IEEE1588精密时钟同步关键技术研究
设计与应用
计算机测量与控制.2010.18(7) Computer Measurement &C ontrol
1585
收稿日期:2010-01-03; 修回日期:2010-02-10。
作者简介:孔令彬(1962-),男,博士,教授,主要从事无线电电子技术与智能控制技术方向的研究。
文章编号:1671-4598(2010)07-1585-02 中图分类号:T P393
文献标识码:A
IEEE1588精密时钟同步关键技术研究
孔令彬,文赫胜,陈向文
(中国地质大学机电学院,湖北武汉 430074)
摘要:随着网络控制技术的发展,分布式控制系统对时钟同步精度提出了更高要求;以IEEE1588精密时钟同步标准为背景,阐述了高精度时钟同步机制和时钟校正原理,分析了IEEE 1588协议的核心算法 最佳主时钟(BM C)算法和本地时钟同步(LCS )算法,同时从技术开发的角度对系统中同步精度的影响因素如时间戳的生成方式,网络的对称性等作了分析,并提出了一些减少干扰,提高系统时钟同步精度的改进方法。
关键词:IEEE1588;时钟同步;主时钟;时间戳
Research on Key Technology of IEEE1588Precision Clock Synchronization
Kong Lingbin,Wen H esheng ,Chen Xiangw en
(Depart ment o f M echanical and Electro nic Engineer ing,China U niv ersity of Geo sciences,Wuhan 430074,China)
Abstract:Distributed control s ystem are set for higher requirements of clock synchronization w ith the development of netw ork control technolo -gy.By IEEE1588principles,high-accuracy time synchronizati on and the clock correc tion mechanis m are elaborated.The Best M aster Clock Algo -rithm and Local Clock Synchronization Algorithm in IEEE1588are analyzed.Clock s ynchronous accuracy influencing factors are also discussed from technology development aspect.M ethods for increasing the control system clock synchronization precision are proposed.
Key words :IEEE 1588;clock synchronization ;master clock;time stamp
图1 主从时钟状态机
0 引言
IEEE1588是用于网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准,是新一代测控总线L XI 标准的重要组成部分。为了满足测量仪器、工业控制等领域中亚微秒级的时间同步要求,IEEE1588标准在这方面作出了重大贡献,目前的最新V 2标准于2008年7月发布[1]。
IEEE1588标准的全称是 网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准(IEEE1588Pr ecision Clo ck Sy nchro niza -t ion Pr otoco l) ,简称P T P (P recisio n T iming P roto col),它的基本原理是通过一个同步信号周期性对网络中所有节点的时钟进行校正同步,可以使基于以太网的分布式系统达到亚纳秒级的精确同步。与已有的时间同步技术如N T P/SNT P 、GP S 等相比具有配置容易,快速收敛,精度高以及对网络带宽和资源消耗少等特点
[2]
。在对时间同步要求比较严
格的应用场所,如工业实时以太网,电力自动化系统,移动通信网络中,逐渐引起人们的关注。
1 IEEE1588时钟同步机制
1 1 PTP 时钟状态机
PT P 时钟同步系统是由主时钟和从时钟构成的一种主从关系的网络层次结构,它由一个或多个PT P 子域组成,每个子域包含一个或多个彼此通信的时钟。在网络中的每一个PT P 时钟都有可能处于从时钟(Slave Clo ck)或主时钟(M aster Clock)这两种状态,时钟状态由最佳主时钟(BM C)算法决定。处于主时钟状态的设备被认为精确时钟,它将同步从时钟的时间,但在同一个通信子域内只能存在一个主时钟。
P T P 时钟状态转换关系如下图1所示。
在PT P 网络系统中各个时钟设备通过周期性交换带有时间信息的同步(sy nc)报文来进行主从时钟间偏差(Offset)和网络时延(Delay)的计算,进而纠正偏差,补偿时延,实现主从时钟之间亚纳秒级的同步[1]。当一个时钟上线,它在系统指定的时间内监听来自主时钟的Sync 消息。
(1)如果收到来自主时钟的Sy nc 消息,则本地时钟进入Slave 状态;
(2)如果一段时间内没有收到Sync 消息,该时钟则假定自己为主时钟,此时的状态为Pre _Master,时钟端口表现为主时钟的状态,但是不发送Sync 消息;这个Pre _Master 状态会保持一定的时间,如果在指定的时间内仍没有收到其它时钟的Sync 消息,则该时钟状态为主状态Master,并且发送Sync 消息。
时钟各端口都执行最佳主时钟算法确定自己和网络内其它时钟的状态[2]。如果时钟的某个处于从状态Slave 的端口确定它能比现在的主时钟质量高,则呈现主时钟的状态并发送Sy nc 消息,主时钟的一个端口收到更好的Sync 消息,则停止
宣布自己为主时钟并停止发送Sync 消息。从时钟端口通过与主时钟交换报文信息获得正确时间来更新本地时钟的时间,以达到与主时钟同步。
1 2 PTP 时钟同步与本地时钟同步(LCS)算法
