1pps

中国移动关于TD无线系统高精度时间同步的功能、性能和时间接口技术规范（修订稿）1.1TD无线系统的同步功能要求1.1.1时间同步总体要求➢不同基站间空口同步信号相对时间误差小于3us。

➢基站空口载波频率偏差优于+/-0.05ppm。

➢基站输入抖动容限不小于±200ns(3情况下)。

➢BBU+多级RRU串连级联时空口相对传输输出接口的时间偏差小于±300ns(3情况下)。

➢基站应提供1PPS＋TOD输入/输出时间接口和1588 v2 FE输入端口。

➢在时间输入接口应具备时延补偿功能，补偿范围10ns～10us，补偿步长不高于10ns；输出口补偿功能可选。

➢基站能够支持通过1pps＋TOD时间接口、1588 v2 FE端口以及内置卫星接收机模块等多种方式获取时间同步，不同方式间能够相互备份，实现基站时间源的冗余保护。

1.1.2基于1PPS+TOD方式的时间同步功能要求➢基站能够支持通过1PPS信号和TOD信息输入，获得同步定时信息，使基站与传输网络上游时间服务器之间实现满足空口时间和频率精度要求的同步。

➢TOD信息波特率默认为9600，无奇偶校验，1个停止位，8个数据位，应在1PPS 上升沿1ms后开始传送TOD信息，并在500ms内传完，此TOD消息标示当前1PPS上升沿时间。

TOD协议报文发送频率为每秒1次。

)➢对于1PPS秒脉冲，采用上升沿作为准时沿，上升时间应小于50ns，脉宽应为20ms～200ms。

➢1PPS和TOD信息传送采用422电平方式，物理接头采用RJ45或DB9，其电气特性满足相应标准要求，线序要求如下：1.1.3基于以太网接口的时间同步功能要求➢基站应支持1588V2时间解析功能，能够通过以太网接口恢复出时间同步定时信息，使基站与传输网络上游时间服务器之间实现满足空口时间和频率精度要求的同步。

➢对于NODE B的1588v2同步功能应至少支持Slave状态。

1ppsTOD接口物理电器特性及TOD协议范文格式规范中国移动关于TD无线系统高精度时间同步的功能、性能和时间接口技术规范（修订稿）1.1TD无线系统的同步功能要求1.1.1时间同步总体要求不同基站间空口同步信号相对时间误差小于3u。

基站空口载波频率偏差优于+/-0.05ppm。

基站输入抖动容限不小于±200n(3情况下)。

BBU+多级RRU串连级联时空口相对传输输出接口的时间偏差小于±300n(3情况下)。

基站应提供1PPS＋TOD输入/输出时间接口和1588v2FE输入端口。

在时间输入接口应具备时延补偿功能，补偿范围10n～10u，补偿步长不高于10n；输出口补偿功能可选。

基站能够支持通过1pp＋TOD时间接口、1588v2FE端口以及内置卫星接收机模块等多种方式获取时间同步，不同方式间能够相互备份，实现基站时间源的冗余保护。

1.1.2基于1PPS+TOD方式的时间同步功能要求基站能够支持通过1PPS信号和TOD信息输入，获得同步定时信息，使基站与传输网络上游时间服务器之间实现满足空口时间和频率精度要求的同步。

TOD信息波特率默认为9600，无奇偶校验，1个停止位，8个数据位，应在1PPS上升沿1m后开始传送TOD信息，并在500m内传完，此TOD消息标示当前1PPS上升沿时间。

TOD协议报文发送频率为每秒1次。

)1m500m对于1PPS秒脉冲，采用上升沿作为准时沿，上升时间应小于50n，脉宽应为20m～200m。

1PPS和TOD信息传送采用422电平方式，物理接头采用RJ45或DB9，其电气特性满足相应标准要求，线序要求如下：P信号IN定义1NC2NC3422_1_N4GND5GND6422_1_P7422_2_N8422_2_P说明默认态为悬空（高阻）默认态为悬空（高阻）1PPSRS422电平GNDRS422电平GND1PPSTOD时间信息TOD时间信息1.1.3基于以太网接口的时间同步功能要求基站应支持1588V2时间解析功能，能够通过以太网接口恢复出时间同步定时信息，使基站与传输网络上游时间服务器之间实现满足空口时间和频率精度要求的同步。

中国移动关于TD无线系统高精度时间同步的功能、性能和时间接口技术规范（修订稿）1.1TD无线系统的同步功能要求1.1.1时间同步总体要求不同基站间空口同步信号相对时间误差小于3us。

