一種量子網(wǎng)絡(luò)中的時間同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于量子通信領(lǐng)域，具體設(shè)及一種量子網(wǎng)絡(luò)中的時間同步方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的發(fā)展，時間測量的精度不斷提高，高精度時間頻率的應(yīng)用變得十分重 要。而高精度時間頻率的應(yīng)用離不開高精度時間同步技術(shù)。隨著高精度時間同步技術(shù)在基 礎(chǔ)科研、導(dǎo)航定位、電力、通信W及現(xiàn)代國防等方面的廣泛應(yīng)用，對時間同步技術(shù)的精度要 求也越來越高。
[0003] 然而目前網(wǎng)絡(luò)上廣泛應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議NTPWetworkTimeProtocol)授時精 度并不十分理想。例如，近年來出現(xiàn)的一種基于時間戳的時間同步方法，中國發(fā)明專利申請

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對NTP協(xié)議中由于網(wǎng)絡(luò)延遲不確定性和應(yīng)用層到物理層傳輸時間的不確定性 造成的時間同步精度難W提高的問題，本發(fā)明基于量子通信本身的特性，提供一種量子網(wǎng) 絡(luò)中使用NTP協(xié)議時間同步原理的時間同步方法，實現(xiàn)用戶和服務(wù)器之間高精度的時間同 步。
[0005] 本發(fā)明一種量子網(wǎng)絡(luò)中的時間同步方法，包括W下步驟
[0006] (1)用戶通過量子網(wǎng)絡(luò)直接或經(jīng)中繼站向服務(wù)器發(fā)射信號光子，并記錄發(fā)射時間 Tl;
[0007] (2)所述的服務(wù)器接收到用戶發(fā)送的信號光子，并記錄接收時間T2;
[0008] (3)所述的服務(wù)器通過量子網(wǎng)絡(luò)原路返回向用戶發(fā)射信號光子，并記錄發(fā)射時間 T3 ；
[0009] (4)用戶接收到所述的服務(wù)器發(fā)送的信號光子，并記錄接收時間T4;
[0010] (5)所述的服務(wù)器通過經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)把T2和T3的數(shù)值發(fā)送給用戶；
[0011] (6)信號光子從所述的服務(wù)器到用戶時經(jīng)過中繼站的總時延記為Atl;
[0012] (7)信號光子從用戶到所述的服務(wù)器時經(jīng)過中繼站的總時延記為At2;
[0013] (8)所述的中繼站通過經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)把Atl和At2的數(shù)值發(fā)送給用戶；
[0014] (9)將用戶與所述的服務(wù)器之間的所述的中繼站的數(shù)目記為N，N>0;將用戶與所 述的服務(wù)器的時間差記為t，信號光子從用戶到所述的服務(wù)器路徑上消耗的時間記為5 1， 得到公式T2 =Tl+t+Atl+5 1 ;信號光子從所述的服務(wù)器到用戶路徑上消耗的時間記為 52，T4 =T3-t+At2+S2;其中由于路徑相同，51= 52;根據(jù)計算得到用戶與所述的服 務(wù)器的時間差
[0015] 采用W上結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下優(yōu)點：
[0016] 本發(fā)明一種量子網(wǎng)絡(luò)中的時間同步方法由于用戶和服務(wù)器記錄的是光子發(fā)射和 接收的時間，運在經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)中相當(dāng)于在物理層加蓋時間戳，運就消除了計算機處理和協(xié)議 封裝（解封）開銷等不可具體量化的時延，提高了時間同步的精度。通過記錄中繼站的時 延消除了信號光子經(jīng)過中繼站時的時延不確定性，從而使用戶通過量子網(wǎng)絡(luò)經(jīng)所述的中繼 站向所述的服務(wù)器發(fā)射的信號光子與所述的服務(wù)器經(jīng)所述的中繼站向用戶發(fā)射的信號光 子在來回路徑上消耗的時間相同，提高了時間同步的精度。
[0017] 用戶通過量子網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)器發(fā)射信號光子并記錄發(fā)射時間Tl,服務(wù)器接收到信號 光子并記錄接收時間T2 ;然后服務(wù)器向用戶發(fā)射信號光子并記錄發(fā)射時間T3,用戶接收到 信號光子并記錄接收時間T4,同時服務(wù)器通過經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)把T2和T3的數(shù)值發(fā)送給用戶，運里 Tl和T4是基于用戶時間基準(zhǔn)得到的時間，T2和T3是基于服務(wù)器時間基準(zhǔn)得到的時間。 [001引作為進一步地，所述的中繼站的數(shù)目N=0,Atl=0,At2=0,用戶與所述的服 務(wù)器的時間差計算為