对于已经确定主从关系的时钟网路,将根据本地时钟同步(L ocal Clock Synchr onization)算法校准本地时钟节点与主时钟同步,其流程如图2所示[3]。主、从时钟之间存在Sync,Delay Req,Fo llow up,D elay Resp 4种类型的报文交换,报文交换期间产生4个发送或接收时刻值,此动作称之为打时间戳事件,这4个数值用来计算偏差和时延以同步从时钟。在测量过程中,假设传输介质是对称均匀的,从时钟先通过报文传输的往返迭代得出路径延时(
delay),然后计算出主、从时钟的时间偏移(offset),最后对从时钟进行同步调节。
图2 时钟同步示意图
在图2中:
(1)从时钟在T C2时刻收到主时钟发送的Sync 广播报文。(2)在T S3时刻,从时钟收到主时钟发送的携带同一回合Sync 报文发送时间T M1的Fo llow U P 报文,从时钟与主时钟的时间偏移T o ffset 为:
T o ffset =T
S2-T M 1-T delay
(1)
图3 状态决定算法流程图
(3)从时钟在T C4时刻向主时钟发送Delay Req 报文。(4)在T S5时刻,从时钟收到主时钟发送的与同一回合的Delay Req 报文相对应的Delay Resp 报文,其包含了主时钟收到Dela y Req 的时刻t M 4,其延时T delay 为:
T delay =T o ffse t +T M4-T S4(2)
将延时T delay 带入式(1)可以得出T offs et ,进而可以对从时钟进行调节[1]。
2 最佳主时钟(BMC)算法
最佳主时钟算法(Best M aster Clo ck A lgo rithm)独立运行于PT P 系统中的每个时钟上,主要完成选举主时钟和生成时钟网络拓扑结构两个任务,它们分别由数据设置比较算法(Data Set Compariso n A lg or ithm )和状态决定算法(State Decisio n A lgo rithm)来实现。
2 1 数据设置比较(DSC)算法
数据设置比较算法根据同步报文不同的数据集(包含时钟品质、时钟等级、时钟类型、时钟偏移等参数信息的变量集合),比较筛选出可用最佳报文,确定最佳主时钟,进而产生拓扑结构。它是动态运行于每个时钟上的,即在时钟同步系统运行中根据实时数据不断计算比较时钟选举数据集,动态调整各节点和端口的状态,也就会调整时间的传递路线。所以在当前主时钟故障或性能下降时,系统可能会选择其它更合适的节点替代它作为主时钟[1]。
表征时钟品质的变量值通过A llan 均方差公式得出。Allan 方差公式原用于振荡器频率的统计误差计算,这里用于表示时间的统计误差:
2ptp
=
131
2(N -2)
N-2
k=1
(X
k +2
-2X k+1+X k )2
(3)
式(3)中, 2ptp 是多次测量的均方差值。其中X k ,X k +1,X k+2是在t k ,t k + ,t k +2 时刻所作的时间残差测量, 是测量的时间间
隔,N 是测量的次数。统计方差公式已排除任何稳定的对称误差,时钟的漂移并不会影响方差 2ptp ,但时钟的不规则跳动直接影响 2p tp 值。 2p tp 值再经过取对数,乘以时间常数和滞环处理才成为数据集中使用的时钟变量参数。
2 2 状态决定(SD)算法
状态决定算法是在确定所属PT P 子域主时钟后,根据不同数据集的信息进一步计算出每个时钟各个PT P 端口的具体推荐状态。每个PT P 端口都可能处于以下9种状态,包括IN IT IAL -IZING 、FAU LT Y 、DISABL ED 、L IST ENIN G 、PRE _MA S -T ER 、M AST ER 、PA SSIVE 、UN CA LIBRAT ED 、SL AVE ,本地时钟根据这些状态去做出对应的调整。为避免网络生成回路,状态决定算法会生成树形拓扑结构,将一些竞争失败的节点端口定义为禁用(disabled)状态和被动(passive)状态[1]。
设某一典型的时钟节点C 0由默认数据设置Do 来描述,
且该时钟有M 个PT P 端口。首先比较同一路径上所有端口D 0数据集的时钟等级clock stratum,若相同则通过数据设置比较算法比较各端口发出的有效同步报文,决定这些报文中的Er -best (接收信息的最好值),最后比较各Erbest 的路径长度,最终从剩下的N 个Er best 中选出Ebest (所有信息最好值)。状态决定算法通过D 0,Erbest 和Ebest 之间的相互关系,判断PT P 子域内时钟端口的状态,并根据判断结果对端口状态进行更新,其流程如图3所示。
该算法运行在PT P 子域中时钟的每个PT P 端口,根据运算分析结果,动态调整各个时钟和端口的状态,所以在当前主时钟故障或性能下降时,本地时钟端口数据设置会改变,时钟状态会被更新,系统能够自动调用前面的数据设置比较算法选择其它更合适的时钟来替换当前主时钟,从而保证分布式控制系统的精密同步。
(下转第1598页)
FIF O1进行缓存[5]。
3 4 Flash 操控与USB 通信模块
由于Flash 芯片出厂时即存在一部分坏块,且在使用中也随时会产生新的坏块。因此,Flash 写程序设计采用先判断好坏块,再进行块擦除,最后完成块编程写入数据的操作顺序进行。其中,当判断本次要操作的为坏块时立即跳过,进入下一块的判决操作。Flash 读程序设计与此相同。U SB 通信模块主要完成FPGA 与CY7C68013之间的通信与数据交换,即负责判断CY7C68013所传递的上位机的不同控制命令并执行相应操作,实现FPGA 中FIFO 与CY7C68013中FIFO 的数据传递。3 5 USB 应用软件
固件程序指运行在CY7C68013内部CPU 中的程序,采用Keil C51编译器开发,实现接收处理U SB 驱动程序请求等功能。Windo ws 驱动程序调用CYPRESS 公司的ezusb sys 驱动程序[6]。主机应用程序包括动态链接库与操作界面。动态链接库采用VC ++编写,实现与U SB 驱动程序的通信。操作界面采用V B 编写,实现数据回读、绘制曲线和设备擦除等一系列操控界面。
4 结束语
介绍了一种基于FP GA 的多通道数模信号实时采编存储系统,文中对系统的功能及硬件、软件的模块化设计进行了详细介绍。采用U SB2 0与上位机通信,经优化改进,在实际测试中的数据回传速率可达到每秒钟5M 字节。本系统具有精度高、实时性强、功耗低、体积小及运行可靠等优点,并且已成功应用于某型号弹载实时动态测试试验中。
参考文献:
[1]谭保华,王 堃,熊健民.基于U SB 总线技术的高速数据采集卡
研究[J].计算机测量与控制,2008,(12).