基站空口载波频率偏差优于+/-0.05ppm。

基站输入抖动容限不小于±200ns(3?情况下)。

BBU+多级RRU串连级联时空口相对传输输出接口的时间偏差小于±300ns(3?情况下)。

基站应提供1PPS＋TOD输入/输出时间接口和1588 v2 FE输入端口。

在时间输入接口应具备时延补偿功能，补偿范围10ns～10us，补偿步长不高于10ns；输出口补偿功能可选。

基站能够支持通过1pps＋TOD时间接口、1588 v2 FE端口以及内置卫星接收机模块等多种方式获取时间同步，不同方式间能够相互备份，实现基站时间源的冗余保护。

1.1.2基于1PPS+TOD方式的时间同步功能要求基站能够支持通过1PPS信号和TOD信息输入，获得同步定时信息，使基站与传输网络上游时间服务器之间实现满足空口时间和频率精度要求的同步。

TOD信息波特率默认为9600，无奇偶校验，1个停止位，8个数据位，应在1PPS 上升沿1ms后开始传送TOD信息，并在500ms内传完，此TOD消息标示当前1PPS上升沿时间。

TOD协议报文发送频率为每秒1次。

对于1PPS秒脉冲，采用上升沿作为准时沿，上升时间应小于50ns，脉宽应为20ms～200ms。

1PPS和TOD信息传送采用422电平方式，物理接头采用RJ45或DB9，其电气特性满足相应标准要求，线序要求如下：1.1.3基于以太网接口的时间同步功能要求基站应支持1588V2时间解析功能，能够通过以太网接口恢复出时间同步定时信息，使基站与传输网络上游时间服务器之间实现满足空口时间和频率精度要求的同步。

对于NODE B的1588v2同步功能应至少支持Slave状态。

对于NODE B的1588v2同步功能支持边界时钟（Boundary）模式。

中国移动关于TD无线系统高精度时间同步的功能、性能和时间接口技术规范（修订稿）1.1TD无线系统的同步功能要求1.1.1时间同步总体要求➢不同基站间空口同步信号相对时间误差小于3us。

➢基站空口载波频率偏差优于+/-0.05ppm。

➢基站输入抖动容限不小于±200ns(3σ情况下)。

➢BBU+多级RRU串连级联时空口相对传输输出接口的时间偏差小于±300ns(3σ情况下)。

➢基站应提供1PPS＋TOD输入/输出时间接口和1588 v2 FE输入端口。

➢在时间输入接口应具备时延补偿功能，补偿范围10ns～10us，补偿步长不高于10ns；输出口补偿功能可选。

➢基站能够支持通过1pps＋TOD时间接口、1588 v2 FE端口以及内置卫星接收机模块等多种方式获取时间同步，不同方式间能够相互备份，实现基站时间源的冗余保护。

1.1.2基于1PPS+TOD方式的时间同步功能要求➢基站能够支持通过1PPS信号和TOD信息输入，获得同步定时信息，使基站与传输网络上游时间服务器之间实现满足空口时间和频率精度要求的同步。

➢TOD信息波特率默认为9600，无奇偶校验，1个停止位，8个数据位，应在1PPS 上升沿1ms后开始传送TOD信息，并在500ms内传完，此TOD消息标示当前1PPS上升沿时间。

TOD协议报文发送频率为每秒1次。

)➢对于1PPS秒脉冲，采用上升沿作为准时沿，上升时间应小于50ns，脉宽应为20ms～200ms。

➢1PPS和TOD信息传送采用422电平方式，物理接头采用RJ45或DB9，其电气特性满足相应标准要求，线序要求如下：1.1.3基于以太网接口的时间同步功能要求➢基站应支持1588V2时间解析功能，能够通过以太网接口恢复出时间同步定时信息，使基站与传输网络上游时间服务器之间实现满足空口时间和频率精度要求的同步。

➢ 对于NODE B 的1588v2同步功能应至少支持Slave 状态。

中国移动关于TD无线系统高精度时间同步的功能、性能和时间接口技术规范（修订稿）1.1TD无线系统的同步功能要求1.1.1时间同步总体要求➢不同基站间空口同步信号相对时间误差小于3us。

➢基站空口载波频率偏差优于+/-0.05ppm。

➢基站输入抖动容限不小于±200ns(3σ情况下)。

➢BBU+多级RRU串连级联时空口相对传输输出接口的时间偏差小于±300ns(3σ情况下)。

➢基站应提供1PPS＋TOD输入/输出时间接口和1588 v2 FE输入端口。

➢在时间输入接口应具备时延补偿功能，补偿范围10ns～10us，补偿步长不高于10ns；输出口补偿功能可选。

➢基站能够支持通过1pps＋TOD时间接口、1588 v2 FE端口以及内置卫星接收机模块等多种方式获取时间同步，不同方式间能够相互备份，实现基站时间源的冗余保护。

