Способ передачи маркера точного времени и информационного сообщения по одной линии интерфейса Стык С2 Российский патент 2025 года по МПК H04L7/00 H04L69/28 

Изобретение относится к способам передачи данных, а именно к протоколам, используемым для передачи маркера точного времени.

В настоящее время для синхронизации устройств используются следующие способы передачи маркера точного времени и информационного сообщения о значении реального времени:

Известен способ синхронизации устройств, использующий протокол сетевого времени Network Time Protocol - NTP (Network Time Protocol Version 4: Protocol and Algorithms Specification RFC 5905) - клиент-серверный протокол, для синхронизации внутренних часов компьютера, в свою очередь использующий протокол User Datagram Protocol - UDP (User Datagram Protocol. RFC 768).

К недостаткам аналога относится наличие аппаратуры поддерживающей сетевой протокол UDP и зависимость точности синхронизации от конфигурации сети.

Известен способ синхронизации устройств, использующий протокол IEEE 1558 РТР - Precision Time Protocol (IEEE 1588TM Standard for A Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems) - клиент-серверный протокол для синхронизации часов по компьютерной сети с высокой точностью.

К недостаткам аналога относится необходимость использования компьютерной сети, построенной с использованием специального оборудования.

Известен способ синхронизации устройств передачей импульса секундной синхронизации (PPS) в котором маркером точного времени служит фронт импульса передаваемого по линии связи. Данный способ обеспечивает высокую точность синхронизации устройств.

К недостаткам способа относится отсутствие информации о привязке импульса к реальному времени, выраженному в часах, минутах и секундах, что может приводить к сбоям синхронизации при наличии помех на линии передачи.

Известен способ передачи информационных сообщений о текущем реальном времени по протоколу IEC 61162-1-2016 (International Electrotechnical Commission. IEC 61162-1-2016 Maritime navigation and radiocommunication equipment and systems - Digital interfaces). Сообщения передаются на физическом уровне по протоколу Стык С2 (ГОСТ Р 50668-94 Цепи Стыка С2 системы передачи данных. Требования к временным характеристикам сигналов при стартстопной и синхронной передаче), что упрощает требования к аппаратуре передачи данных.

К недостаткам способа относится нестабильность времени начала передаваемого сообщения в пределах секунды.

Наиболее близким техническим решением заявляемого способа, которое выбрано в качестве прототипа, является способ передачи импульсов синхронизации и информационных сообщений протокола IEC 61162-1-2016 по двум отдельным линиям. Способ реализован, например, в приемнике сигналов спутниковой навигации Acutime 360 (Acutime 360 Multi-GNSS Smart Antenna Data Sheet / Technical Specifications URL: https://novotech.com/wp/wp-content/uploads/2022/11/Acutime-360-Multi-GNSS-Smart-Antenna-Data-Sheet.pdf).

Прототип лишен недостатков связанных с использованием компьютерных сетей (способы NTP и РТР) и отсутствием информации о реальном времени (способ PPS) и нестабильности присущей информационным сообщениям протокола IEC 61162-1-2016.

К недостаткам прототипа относится необходимость использования двух линий передачи данных.

Техническим результатом заявляемого изобретения является передача маркера точного времени и информационного сообщения протокола IEC 61162-1-2016 по одной цепи 103 Стыка С2, чем достигается высокая точность синхронизации устройств с привязкой к реальному времени без необходимости использования дополнительных линий связи.

Для достижения указанного технического результата в способе передачи маркера точного времени и информационного сообщения по одной линии интерфейса Стык С2, путем передачи маркера времени и информационного сообщения, маркер времени передают с использованием сигнала "разрыв линии", а информационные сообщения передают между сигналами маркеров времени, при этом протокол кодирования включает средства восстановления от ошибок и предотвращения передачи ложных сигналов.

Отличительными признаками предложенного способа являются:

- кодирование сигнала маркера времени производят с использованием сигнала "разрыв линии";

- передача информационного сообщения между сигналами маркеров времени;

- передача сигнала маркера времени и информационного сообщения по одной линии с использованием протокола включающим средства предотвращения передачи ложных сигналов и восстановления от ошибок.

Благодаря наличию этих признаков возможно осуществление синхронизации устройств с высокой точностью с передачей информации о реальном времени и с использованием одной цепи интерфейса Стык С2.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3.

На фиг. 1 показана схема порядка формирования выходного сигнала переходов и состояний.

На фиг. 2 - формирование выходного сигнала при обнаружении первого импульса PPS и нормальная работа при поступлении последующих импульсов PPS.