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的设计[J].计算机工程,2007,33(7):246-248.
[3]苏晓龙,王香婷.基于RS -485总线的数据采集系统[J ].仪表技
术与传感器,2007(12):52-54.
[4]CY7C 68013data sheet [Z].EZ -US B FX2T M U SB M icrocontroller.[5]黄智伟.FPGA 系统设计与实践[M ].北京:电子工业出版
社,2005.
[6]安 荣,任勇峰,李圣坤.基于FPGA 和U SB2 0的数据采集系
统[J].仪表技术与传感器,2009,(3):49-51.
(上接第1586页)
3 时钟同步精度影响因素
处于网络节点的PT P 时钟同步精度受到多方面因素的影响。
(1)时间戳的位置:IEEE1588协议中时钟同步的精确度直接取决于时间戳的精确性。在PT P 系统的实现过程当中,可以根据实际情况,
选择不同的时间戳点。如图4所示,有3个位置可以作为时间戳的选择点[4]。
图4 时钟时间戳点
时间戳越接近以太网底层,即真正意义上的发送和接收位置,时间误差越小,在PT P 协议实现时,时间戳应做到尽量
标记点接近底层,即在M A C 层和P HY 层之间的位置,具体实现需要考虑到时间戳如何传递到应用层等细节。
(2)网络的对称性:若主从时钟之间的消息往返延迟是对称的,则根据本地时钟同步算法,延迟可以相互抵消。但在实际的PT P 系统实现过程中,主从时钟之间的网络延迟在两个方向上是不对称的,即主时钟到从时钟的网络延迟与从时钟到主时钟的网络延迟往往不是相等的,因此,在系统的实现过程中就必须考虑这些因素[4]。必要时需测量出报文在网络中的延迟时间及延迟在较长一段时间内是否是一个常量。
(3)同步间隔:通常情况下P T P 在一定时间内同步的次数越多,网络内时钟的精度越高,但过高密度的同步间隔会影响网络性能,反而降低时钟同步精度,具体同步间隔在设计时可以根据需要进行设置。
(4)其它影响因素:时钟的稳定性、精确度,网络传输过程中的抖动(滤波、统计方法来消除),以及网络中节点报文转发带来的时延(使其支持P T P ,成为边界时钟可以解决此问题),网络传输带来的抖动等[5],这些因素直接决定了PT P 实现的精度级别。
4 结束语
I EEE1588提供的分布式控制系统精确时间同步机制,将时钟同步精度提高到亚纳秒级精度,并以其高度的可靠性和开放性,逐渐作为新的时间同步标准,取代标准化网络上的专用时间同步解决方案[5]。本文的研究工作对于I EEE1588协议在分布式控制网络中的实际应用具有一定指导意义。
参考文献:
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北斗卫星时间同步系统的重要性
北斗卫星时间同步系统的重要性 概述 电脑时间走时不准时常有的事，不准确的电脑时钟对时网络结构以及其中的应用程序的安全性会产生较大的影响，尤其是那些对没有实现网络同步而导致的问题比较敏感的网络质量或应用程序。 要得到最佳的网络表现，就得向系统提供标准的时间信息，这时可以选用北斗卫星时间同步系统来实现时间统一，千万不要等到出了问题才认识到时间同步的重要性。如果没有时间同步，网络指令是没法正常运行的，时间同步直接影响网络指令的领域有：记录文件安全、审核和监控、网络错误检查和复原、文件时间戳目录服务、文件及指令存取安全与确认、分散式计算、预设操作、真实世界世界值等等。 北斗授时 北斗授时是通信网络安全组网的根本保证就同步网而言，我国的频率同步网采用的是多基准混合同步方式，即全网部署多个1级基准时钟设备，并且需配置高性能的卫星授时接收机，以保证全网的定时性能。我国的时间同步网则采用分布式组网方式，即在每个时间同步设备上均需配置高性能的卫星授时接收机，以保证全网的时间精度。 就移动通信网络而言，CDMA基站、CDMA2000基站、TD-SCDMA基站等均需要高精度的时间同步，目前是在每个基站上配置GPS授时模块。如果基站与基站之间的时间同步不能达到一定要求，将可能导致在选择器中发生指令不匹配，从而导致通话连接不能正常建立，影响无线业务的接续质量。 北斗授时性能可以满足通信网络的需求，基于北斗/GPS双模的授时设备最早在2003年进入通信领域，在2008年之前主要提供频率同步服务，此后可同时提供时间同步和频率同步服务。根据近十年的多次测试情况，可以看出北斗设备在正常情况下可以满足通信网中对频率同步和时间同步的要求，尤其是2008年以后生产的北斗设备其性能普遍达到了GPS卫星接收机设备的水平，完全可以满足通信网中各种通信设备对频率同步和时间同步的需求。 北斗卫星同步时间的意义 利用北斗卫星，才可在全球范围内用超短波传播时号；用超短波传播时号不
胸痛中心时钟统一方案