。沒有中繼站的情況下，用戶與所述的服務(wù)器直接相 連，無需考慮經(jīng)過中繼站的總時延，通過運些數(shù)值用戶可W計算時間差用戶與所述的服務(wù) 器的時間差計算為
；并與服務(wù)器進行時間同步。
[0019] 作為進一步地，所述的中繼站的數(shù)目N= 1，用戶通過量子網(wǎng)絡(luò)經(jīng)所述的中繼站向 所述的服務(wù)器發(fā)射信號光子，記所述的中繼站接收信號光子并記錄接收時間ttl，記所述 的中繼站發(fā)射信號光子并記錄發(fā)射時間tt2,則Atl= ;所述的服務(wù)器通過量子 網(wǎng)絡(luò)經(jīng)所述的中繼站向用戶發(fā)射信號光子，設(shè)所述的中繼站接收信號光子并記錄接收時間tt3,而所述的中繼站發(fā)射信號光子并記錄發(fā)射時間tt4,則At2 =tt4-tt3,用戶與所述的 服務(wù)器的時間差；
。由于在經(jīng)過中繼站時會有一定的時延，所W需要 對沒有中繼站的情況進行一定的修正，運里引入兩個量Atl和At2,分別代表信號光子從 用戶到服務(wù)器時經(jīng)過中繼站的時延和從服務(wù)器到用戶時經(jīng)過中繼站的時延，用戶通過量子 網(wǎng)絡(luò)經(jīng)所述的中繼站向所述的服務(wù)器發(fā)射信號光子，記所述的中繼站接收信號光子并記錄 接收時間ttl，記所述的中繼站發(fā)射信號光子并記錄發(fā)射時間tt2,則Atl= ;所 述的服務(wù)器通過量子網(wǎng)絡(luò)經(jīng)所述的中繼站向用戶發(fā)射信號光子，設(shè)所述的中繼站接收信號 光子并記錄接收時間tt3,而所述的中繼站發(fā)射信號光子并記錄發(fā)射時間tt4,則At2 = tt4-tt3。T1、T2、T3和T4記錄與無中繼站時一致，運里Tl和T4是基于用戶時間基準(zhǔn)得到 的時間，T2和T3是基于服務(wù)器時間基準(zhǔn)得到的時間，Atl和At2是基于中繼站時間基準(zhǔn) 得到的時間，通過運些數(shù)值用戶可W計算時間差
，并與服務(wù)器進行 時間同步。
[0020] 作為進一步地，所述的中繼站的數(shù)目N> 1，Atl為信號光子從所述的服務(wù)器到用 戶時經(jīng)過中繼站的時延的累加，At2為信號光子從所述的服務(wù)器到用戶時經(jīng)過的所有的中 繼站的時延的累加，用戶與所述的服務(wù)器的時間差
所述的中繼站 的數(shù)目N> 1，需要對中繼站的時延Atl和At2進行修正，Atl和At2變?yōu)樗兄欣^站 時延的累加，每個中繼站把各自的時延通過經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給用戶，用戶對此進行累加得到 信號光子從用戶到服務(wù)器時經(jīng)過中繼站的時延總量Atl和信號光子從服務(wù)器到用戶時經(jīng) 過中繼站時延總量At2,其他計算方式與一個中繼站時一致，得到用戶與所述的服務(wù)器的 時間差
；，并與服務(wù)器進行時間同步。
【附圖說明】
[0021] 圖1為中繼站的個數(shù)N= 0時的時間同步過程圖。
[0022] 圖2為中繼站的個數(shù)N= 1時的時間同步過程圖。
[0023] 圖3為中繼站的個數(shù)N> 1時的時間同步過程圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[00巧]本發(fā)明包括W下步驟
[0026] (1)用戶通過量子網(wǎng)絡(luò)直接或經(jīng)中繼站向服務(wù)器發(fā)射信號光子，并記錄發(fā)射時間 了1 ;
[0027] 似所述的服務(wù)器接收到用戶發(fā)送的信號光子，并記錄接收時間T2;
[0028] (3)所述的服務(wù)器通過量子網(wǎng)絡(luò)原路返回向用戶發(fā)射信號光子，并記錄發(fā)射時間 T3；
[0029] (4)用戶接收到所述的服務(wù)器發(fā)送的信號光子，并記錄接收時間T4;
[0030] (5)所述的服務(wù)器通過經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)把T2和T3的數(shù)值發(fā)送給用戶；
[0031] (6)信號光子從所述的服務(wù)器到用戶時經(jīng)過中繼站的總時延記為Atl;
[0032] (7)信號光子從用戶到所述的服務(wù)器時經(jīng)過中繼站的總時延記為At2;
[0033] 做所述的中繼站通過經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)把Atl和At2的數(shù)值發(fā)送給用戶；
[0034] (9)將用戶與所述的服務(wù)器之間的所述的中繼站的數(shù)目記為N，N>0;將用戶與所 述的服務(wù)器的時間差記為t，信號光子從用戶到所述的服務(wù)器路徑上消耗的時間記為5 1， 得到公式T2=Tl+t+Atl+5 1;信號光子從所述的服務(wù)器到用戶路徑上消耗的時間記為 52，T4 =T3-t+At2+S2;其中由于路徑相同