1.1.2基于1PPS+TOD方式的时间同步功能要求➢基站能够支持通过1PPS信号和TOD信息输入，获得同步定时信息，使基站与传输网络上游时间服务器之间实现满足空口时间和频率精度要求的同步。

➢TOD信息波特率默认为9600，无奇偶校验，1个停止位，8个数据位，应在1PPS 上升沿1ms后开始传送TOD信息，并在500ms内传完，此TOD消息标示当前1PPS上升沿时间。

TOD协议报文发送频率为每秒1次。

)➢对于1PPS秒脉冲，采用上升沿作为准时沿，上升时间应小于50ns，脉宽应为20ms～200ms。

➢1PPS和TOD信息传送采用422电平方式，物理接头采用RJ45或DB9，其电气特性满足相应标准要求，线序要求如下：1.1.3基于以太网接口的时间同步功能要求➢基站应支持1588V2时间解析功能，能够通过以太网接口恢复出时间同步定时信息，使基站与传输网络上游时间服务器之间实现满足空口时间和频率精度要求的同步。

➢ 对于NODE B 的1588v2同步功能应至少支持Slave 状态。

中国移动
关于TD无线系统高精度时间同步的功能、性能和时间接口技术规范
（修订稿）
TD无线系统的同步功能要求
时间同步总体要求
不同基站间空口同步信号相对时间误差小于3us。

基站空口载波频率偏差优于+/-0.05ppm。

基站输入抖动容限不小于±200ns(3?情况下)。

BBU+多级RRU串连级联时空口相对传输输出接口的时间偏差小于±300ns(3?情况下)。

；输出
上升沿
～200ms。

基于以太网接口的时间同步功能要求
基站应支持1588V2时间解析功能，能够通过以太网接口恢复出时间同步定时信息，使基
站与传输网络上游时间服务器之间实现满足空口时间和频率精度要求的同步。

对于NODEB 的1588v2同步功能应至少支持Slave 状态。

对于NODEB 的1588v2同步功能支持边界时钟（Boundary ）模式。

从Iub 接口获取的时间同步信号精度在不同的传输网络负荷下应能够得到保证，特别是采
用IP 包进行同步消息传递时。

消息长度字域计算的有效范围只包括消息的净载荷（payload ），不包含帧头，消息头，
消息长度本身和校验和域。

（4） 载荷域
消息内容，由若干字节组成。

（5） 循环冗余检验（FCS ）域
循环冗余检验码的生成多项式为：1)(458+++=x x x x G
TOD 消息定义 时间信息消息
数据类型定义以上数据类型定义如下：。

专利名称：一种基于反馈机制的1PPS时间同步系统及方法专利类型：发明专利
发明人：吴宏硕,林杰,杨国文,宋宇航,刘敏,许晨,李中意
申请号：CN202011263577.3
申请日：20201112
公开号：CN112433469A
公开日：
20210302
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种基于反馈机制的1PPS时间同步系统及方法，包括频率基准单元、脉冲同步单元、相位检测单元、核心处理单元和输出校正单元；脉冲同步单元将外部输入1PPS生成同步1PPS 脉冲；相位检测单元对外部输入1PPS和同步1PPS脉冲上升沿间的相位差的测量结果反馈到核心处理单元；核心处理单元完成相位的初始补偿。

为了进一步更加精确的补偿链路时延，将输出1PPS脉冲反馈至相位检测单元与输入1PPS进行相位比较，得到链路时延的动态变化数据，核心处理单元将数据进行平滑处理，得到链路时延的动态精准校正补偿值，完成1PPS相位的闭环校正。

本发明能够保证输出1PPS与外部输入1PPS的高精度同步。

申请人：中国船舶重工集团公司第七0七研究所
地址：300131 天津市红桥区丁字沽一号路268号
国籍：CN
代理机构：天津盛理知识产权代理有限公司
代理人：王雨晴
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911327296.7(22)申请日 2019.12.20(71)申请人 昆明理工大学地址 650093 云南省昆明市五华区学府路253号(72)发明人 彭艺　刘煜恒　(51)Int.Cl.G04R 20/02(2013.01)(54)发明名称一种1pps脉冲信号校时方法(57)摘要本发明涉及一种1pps脉冲信号校时方法，属于无线通信网络技术领域。

本发明主要在STM32F407平台上，实现NMEA -0183+1pps的高精度定时功能。

在同步系统中主要运用1pps脉冲(1PULSE PER SECOND每秒一个脉冲输出)，该脉冲是标准的TTL逻辑输出形式，当导航输出有效时，该脉冲的上升沿与时间相对应。