丹阳市人民医院胸痛中心的时间管理方案 一、时钟同步系统 时钟同步系统对于医院系统可以说是一个不可缺少的重要组成部分，其主要作用是为相关医医疗机构工作人员提供一个标准统一的时间信息，同时为各相关单位科室提供统一的标准时间系统同步，从而实现各相关单位及相关设备的时间标准统一。这对医院的服务质量起到了重要的作用。时钟同步系统工作原理是相关责任人手持移动终端接收3G基站时间信息来实现统一；所有相关设备均以此为标准校对，从而实现全系统统一的时间标准。并每周校对一次。 二、计时点及方法 1.发病时间：患者出现胸痛、胸闷、上腹不适等系列症状开始的时间 ·计时方法：主要是通过问诊方式获得 2.呼救时间：首次拨打120呼救或拨打医院急救电话求救 ·计时方法：120记录、本院胸痛中心记录或其他急救机构记录，已接听电话的时刻为准。 3.到达现场时间：院前急救人员、社区医生或其他医疗机构到达现场时间 计时方法：要求院前人员、网络医院、其他医疗机构准确计时 4.首份心电图时间：完成第一份12或18导联心电图的时间 计时方法：开始接触医疗人员到完成第一份心电图最后一个导联记录为准。在完成心电图操作后，应将准确时间记录在心电图上，包括年、月、日、时、分5.确诊STEMl时问：完成首份心电图后，由受过胸痛专科培训的医生或分诊护士确认为STEMI时间；或由我院医师使用胸痛中心微信群诊断为STEMI的时间。 6.抽血时间：首次抽血查Tnl、CKMB等的时间 计时方法：以抽血护士完成标本采集时刻为计时点。 7.开始转运时间：在确诊为ACS并离开现场／医院的时间。 . 计时方法：由转运医护人员在接到病人启动车辆时计时 8. 给药时间：在确定为ACS患者，排除各类用药禁忌症后，给予服用肠溶阿司
时间同步系统在线监测可行性研究报告
附件4 甘肃电网智能调度技术支持系统 时间同步系统在线监测 技术改造（设备大修）项目 可行性研究报告模板项目名称： 项目单位： 编制： 审核： 批准： 编制单位： 设计、勘测证书号：
年月日
1．总论 时间同步系统在线监测功能，将时钟、被授时设备构成闭环，使对时状态可监测，且监测结果可上送，从而将时间同步系统纳入自动化监控系统管理。时间同步系统在线监测的数据来源分为两大类：设备状态自检数据和对时状态测量数据。设备状态自检主要是被监测设备自身基于可预见故障设置的策略，快速侦测自身的故障点。对时状态测量则是从被监测设备外部对其自身不可预见的故障产生的结果进行侦测，这两种方法较为完整的保证了时间同步系统监测的性能和可靠性。 1．1设计依据 2013年4月，国调中心专门下发了〔2013〕82号文《国调中心关于加强电力系统时间同步运行管理工作的通知》 1．2主要设计原则 通过在原系统上建立一套通讯技术及软件来实现系统级的时间同步状态在线监测功能。采用低建设成本、低管理成本、低技术风险的手段，解决当前自动化系统时间同步体系处于开环状态，缺乏反馈，无法获知工作状态紧迫现状，使时钟和被对时设备形成闭环监测，减少因对时错误引起的事件顺序记录无效，甚至导致设备死机等运行事故，并在此前提下尽可能的提高监测性能，减少复杂度。
1．3设计水平年 系统模块使用年限10年。 1．4设计范围及建设规模 智能调度技术支持系统（主站）针对时钟同步检测功能修改主要涉及前置应用，前置应用以104 或476 规约与变电站自动化系进行过乒乓原理对时，根据对时结果来检测各变电站时钟对时的准确性，从而保证全网时钟同步的准确性。同时，以告警直传方式接收变电站时间同步监测结果，包含设备状态自检数据和对时状态测量数据。 1．5主要技术经济指标 1．6经济分析 2．项目必要性 2．1工程概况 智能电网调度技术支持系统及各变电站都以天文时钟作为自己的时间源，正常情况下实现了全网时间的一致。 2．2存在主要问题 近期，电力系统时间同步装置在运行中发现的时钟异常跳变、时钟源切换策略不合理及电磁干扰环境下性能下降等问题，反映出电力系统时间同步在运行管理、技术性能、检验检测管理、在线监测手段及相关标准等方面仍需进一步完善和加强。
北斗校时服务器在网络摄像机时间同步的解决方案
北斗校时服务器在网络摄像机时间同步的解决方案关键词：北斗校时服务器,校时服务器,北斗校时装置 网络摄像机相比于模拟摄像机的功能多增加了数字化压缩控制器和基于WEB管理界面的操作系统和内部时钟系统（可自行走时、也可获取外部时间作为基准），使得拍摄到的视频经处理后，通过有线网或者无线网送至终端用户显示出来或者存储。网络摄像机则需要北斗校时服务器来提供标准的时间，而用户可在PC终端或者是手机终端使用标准的客户端软件实现实时监控目标现场的情况，并可对图像及视频资料进行实时编辑和存储，同时还可以控制摄像机的云台和镜头，进行全方位地监控。 视频监控系统一般由网络摄像机、传输设备、后端存储、网络硬盘录像机及显示设备这五大部分组成，与时间关联最紧密的是网络摄像机和网络硬盘录像机。 1、网络摄像机问题：有的网络摄像机就没有网络硬盘录像机，例如家用网络摄像头，或是设备处于封闭互联网中，不能和网络进行时间同步，用的是系统默认的时间继续走时。 2、网络硬盘录像机问题：排除线路故障等原因未能和标准的北京时间同步原因外，还有可能是网络硬盘录像机主板的故障了，假设监控系统显示出的时间和标准的北京时间有偏差，各个网络摄像头显示时间也各不同，有的显示相差约几分钟，有的显示相差几秒，对于监控系统显示时间和标准时间相差约几秒的时间，产生误差的原因每个网络摄像机和硬盘录像机都是单独的个体，每个在没授时的情况下
