МЕДИАКОНВЕРТЕР ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СРЕДЫ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ СИНХРОНИЗАЦИИ ВРЕМЕНИ
MEDIA CONVERTER FOR CONVERTING TIME SYNCHRONIZATION SIGNAL TRANSMISSION MEDIA

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим синхронизацию времени, и может быть использовано для приема сигналов точного времени по электрическим линиям связи от источников точного времени по цифровым интерфейсам или от спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, преобразования данных сигналов в оптические сигналы без временных задержек с возможностью преобразования протокола синхронизации и передачи оптических сигналов синхронизации по волоконно-оптическим линиям связи, в частности в системах обеспечения единого времени подстанций, электростанций, энергообъектов.
Из предшествующего уровня техники известно устройство синхронизации времени (патент RU 106005 U1, G04C 11/00). Данное устройство относится к средствам синхронизации времени и может быть использовано в системах обеспечения единого времени, системах и комплексах регистрации времени событий, синхронизации или коррекции шкал времени промышленных контроллеров, компьютеров, контрольно-измерительной аппаратуры. Устройство содержит приемную антенну, принимающую и усиливающую радиосигнал спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, приемный модуль сигналов ГЛОНАСС и/или GPS, микроконтроллер, кварцевый генератор, преобразователь напряжения, гальванически изолированный узел интерфейсный.
Данное устройство не предназначено для преобразования среды передачи сигналов синхронизации, но имеет признаки аналога, совпадающие с признаками заявляемого изобретения: наличие приемной антенны и приемного модуля ГЛОНАСС и GPS, наличие микроконтроллера и цифрового интерфейса.
Описанное устройство имеет недостаток, заключающийся в отсутствии цифрового интерфейса для приема сигналов синхронизации, отличных от сигналов систем ГЛОНАСС и GPS.
Наиболее близким техническим решением к изобретению являются оптические медиаконвертеры для преобразования сети RS-232/422/485 с электрических линий связи в волоконно-оптические линии связи (например, https://moxa.pro/catalog/promyshlennye-kommunikacii/mediakonvertery/konvertory-rs-232422485-v-optovolokno/tcf/).
Данные медиаконвертеры не относятся к устройствам, обеспечивающим синхронизацию времени, но предусматривают возможность преобразования сигналов синхронизации, поступающих по интерфейсам RS-232/422/485 в виде асинхронных протоколов.
Недостатком данных медиаконвертеров является отсутствие возможности преобразования сигналов синхронизации, поступающих в синхронном протоколе, в частности в формате последовательных временных кодов IRIG-A, IRIG-B, установленных стандартом IRIGSTANDARD 200-04, отсутствие возможности преобразования протоколов передачи данных, отсутствие функции разветвления сигнала.
Техническими задачами настоящего изобретения являются преобразование среды передачи сигналов синхронизации, поступающих по цифровым интерфейсам от внешних источников синхронизации или от спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС, GPS в волоконно-оптические линии связи без временных задержек на преобразование с возможностью преобразования протокола синхронизации, повышение степени помехозащищенности линий связи для передачи сигналов синхронизации за счет использования оптической среды передачи данных, обеспечение передачи сигналов синхронизации по крайней мере двум устройствам с оптическим интерфейсом.
Технический результат обеспечивается тем, что медиаконвертер для преобразования среды передачи сигналов синхронизации времени включает по крайней мере один цифровой интерфейс для приема сигналов точного времени, блок согласования сигнала, приемную антенну ГЛОНАСС/GPS, приемный модуль ГЛОНАСС/GPS, микроконтроллер, осуществляющий управление работой и обработку сигнала, часы реального времени, разветвитель сигнала, разветвляющий сигнал по крайней мере на два электрических сигнала, электронно-оптические преобразователи, позволяющие преобразовать электрический сигнал синхронизации в оптический, оптические порты для передачи сигналов внешним устройствам.
В частном случае цифровой интерфейс для приема сигналов точного времени может быть выполнен на базе интерфейса RS-485.
В частном случае медиаконвертер может принимать сигналы точного времени через цифровой интерфейс в формате последовательных временных кодов IRIG-A, IRIG-B, установленных стандартом IRIGSTANDARD 200-04, в виде последовательности импульсов 1 Гц (1PPS), преобразовывать их и передавать оптические сигналы синхронизации в любом из данных форматов.
Техническая сущность изобретения поясняется иллюстрацией (фиг.), на которой в виде схемы отображена работа медиаконвертера для преобразования среды передачи сигналов синхронизации времени.