На фиг. 3 - формирование выходного сигнала при пропадании очередного импульса PPS.

На чертежах показаны следующие условные обозначения:

Ст0 - исходное состояние,

Ст1 - состояние передачи данных,

Ст2 - состояние ожидания сигнала PPS,

Ст3-состояние передачи стоп-бита,

Т1 - длительность состояния Ст1,

Т2 - длительность сигнала разрыва линии «BREAK» (длительность состояния Ст2),

Т3-длительность передачи стоп-бита в линию (длительность состояния Ст3),

Способ осуществляют следующим образом.

Выходной сигнал формируется в результате обработки двух входных сигналов: импульсов PPS и информационных сообщений протокола IEC 61162-1-2016. Требования к физическому интерфейсу передачи импульсов PPS определяются устройством выделения фронта сигнала, соответствующего окончанию текущей секунды и началу следующей. Для приема и передачи информационных сообщений используется последовательный интерфейс Стык С2.

Исходным состоянием является состояние Ст0 - повторения уровней входного последовательного интерфейса на выход (Ретрансляция входных данных). В этом состоянии производится контроль появления входного сигнала "BREAK" - "Разрыв линии" для исключения ретрансляции этого сигнала на выход. Выход из состояния Ст0 и переход в Ст1, - передачи информационного сообщения, происходит при обнаружении фронта сигнала PPS. Для состояния Ст1 устанавливается увеличенный таймаут Т1+Т3.

Состояние передачи информационного сообщения используется для ретрансляции информационного сообщения протокола IEC 61162-1-2016 с входа на выход. Длительность состояния (Т1) определяется временем достаточным для передачи информационного сообщения, но не более, периода сигналов PPS за вычетом времени сигнала разрыва линии "BREAK" (Т2) и времени молчания на линии (Передача стоп-бита Т3). Появление во время состояния Ст1 фронта сигнала PPS означает, что текущий или предыдущий сигнал PPS является ошибочным. В этом случае состояние Ст1 заканчивается и осуществляется переход в Ст0. В случае истечения времени передачи информационного сообщения, происходит переход в состояние Ст2 - ожидания сигнала PPS.

В состоянии Ст2, для информировдния приемных устройств о возможном скором приходе сигнала PPS, выходная линия переводится в состояние "BREAK" ("разрыв линии"). Длительность состояния (Т2) выбирается с тем расчетом, чтобы обеспечить достаточную длительность сигнала "BREAK" на выходной линии и обнаружения сигнала PPS с учетом возможных погрешностей измерения времени и задания временных интервалов в приемном устройстве. Если за время ожидания сигнал PPS не обнаружен, то диагностируется ошибка и осуществляется переход в состояние Ст0. При обнаружении сигнала PPS сигнал "BREAK" немедленно снимается и осуществляется переход в состояние Ст3-передачи стоп-бита, отсутствие передачи данных.

Состояние Ст3 удерживается в течение времени Т3. Появление сигнала PPS в этом состоянии, означает, что предыдущий или текущий сигналы были ошибочными. В этом случае происходит переход в состояние Ст0. По истечении времени Т3 происходит переход в состояние Ст1 с укороченным тай-маутом Т1.

Сформированный сигнал передается на приемное устройство. Приемное устройство имеет выход данных и выход импульсов PPS.

Приемное устройство всегда осуществляет ретрансляцию состояния входной линии на выход данных. Обнаружение сигнала разрыва линии "BREAK" переводит приемное устройство в состояние подготовки к формированию выходного сигнала PPS. В момент снятия сигнала "BREAK" начинается формирование выходного импульса PPS заданной длительности. Если приемное устройство диагностирует, что после снятия сигнала "BREAK" в течение времени Т3 входная линия не находится в состоянии отсутствия передачи данных, то это означает, что принятый сигнал PPS является ложным.

Выбор временных интервалов зависит от скорости передачи данных по интерфейсу Стык С2. Скорость передачи задается, как время передачи одного бита - Tbod. В этом случае Т3≥20 Tbod. Если ошибка измерения секундного интервала у передающего устройства ≤Tjt, то Т2≥25 Tbod+2 Tjt. Тогда T1=Трр - Т2 - Т3, где Трр период следования синхронизирующих импульсов.

Пример расчета.