自行走时，时间越久，偏差会越大，最常用的解决方法主要有以下二种： 1、对于接入互联网的摄像头或是NVR，可以通过NTP协议校时对准。在网络摄像头或硬盘录像机配置界面，通过填写网络时钟服务器地址后接入Internet就可以校准时钟。由于视频监控网络与Internet网络中的NTP时间服务器之间的网络情况复杂，设置NTP 时间服务器能够完成视频监控网络的时间同步，可靠性较高，但准确性欠佳，由于时延、网络拥塞以及外部权威时钟源地理位置等因素，也有可能出现对安防视频监控网络中的设备进行时钟校对的失准，同时也不安全，黑客可以通过互联网窃取视频信息。 2、如果是局域网的应用或是专网摄像头和网络录像机，必须先在网络内部架设配置NTP时钟服务器，再把SYN2151型校时服务器,的IP地址填入到每个网络摄像头或是网络硬盘录像机的配置界面内，才能保证时间同步。注意：在这种情况下需要保证地本时钟服务器的时钟精确度，一般使用高精度的本地时钟源需要较高的成本，SYN2151型北斗校时装置使用GPS定位校准等方式，统一用支持校时的标准协议NTP协议连接设备、保障平台和各设备符合标准协议里时钟同步约定的遵守，在低成本的条件下保证视频监控网络时间同步，减少系统时钟错乱问题。 故障二中各个网络摄像头显示时间部分不同，最大的相差约十几秒，最主要的问题来自于网络交换延迟。网络摄像机视频采集和编码输出需要时间，同时经过网络摄像机编码后的数字信号通过网络传输
GPS时钟同步系统在网络系统中的技术方案
前言 随着计算机和网络通信技术的飞速发展，火电厂热工自动化系统数字化、网络化的时代已经到来。这一方面为各控制和信息系统之间的数据交换、分析和应用提供了更好的平台、另一方面对各种实时和历史数据时间标签的准确性也提出了更高的要求。 使用价格并不昂贵的GPS时钟来统一全厂各种系统的时钟，已是目前火电厂设计中采用的标准做法。电厂内的机组分散控制系统(DCS)、辅助系统可编程控制器(PLC)、厂级监控信息系统(SIS)、电厂管理信息系统(MIS)等的主时钟通过合适的GPS时钟信号接口，得到标准的TOD(年月日时分秒)时间，然后按各自的时钟同步机制，将系统内的从时钟偏差限定在足够小的范围内，从而达到全厂的时钟同步。 一、GPS时钟及输出 1.1 GPS时钟 全球定位系统(Global Positioning System，GPS)由一组美国国防部在1978年开始陆续发射的卫星所组成，共有24颗卫星运行在6个地心轨道平面内，根据时间和地点，地球上可见的卫星数量一直在4颗至11颗之间变化。 GPS时钟是一种接受GPS卫星发射的低功率无线电信号，通过计算得出GPS时间的接受装置。为获得准确的GPS时间，GPS时钟必须先接受到至少4颗GPS 卫星的信号，计算出自己所在的三维位置。在已经得出具体位置后，GPS时钟只要接受到1颗GPS卫星信号就能保证时钟的走时准确性。 作为火电厂的标准时钟，我们对GPS时钟的基本要求是：至少能同时跟踪8颗
卫星，有尽可能短的冷、热启动时间，配有后备电池，有高精度、可灵活配置的时钟输出信号。 1.2 GPS时钟信号输出 目前，电厂用到的GPS时钟输出信号主要有以下三种类型： 1.2.1 1PPS/1PPM输出 此格式时间信号每秒或每分时输出一个脉冲。显然，时钟脉冲输出不含具体时间信息。 1.2.2 IRIG-B输出 IRIG(美国the Inter-Range Instrumentation Group)共有A、B、D、E、G、H几种编码标准(IRIG Standard 200-98)。其中在时钟同步应用中使用最多的是IRIG-B编码，有bc电平偏移(DC码)、1kHz正弦载波调幅(AC码)等格式。IRIG-B 信号每秒输出一帧(1fps)，每帧长为一秒。一帧共有100个码元(100pps)，每个码元宽10ms，由不同正脉冲宽度的码元来代表二进制0、1和位置标志位(P)，见图1.2.2-1。 为便于理解，图1.2.2-2给出了某个IRIG-B时间帧的输出例子。其中的秒、分、时、天(自当年1月1日起天数)用BCD码表示，控制功能码(Control Functions，CF)和标准二进制当天秒数码(Straight Binary Seconds Time of Day，SBS)则以一串二进制“0”填充(CF和SBS可选用，本例未采用)。 1.2.3 RS-232/RS-422/RS-485输出 此时钟输出通过EIA标准串行接口发送一串以ASCII码表示的日期和时间报文，每秒输出一次。时间报文中可插入奇偶校验、时钟状态、诊断信息等。此输出目前无标准格式，下图为一个用17个字节发送标准时间的实例：
XP系统时间同步解决方案
XP系统时间同步不成功_Windows time服务无法启动解决 同步时间的服务器是:210.72.145.44 xp自带的时间同步服务器老是会连不上，而且时间还会差一秒。 这里就教大家换成中科院国家授时中心的服务器，同步就方便多了。 1.双击右下角的时间。 2.把服务器改成210.72.145.44 3.按同步就可以了，一般不会出错。即使是高峰时期，三次之内闭成功，比美国的服务器好多了。 另外系统默认的时间同步间隔只是7天，我们无法自由选择，使得这个功能在灵活性方面大打折扣。其实，我们也可以通过修改注册表来手动修改它的自动同步间隔。 1. 在“开始”菜单→“运行”项下输入“Regedit”进入注册表编辑器 2. 展开[HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\W32Time\TimeProviders\Nt pClient ] 分支，并双击SpecialPollInterval 键值，将对话框中的“基数栏”选择到“十进制”上 3. 