源，则系统不作调整，维持自身时间。
[0069] 所述预定顺序为：
[0070] 若有效的时间参考源数量为两个或两个以上，比较各时间参考源的频率精度并排 序，以频率精度最高的时间参考源作为最终参考源；若各时间参考源精度相同，则按照预设 的优先级确定最终参考源。
[0071] 实施例2
[0072] 本实施例具有三个时间参考源：GPS、BD和IRIG-B地面参考。
[0073] 选源方法包括下述步骤：
[0074] 1)判断各时间参考源的有效性，排除无效的时间参考源；所述有效性判断依据为 完全满足下述三项条件：
[0075] A、链路质量完好，B、参考时间具有连续性，C、参考时间具有一致性；
[0076] 链路质量判断标准：
[0077] 对于卫星参考源（GPS和BD)，根据天线、收星状况判断；
[0078] 对于地面参考源（IRIG-B地面参考），根据信号有无判断。
[0079] 参考时间连续性判断标准：
[0080] 将参考源的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00 时00分00秒起的总秒数。预设时长为60秒的时间段，以1秒为一个时间单位，若60秒内 总秒数连续加一，则认为该时间参考源具有连续性。若有一秒不连续，则对该时间参考源告 警。
[0081] 参考时间一致性判断标准为：
[0082] 只有一个时间参考源满足AB两项时，根据一致性判决模型，权重和为1，大于1/2 所以该参考源具有时间一致性；
[0083] 两路时间参考源都满足AB两项时，引入设备本地时间作为第三路待判定单元。将 参考源和设备本地时间的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日 00时00分00秒起的总秒数。每一路时间参考源和设备本地时间一致性权重各占1/3。如 果两个时间参考源总秒数一致，一致性权重和至少为2/3,大于1/2,则两路参考源都具有 时间一致性。同理如果两个时间参考源总秒数不一致，与设备本地时间一致的参考源具有 时间一致性，另一路参考源不具有时间一致性。如果两个时间参考源总秒数不一致，且都与 设备本地时间不一致。则两路参考源都不具有时间一致性。
[0084] 三路时间参考源都满足AB两项时，将参考源和设备本地时间的年月日时分秒时 间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起的总秒数。每一路时 间参考源的一致性权重各占1/3。如果三路时间参考源总秒数一致，一致性权重和为1，大 于1/2,则两路参考源都具有时间一致性。如果其中两路时间参考源总秒数一致，一致性权 重和为2/3,大于1/2,则总秒数一致的两路参考源都具有时间一致性，另一路参考源不具 有时间一致性。如果三路时间参考源总秒数都不一致，则三路的一致性权重和都为1/3,小 于1/2,所以三路都不具有时间一致性。
[0085] 2)依据预定顺序选择有效的时间参考源作为最终参考源，并以此调整系统时间。 如果没有有效的时间参考源，则系统不作调整，维持自身时间。
[0086] 所述预定顺序为：
[0087] 若有效的时间参考源数量为两个或两个以上，比较各时间参考源的频率精度并排 序，以频率精度最高的时间参考源作为最终参考源；若各时间参考源精度相同，则按照预设 的优先级确定最终参考源。
[0088] 实施例3 :
[0089] 本实施例具有四个时间参考源：GPS、BD、IRIG-B地面参考和PTP地面授时参考。
[0090] 选源方法包括下述步骤：
[0091] 1)判断各时间参考源的有效性，排除无效的时间参考源；所述有效性判断依据为 完全满足下述三项条件：
[0092] A、链路质量完好，B、参考时间具有连续性，C、参考时间具有一致性；
[0093] 链路质量判断标准：
[0094] 对于卫星参考源（GPS和BD)，根据天线、收星状况判断；
[0095] 对于地面参考源（IRIG-B地面参考和PTP地面授时参考），根据信号有无或PTP报 文链路是否完好（本例为简化实施例，简述为判断PTP报文有无）判断。
[0096] 参考时间连续性判断标准：
[0097] 将参考源的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00 时00分00秒起的总秒数。预设时长为60秒的时间段，以1秒为一个时间单位，若60秒内 总秒数连续加一，则认为该时间参考源具有连续性。若有一秒不连续，则对该时间参考源告 警。
[0098] 参考时间一致性判断标准为：
[0099] 只有一个时间参考源满足AB两项时，根据一致性判决模型，权重和为1，大于1/2 所以该参考源具有时间一致性；
[0100] 两路时间参考源都满足AB两项时，引入设备本地时间作为第三路待判定单元。将 参考源和设备本地时间的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日 00时00分00秒起的总秒数。每一路待判定单元一致性权重各占1/3。如果两个时间参考 源总秒数一致，一致性权重和至少为2/3,大于1/2,则两路参考源都具有时间一致性。同理 如果两个时间参考源总秒数不一致，与设备本地时间一致的参考源具有时间一致性，另一 路参考源不具有时间一致性。如果两个时间参考源总秒数不一致，且都与设备本地时间不 一致。则两路参考源都不具有时间一致性。