Представленный медиаконвертер состоит из блока согласования сигнала 1, микроконтроллера 2, разветвителя сигнала 3, электронно-оптических преобразователей 4, часов реального времени 5, приемной антенны ГЛОНАСС/GPS 7, приемного модуля ГЛОНАСС/GPS 6.
Блок согласования сигнала 1, выполненный на основе микросхемы преобразователя интерфейсов, предназначен для согласования сигнала синхронизации, поступающего на цифровой интерфейс. В частном случае, может использоваться для преобразования дифференциального сигнала интерфейса RS-485 в TTL-сигнал.
Микроконтроллер 2 имеет встроенное программное обеспечение, обеспечивающее управление работой медиаконвертера и обработку сигнала по следующим алгоритмам:
1. Прием сигналов синхронизации осуществляется по цифровому интерфейсу, при этом на оптические выходы выдаются сигналы синхронизации в протоколе синхронизации (формате последовательных временных кодов), соответствующем протоколу синхронизации (формату последовательных временных кодов) на цифровом входе;
2. Прием сигналов синхронизации осуществляется по цифровому интерфейсу, выполняется преобразование протокола синхронизации (формата последовательных временных кодов), на оптические выходы выдаются сигналы синхронизации в протоколе синхронизации (формате последовательных временных кодов), отличном от протокола синхронизации (формата последовательных временных кодов) на цифровом входе;
3. Прием сигналов точного времени осуществляется от систем ГЛОНАСС/GPS, выполняется преобразование сигнала, на оптические выходы выдается сигнал синхронизации в поддерживаемом протоколе синхронизации (формате последовательных временных кодов). В частном случае, в форматах IRIG-A, IRIG-B или в виде последовательности импульсов 1 Гц (1PPS).
Электронно-оптические преобразователи 4 выполнены на базе оптоволоконных передатчиков со встроенными оптическими выходами. Количество электронно-оптических преобразователей 4 определяется модификацией настоящего медиаконвертера и составляет не менее одного. Приемная антенна ГЛОНАСС/GPS 7 предназначена для приема и усиления радиосигнала от систем ГЛОНАСС или GPS. Приемный модуль ГЛОНАСС/GPS 6 предназначен для обработки принимаемого сигнала и формирования импульса PPS, синхронизированного с всемирным координированным временем UTC. Часы реального времени 5 используются при потере сигнала синхронизации от систем ГЛОНАСС/GPS.
Функция преобразования протоколов синхронизации (формата последовательных временных кодов) реализуется во встроенном программном обеспечении, которое принимает сигнал в определенном протоколе (формате последовательных временных кодов), осуществляет синхронизацию часов реального времени 5, формирует протокол синхронизации на выходе.
Особенностью и преимуществом данного медиаконвертера является отсутствие временных задержек на преобразование сигнала синхронизации из электрической среды в оптическую, которая достигается за счет того, что микроконтроллер 2 сначала синхронизируется по сигналам синхронизации, поступающим в виде электрического сигнала, обрабатывает протокол синхронизации на входе, а затем формирует собственный протокол синхронизации, который может соответствовать протоколу синхронизации на входе, либо может отличаться. Таким образом, производится не трансляция протокола синхронизации, а его конвертация с сохранением меток времени, полученных в виде электрического сигнала, за счет чего нивелируются временные задержки.
Настоящий медиаконвертер работает следующим образом
Дифференциальный сигнал синхронизации от внешних источников синхронизации поступает через цифровой интерфейс на блок согласования сигнала 1 или от спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS через приемную антенну 7 на приемный модуль ГЛОНАСС/GPS 6. Сигнал, прошедший первичную обработку сигналов, поступает на микроконтроллер 2. Микроконтроллер 2 осуществляет синхронизацию часов реального времени 5, выполняет обработку сигнала в зависимости от выбранного алгоритма работы, формирует сигнал синхронизации в выбранном протоколе синхронизации и передает его через разветвитель сигнала 3 на электронно-оптические преобразователи 4. Электронно-оптические преобразователи 4 осуществляют преобразование электрического сигнала в оптический. Сигнал синхронизации передается внешним устройствам по волоконно-оптическим линиям связи.
Предлагаемое изобретение позволяет преобразовать среду передачи сигналов синхронизации, поступающих по цифровым интерфейсам от внешних источников синхронизации или от спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС, GPS в волоконно-оптические линии связи без временных задержек на преобразование с возможностью конвертирования протокола синхронизации, повысить степень помехозащищенности линий связи для передачи сигналов синхронизации за счет использования оптической среды передачи данных, обеспечить одновременную синхронизацию нескольких устройств за счет наличия, разветвителя сигнала 3 и по крайней мере двух электронно-оптических преобразователей 4.