而这时在对话框中显示的数字正是自动对时的间隔(以秒为单位)，比如默认的604800就是由7(天)×24(时)×60(分)×60(秒)计算来的，看明白了吧，如果您想让XP以多长时间自动对时，只要按这个公式算出具体的秒数，再填进去就好了。比如我填了3天，就是259200。 Windows time服务用于和Internet同步系统时间，如果时间无法同步有可能是服务没有随系统启动,可以在运行处输入"services.msc"打开服务控制台，找到"windows time"服务设置为自动并启动即可。 如果启动该服务时提示： 错误1058:无法启动服务,原因可能是已被禁用与其相关联的设备没有启动。 原因是windows time服务失效。 修复： 1.运行cmd 进入命令行，然后键入 w32tm /register 正确的响应为：W32Time 成功注册。 如果提示w32tm命令不内部或外部命令……，是因为系统盘下的system32目录不存在w32tm.exe和w32time.dll这两个文件，到网上下载一个或者到其他电脑复制过来放下这个目录下再运行 2.如果上一步正确，在cmd命令行或运行里用net start "windows time" 或net start w32time 启动服务。 如果无法启动Windows Time服务，同时提示：系统提示“错误1083：配置成在该可执行
电力时钟同步系统解决方案
电力GPS时钟同步系统解决方案 北京创想京典科技发展有限公司 科 技 领先铸就最佳
什么是时间？ 时间是一个较为抽象的概念，爱因斯坦在相对论中提出：不能把时间、空间、物质三者分开解释，"时"是对物质运动过程的描述，"间"是指人为的划分。时间是思维对物质运动过程的分割、划分。 在相对论中，时间与空间一起组成四维时空，构成宇宙的基本结构。时间与空间都不是绝对的，观察者在不同的相对速度或不同时空结构的测量点，所测量到时间的流逝是不同的。广义相对论预测质量产生的重力场将造成扭曲的时空结构，并且在大质量（例如：黑洞）附近的时钟之时间流逝比在距离大质量较远的地方的时钟之时间流逝要慢。现有的仪器已经证实了这些相对论关于时间所做精确的预测，并且其成果已经应用于全球定位系统。另外，狭义相对论中有“时间膨胀”效应：在观察者看来，一个具有相对运动的时钟之时间流逝比自己参考系的（静止的）时钟之时间流逝慢。 就今天的物理理论来说时间是连续的，不间断的，也没有量子特性。但一些至今还没有被证实的，试图将相对论与量子力学结合起来的理论，如量子重力理论，弦理论，M理论，预言时间是间断的，有量子特性的。一些理论猜测普朗克时间可能是时间的最小单位。
什么是时间？ 根据斯蒂芬·威廉·霍金（Stephen William Hawking）所解出广义相对论中的爱因斯坦方程式，显示宇宙的时间是有一个起始点，由大霹雳（或称大爆炸）开始的，在此之前的时间是毫无意义的。而物质与时空必须一起并存，没有物质存在，时间也无意义。
卫星时钟系统为什么含有精确的时间信息？ 地球本身是一个不规则的圆，加上地球自转和公转的误差，如果仅仅依靠经度、纬度、海拔高度三个参数来定位的偏差会很大，所以 引入了一个时间参数，每个卫星都内置了一个高稳定度的原子钟！
FPGA的时钟频率同步原理研究与设计实现
FPGA的时钟频率同步原理研究与设计实现 引言 网络化运动控制是未来运动控制的发展趋势，随着高速加工技术的发展，对网络节点间的时间同步精度提出了更高的要求。如造纸机械，运行速度为1 500～1 800m／min，同步运行的电机之间1μs的时间同步误差将造成30 μm的运动误差。高速加工中心中加工速度为120 m／min 时，伺服电机之间1μs的时间同步误差，将造成2 μm的加工误差，影响了加工精度的提高。 分布式网络中节点的时钟通常是采用晶振+计数器的方式来实现，由于 晶振本身的精度以及稳定性问题，造成了时间运行的误差。时钟同步通常是选 定一个节点时钟作为主时钟，其他节点时钟作为从时钟。主节点周期性地通过 报文将主时钟时间发送给从节点，从节点接收到报文后，以主时钟为基准进行 延迟补偿，然后将计算出的新时钟值赋给从时钟。这种同步方法造成了从时钟 计数值的不连续，即会出现重复(从时钟晶振频率快于主时钟)或跳跃(从时钟晶 振频率慢于主时钟)，而且这种方法并没有从根本上解决时钟频率的不同步问题，因此要进一步提高同步精度很困难。本文研究了一种可对频率进行动态调整的 时钟，通过对时钟频率的动态修正，实现主从时钟频率的同步，进而实现时间 同步。 1 时钟同步原理 要实现两个时钟的同步，一是时钟的计数值要相同，二是计数增长速率 要相同。如图1 所示，设主时钟的频率为f，从时钟频率在Nn-1 到Nn 时间段 为fn-1，在Nn 到Nn+1 为fn，SyncDelay 为同步报文从主站到从站的延迟时间，可以通过延时测量帧采用往返法测量得到，从时钟要在Nn+1 时刻达到与主时 钟相等，那么有：
华东电网时钟统一(同步)系统技术规范标准