[0101] 三路时间参考源都满足AB两项时，将参考源和设备本地时间的年月日时分秒时 间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起的总秒数。每一路时 间参考源的一致性权重各占1/3。如果三路时间参考源总秒数一致，一致性权重和为1，大 于1/2,则两路参考源都具有时间一致性。如果其中两路时间参考源总秒数一致，一致性权 重和为2/3,大于1/2,则总秒数一致的两路参考源都具有时间一致性，另一路参考源不具 有时间一致性。如果三路时间参考源总秒数都不一致，则三路的一致性权重和都为1/3,小 于1/2,所以三路都不具有时间一致性。
[0102] 四路时间参考源都满足AB两项时，引入设备本地时间作为第五路待判定单元。将 参考源和设备本地时间的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日 00时00分00秒起的总秒数。每一路待判定单元一致性权重各占1/5。如果五路待判定单 元总秒数一致，一致性权重和至少为1，大于1/2,则五路待判定单元都具有时间一致性。如 果四路待判定单元总秒数一致，一致性权重和为4/5,大于1/2,则四路总秒数一致的待判 定单元具有时间一致性，另一路待判定单元不具有时间一致性。如果三路待判定单元总秒 数一致，一致性权重和为3/5,大于1/2,则三路总秒数一致的待判定单元具有时间一致性， 另两路待判定单元不具有时间一致性。如果只有两路代判定单元总秒数一致，一致性权重 和为2/5,小于1/2,则所有待判定单元均不具有时间一致性。同理如果五个待判定单元的 总秒数都不一致，则都不具有时间一致性。
[0103] 2)依据预定顺序选择有效的时间参考源作为最终参考源，并以此调整系统时间。 如果没有有效的时间参考源，则系统不作调整，维持自身时间。
[0104] 所述预定顺序为：
[0105] 若有效的时间参考源数量为两路或两路以上，比较各时间参考源的频率精度并排 序，以频率精度最高的时间参考源作为最终参考源；若各时间参考源精度相同，则按照预设 的优先级确定最终参考源。
【权利要求】
1. 时间同步高可靠性选源方法，其特征在于，包括下述步骤： 1) 判断各时间参考源的有效性，排除无效的时间参考源；所述有效性判断依据为完全 满足下述三项条件： A、链路质量完好，B、参考时间具有连续性，C、参考时间具有一致性； 2) 依据预定顺序选择有效的时间参考源作为最终参考源，并以此调整系统时间。
2. 如权利要求1所述的时间同步高可靠性选源方法，其特征在于，所述链路质量判断 标准为： 对于卫星参考源，根据天线、收星状况判断； 对于地面参考源，根据信号有无判断。
3. 如权利要求1所述的时间同步高可靠性选源方法，其特征在于，所述参考时间连续 性判断标准为： 将每一路参考源的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01日00 时00分00秒起的总秒数，在预设时间段内，判断参考源总秒数连续加一的次数与预设时间 的秒数相同，则为参考时间具有连续性。
4. 如权利要求1所述的时间同步高可靠性选源方法，其特征在于，所述参考时间一致 性判断标准为： 所有满足AB两项的时间参考源路数为r，参与一致性判决的待判定单元数为n，当r为 奇数时待判定单元数n = r = 2k+l ;当r为偶数（2k，k = 0、1、2…）时引入设备本地时间 参与一致性判决，待判定单元数n = r+1 = 2k+l ; 将每一路待判定单元的年月日时分秒时间信息，转换为格林威治时间1970年01月01 日00时00分00秒起的总秒数，每路待判定单元所占权重为1/n，将相同总秒数的待判定单 元权重相加， 若某一总秒数数值的权重和大于1/2,则对应的待判定单元具有时间一致性， 若某一总秒数数值的权重和小于或等于1/2,则对应的待判定单元不具有时间一致性。
5. 如权利要求1所述的时间同步高可靠性选源方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述 预定顺序为： 若有效的时间参考源数量为两个或两个以上，比较各时间参考源的频率精度并排序， 以频率精度最高的时间参考源作为最终参考源；若各时间参考源精度相同，则按照预设的 优先级确定最终参考源。
6. 如权利要求1所述的时间同步高可靠性选源方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述 预定顺序为：按照预设的优先级确定最终参考源。
【文档编号】H04J3/06GK104125031SQ201410295192
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】丁弋捷, 楚鹰军, 傅俊鹏 申请人:电信科学技术第五研究所