此处1pps脉冲的作用是将其上升沿作为UTC时间的对时信号，再通过对NMEA -0183协议的解析来实现时间同步。

权利要求书1页 说明书4页 附图3页CN 110908272 A 2020.03.24C N 110908272A1.一种1pps脉冲信号校时方法，其特征在于：包括如下步骤：Step1、首先判断GPS数据接收是否有效：通过NMEA -0183协议中的有关GPS数据定位成功与否的特殊语句来判断；Step2、判断1pps脉冲是否存在：通过示波器显示观察1pps脉冲是否输入并且有效，如是则说明1pps脉冲存在，若否则说明1pps脉冲不存在；Step3、进行RTC时间的毫秒级同步：当1pps脉冲上升沿到来时，认为此时它就是UTC时间，在一个1pps脉冲上升沿时刻开始计时，在此时运用1pps脉冲上升沿对系统时钟时间进行毫秒级清零，从而实现系统时钟的毫秒级的同步；Step4、进行RTC时间的毫秒级守时：具体的守时方法主要分为两种情况，详细叙述如下：(1)当1pps脉冲信号从未同步过STM32的情况下，如果计数器的计数值大于等于1000时，便给计数器清零，从而实现时间的守时；(2)当GPS同步过STM32，但此时信号丢失，没有1pps的脉冲信号，在计数器此时的值大于等于之前给计数器同步过的值的情况下，计数器清零；Step5、判断GPS数据接收完成：GPS数据通过串口进行接收，在进行串口数据接收的过程中，数据以字节的形式进行逐个的接收，每收到一个字节，全局时间都会对上次数据接收时间进行一次赋值，即在这种不断赋值的过程中认为全局时间与数据接收时间是同步的，而当串口无数据接收，或者数据接收停止时，由于全局时间一直在进行累加，在某一时刻时，全局时间必定会大于上一次数据接收时间的值时，如果当全局时间大于了上次数据接收时间，这就说明数据在这一时刻不再接收，那么此时认为这一段的数据接收已经结束；Step6、进行RTC时间的秒级同步：GPS数据接收时会存在空隙时间，于是利用时间空隙进行校时，通过实验，根据示波器显示的数据接收的时序图，在示波器上直观看出时间空隙为220ms至230ms之间，则在此时，如果全局时间减去上次数据接受时间小于225ms，并且当前时刻存在1pps脉冲信号，那么就对系统时间取整，以此实现校时，如果全局时间减去上次数据接受时间大于等于225ms，等待下一次数据接收空隙。

高精度时间同步1PPS+TOD1. 术语、定义和缩略语 (2)2. 基于 1PPS+TOD 方式的时间同步功能要求 (2)3. 1PPS+TOD 接口中TOD 的协议规范 (3)3.1. TOD 帧定义 (3)3.2. TOD 消息定义 (4)3.3. 时间信息消息 (5)3.4. 时间状态消息 (6)4. 附录A （TOD状态信息和1588v2等级对应关系附录） (7)5. 附录B （TOD帧举例附录） (7)1. 术语、定义和缩略语词语 解释1PPS 1 Pulse per Second 秒脉冲 FCS Fame Check Sequence 帧校验序列 TODTime of Day日时间2. 基于 1PPS+TOD 方式的时间同步功能要求TOD 信息波特率默认为 9600，无奇偶校验，1 个起始位（用低电平表示），1 个停止位（用高电平表示），空闲帧为高电平，8 个数据位，应在 1PPS 上升沿 1ms 后开始传送 TOD 信息，并在 500ms 内传完，此 TOD 消息标示当前 1PPS 触发上升沿时间。

TOD 协议报文发送频率为每秒 1 次。

图5-1 1PPS 脉冲和TOD 信息对于 1PPS 秒脉冲，采用上升沿作为准时沿，上升时间应小于 50ns ，脉宽应为20ms~200ms 。

1PPS 和TOD 信息传送采用 422 电平方式，物理接头采用 RJ45 或DB9，线序要求如表 5-1 和表 5-2 所示。

） ）PIN 信号定义 说明1 NC 默认态为悬空（高阻 2NC 默认态为悬空（高阻 3 422_1_N 1PPS 4 GND RS422 电平GND 5 GND RS422 电平GND6 422_1_P 1PPS7 422_2_N TOD 时间信息 8422_2_PTOD 时间信息3.1PPS+TOD 接口中TOD 的协议规范TOD 协议包括帧定义和消息定义，采用二进制方式进行编码。