华东电网时间同步系统技术规范 Technical Specification for Time Synchronism System of EastChina Electric Power Network 前言 华东电网已初步建成以超高压输电、大机组和自动化为主要特征的现代化大电网。它的运行实行分层控制，设备的运行往往要靠数百公里外的调度员指挥；电网运行瞬息万变，发生事故后更要及时处理，这些都需要统一的时间基准。为保证电网安全、经济运行，各种以计算机技术和通信技术为基础的自动化装置广泛应用，如调度自动化系统、故障录波器、微机继电保护装置、事件顺序记录装置、变电站计算机监控系统、火电厂机组自动控制系统、雷电定位系统等等。这些装置的正常工作和作用的发挥，同样离不开统一的全网时间基准。 自动化装置内部都带有实时时钟，其固有误差难以避免，随着运行时间的增加，积累误差越来越大，会失去正确的时间计量作用，因此，如何对实时时钟实现时间同步，达到全网的时间统一，长期来一直是电力系统追求的目标。目前，这些装置内部的实时时钟一般都带有时间同步接口，可以由某一种与外部输入的时间基准同步或自带高稳定时间基准的标准时钟源，如GPS标准时间同步钟对其实现时间同步，这为建立时间同步系统，实现时间统一，提供了基础。有越来越多的单位已经建立或将要建立这样的时间同步系统。为了规范、指导时间同步系统的管理、设计、安装、测试和运行，特制订《华东电网时间同步系统技术规范》（以下简称《规范》）。 本《规范》根据国内外涉及时间、时间统一技术的有关标准、建议、规范或规约，结合华东电网“统一时钟系统技术研究”的实践和有关时间同步的具体情况制订的。本《规范》的贯彻、实施，对提高华东电网全网时间统一准确度和改进系统运行、管理质量将起推动作用。 本标准由国家电力公司华东公司提出。 本标准由国家电力公司华东公司归口。 本标准由国家电力公司华东公司生产科技部负责起草并解释。 本标准主要起草人：朱缵震陈洪卿宋金安
全厂网络时钟同步方案
全厂网络时钟同步方案 陈银桃，陆卫军，张清，章维 浙江中控技术股份有限公司，浙江杭州，310053 摘要：当前工控领域石化项目如乙烯、炼油日益趋向大型化、一体化和智能化。一个大型石化项目往往集成多套独立系统如DCS、SIS、CCS等，同时要求所有系统使用同一套网络时钟同步系统。本文提供了几种全厂网络时间同步方案，并分析了每个方案的优缺点和适用场合。 关键词：全厂网络时钟同步，SNTP,二级网络时钟同步方案，Private VLAN，ACL,路由，NAT Ways to Implement The Network Time Synchronization In The Plant Chen Yintao Zhejiang SUPCON Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang, 310053 Abstract:The petrochemical projects in the industrial control area run to large, integrative and intelligentized.A large petrochemical project always need to be integrated with many systems like DCS, SIS, CCS and so on .The network of these systems must be independent,while they should use the same network time synchronizer to achieve time synchronization.This article propose several implements of the network time synchronization in the whole plant. Keywords:Network Time Synchronization, NTP, Private VLAN, ACL, Route, NAT. 引言 随着国民经济发展，工控领域也随之蓬勃发展，石化项目如乙烯、炼油等日益趋向大型化、一体化和智能化。大型化体现在项目规模的剧增，典型项目如百万吨乙烯、千万吨炼油。一体化体现在一个大型石化项目往往集成多套系统如DCS、SIS、CCS，这些系统在功能、网络上分别独立，但需要实现全厂统一的时钟同步，以保持全厂所有系统的时钟同步。 普通的网络时钟同步服务器提供的网口较少，一般都在4个以下，同时可支持1-4个网络的系统时钟同步。当需要同步的子系统较多时，则需要配置可同时支持二三十个网络的特殊网络时钟同步服务器。但是在企业建设初期，往往很难准确预计将来的网络发展规模，这就需要事先规划设计
时钟同步技术概述
作为数字通信网的基础支撑技术，时钟同步技术的发展演进始终受到通信网技术发展的驱动。在网络方面，通信网从模拟发展到数字，从TDM网络为主发展到以分组网络为主；在业务方面，从以TDM话音业务为主发展到以分组业务为主的多业务模式，从固定话音业务为主发展到以固定和移动话音业务并重，从窄带业务发展到宽带业务等等。在与同步网相关性非常紧密的传输技术方面，从同轴传输发展到PDH，SDH，WDM和DWDM，以及最新的OTN和PTN技术。随着通信新业务和新技术的不断发展，其同步要求越来越高，包括钟源、锁相环等基本时钟技术经历了多次更新换代，同步技术也在不断地推陈出新，时间同步技术更是当前业界关注的焦点。 2、时钟技术发展历程 时钟同步涉及的最基本技术包括钟源技术和锁相环技术，随着应 用需求的不断提高，技术、工艺的不断改进，钟源技术和锁相环 技术也得到了快速的演进和发展。 (1) 钟源技术