Для Трр=1 с. - секундные импульсы (PPS) и скорости передачи 4800 бод получим:

Время передачи одного бита Tbod=1 / 4800=0,2 мс;

Длительность передачи стоп-бита в линию Т3≥20 Tbod=4 мс;

При наихудшей точности задания частоты для устройств, использующих интерфейс Стык С2 равной 3%, получим Tjt=30 мс, следовательно время ожидания сигнала "BREAK" Т2≥65 мс.

Тогда время, оставшееся для передачи информационного сообщения составит T1≈930 мс, достаточное для передачи более 400 байт.

Изобретение относится к области связи. Техническим результатом является обеспечение передачи маркера точного времени и информационного сообщения протокола IEC61162-1-2016 по одной цепи Стыка С2 с обеспечением высокой точности синхронизации устройств с привязкой к реальному времени без необходимости использования дополнительных линий связи. Способ, в котором формируют выходной сигнал путем обработки двух сигналов: импульсов секундной синхронизации (PPS) и информационных сообщений протокола IEC 61162-1-2016, причем способ содержит этапы, на которых: при обнаружении фронта сигнала PPS осуществляется переход исходного состояния (Ст0) в состояние передачи информационного сообщения (Ст1), если во время состояния Ст1 появился фронт сигнала PPS, то делается вывод, что текущий или предыдущий сигнал PPS является ошибочный и осуществляется переход из состояния Ст1 в состояние Ст0, если время состояния Ст1 истекло, то происходит переход в состояние ожидания сигнала PPS (Ст2), если за время состояния Ст2 сигнал PPS не обнаружен, то диагностируется ошибка и осуществляется переход в состояние Ст0, при обнаружении сигнала PPS сигнал «Разрыв линии» снимается и осуществляется переход в состояние передачи стоп-бита, отсутствие передачи данных (Ст3), если во время состояния Ст3 появился сигнал PPS, то делается вывод, что предыдущий или текущие сигналы являются ошибочными и осуществляется переход из состояния Ст3 в состояние Ст0, если время состояния Ст3 истекло, то происходит переход в состояние Ст1 с укороченным таймаутом Т1, сформированный выходной сигнал передается по одной линии интерфейса Стык С2 на приемное устройство. 3 ил.

Способ передачи маркера точного времени и информационного сообщения по одной линии интерфейса Стык С2, в котором формируют выходной сигнал путем обработки двух сигналов: импульсов секундной синхронизации (PPS) и информационных сообщений протокола IEC 61162-1-2016, причем способ содержит этапы, на которых:

в исходном состоянии ретрансляции входных сигналов (Ст0) производится контроль появления входного сигнала - «Разрыв линии» для исключения ретрансляции этого сигнала на выход,

при обнаружении фронта сигнала PPS осуществляется переход состояния Ст0 в состояние передачи информационного сообщения (Ст1) для ретрансляции информационного сообщения протокола IEC 61162-1-2016 с входа на выход, для которого устанавливается увеличенный таймаут Т1+Т3, где Т1 - длительность состояния Ст1, Т3 - длительность передачи стоп-бита в линию, причем Т1 определяется временем, достаточным для передачи информационного сообщения, но не более периода сигналов PPS за вычетом времени сигнала «Разрыв линии» (Т2) и времени Т3,

если во время состояния Ст1 появился фронт сигнала PPS, то делается вывод, что текущий или предыдущий сигнал PPS является ошибочным и осуществляется переход из состояния Ст1 в состояние Ст0,

если время Т1 истекло, то происходит переход в состояние ожидания сигнала PPS (Ст2) и для информирования приемных устройств о возможном скором приходе сигнала PPS выходная линия переводится в состояние «Разрыв линии», причем длительность состояния Ст2 (Т2) выбирается таким образом, чтобы обеспечить достаточную длительность сигналу «Разрыв линии» на выходной линии и обнаружения сигнала PPS с учетом погрешностей измерения времени и задания временных интервалов в приемном устройстве,

если за время Т2 сигнал PPS не обнаружен, то диагностируется ошибка и осуществляется переход в состояние Ст0,

при обнаружении сигнала PPS сигнал «Разрыв линии» снимается и осуществляется переход в состояние передачи стоп-бита, отсутствие передачи данных (Ст3), которое удерживается в течение времени Т3,

если во время состояния С3 появился сигнал PPS, то делается вывод, что предыдущий или текущие сигналы являются ошибочными, и осуществляется переход из состояния Ст3 в состояние Ст0,

если время Т3 истекло, то происходит переход в состояние Ст1 с укороченным таймаутом Т1,

сформированный выходной сигнал передается по одной линии интерфейса Стык С2 на приемное устройство.