时钟振荡器是所有数字通信设备的基本部件，按照应用时间的先后，钟源技术可分为普通晶体钟、具有恒温槽的高稳晶振、原子钟、芯片级原子钟。 一般晶体振荡器精度在nE-5~nE-7之间，由于具有价格便宜、尺寸小、功耗低等诸多优点，晶体振荡器在各个行业和领域中得到广泛应用。然而，普通晶体钟一般受环境温度影响非常大，因此，后来出现了具有恒温槽的晶体钟，甚至具有双恒温槽的高稳晶体钟，其性能得到很大改善。随着通信技术的不断发展，对时钟精度和稳定性提出了更高的要求，晶体钟源已经难以满足要求，原子钟技术开始得到应用，铷钟和铯钟是其中最有代表性的原子钟。一般来说，铷钟的精度能达到或优于nE-10的量级，而铯钟则能达到或优于1E-12的量级。 然而，由于尺寸大、功耗高、寿命短，限制了原子钟在一些领域的应用，芯片级原子钟有望解决这个难题。目前民用的芯片级原子钟基本上处于试验阶段，其尺寸只有立方厘米量级，耗电只有百毫瓦量级，不消耗原子，延长了使用寿命，时钟精度在nE-10量级以上，具有很好的稳定性。芯片级原子钟将在通信、交通、电力、金融、国防、航空航天以及精密测量等领域有着广泛的应用前景。 (2) 锁相环技术 锁相环技术是一种使输出信号在频率和相位上与输入信号同步的电路技术，即当系统利用锁相环技术进入锁定状态或同步状态后，系统的震荡器输出信号与输入信号之间相差为零，或者保持为常数。锁相环路技术是时钟同步的核心技术，它经历了模拟锁相环
大楼工程弱电时钟系统解决方案
大楼工程弱电系统 时钟系统 解决方案 西安同步电子科技有限公司二零一四年
大楼工程弱电时钟系统解决方案 时钟系统概述 概述 根据大楼建设工程弱电系统设计要求，本工程设置时钟系统用于统一区域内的时间信息。 标准时钟系统是为工作人员准确、标准的时间，同时也可以为其它智能化系统提供标准的时间源。标准时钟系统的设计将结合实际需要，保证相关人员都能清晰地看到的时钟，并掌握准确时间。 本工程时钟系统主要由网络时间服务器、网络数字式子钟组成。 本系统从GPS地球同步卫星上获取标准时钟信号信息，将这些信息TCP/IP网络传输，传输到各个壁挂网络数字时钟，实现整个子母钟系统的时间统一。 系统特点 精确度高 本系统能够接收来自GPS的标准时间信号，通过网络授时协议NTP/SNTP发送至系统的各个部分，实现无累积误差运行。 可靠性高(系统冗余) 本系统对时间服务器的关键设备都采用无风扇设计，具有四个独立的网络授时接口，当某个网络授时单元发生故障时，能够切换到另外一个单元，实现冗余备份的目的。 兼容性好 系统采用分布式结构，由标准化的软件及硬件组成，用户可按照需要灵活配置和扩容。 根据将来发展的需要，可以将子钟接口分别扩展到128个或256个以满足系统扩容要求。 维护方便 本系统所有主控板、信号板、接口板均采用了目前国际上流行的模块化设计，使相同规格的设备和接口板具有可互换性；积木式结构还为业主未来系统的增容和扩展提供极大的便利。 时钟系统设计与制造技术规范 系统设计规范 采用标准 电气装置安装工程施工及验收规范GBJ/232-92 设备可靠性试验规范GB50807-86 国际电气与电子工程师协会（IEEE） 国际电子学会（IEC）
最新轨道交通时钟系统解决方案复习过程
轨道交通时钟系统解决方案 轨道交通时钟系统解决方案 地铁通信系统一般包括： 时钟系统是轨道交通重要的组成部分之一，而其在地铁站的主要作用是为上班族、来往的游客工作人员提供准确的时间信息，同时时
钟系统要为其他监控系统、控制系统等弱电子系统提供统一的时钟信号，使各系统的定时集中同步，在整个地铁系统中使用相同的定时标准。站厅及站台位置的时钟可以为旅客提供准确的时间信息；各车站办公室内及其它停车场内的时钟可以为工作人员提供准确的时间信息；向其它地铁通信子系统提供的时钟信息为地铁运行提供了标准的时间，保证了轻轨系统运行的准时，安全。 时钟子系统能够向地铁全部通信子系统提供准确的时钟信号。时钟信号以卫星自动定位系统所发的格林威治标准世界时间为准辅以铷原子钟或石英钟。时钟系统的控制中心向各分站或车场二级母钟发送时钟信号，再由二级母钟向其对应的子钟发送时钟信号；同时每站的各路时钟信号均需上传至时钟系统的监控中心，使之可以完成对全路各站所有时钟工作状态的监测和控制，并可在相应的管理客户机上完成各种需要的管理及配置功能。
设计区域：换乘大厅、进出口、监控室、控制室控制中心调度大厅和各车站的站厅、站台、车站控制室、公安安全室、票务室、变电所控制室及其它与行车有关的处所，并在车辆段/停车场信号楼运转室、值班员室、停车列检库、联合检修库等有关地点设置子钟。
相关产品 第一章教育和教育学 1 教育的发展 一、教育的概念 考点：教育是培养人的一种社会活动，是传承社会文化、传递生产经验的和社会生活经验的基本途径。 考点广义：凡是增进人们的知识和技能，影响人们思想观念的活动，都具有教育作用。 狭义：主要指学校教育。 学校教育是教育者根据一定的教育要求，有目的、有计划、有组织的通过学校的教育工作，对受教育者的身心施加影响，促使他
GPS时钟同步原理简介
GPS时钟同步原理 1.有关时间的一些基本概念 时间（周期）与频率 互为倒数关系，两者密不可分，时间标准的基础是频率标准，所以有人把晶体振荡器叫‘时基振荡器’。钟是由频标加上分频电路和钟面显示装置构成的。 四种实用的时间频率标准源（简称钟） ◆晶体钟 ◆铷原子钟 ◆氢原子钟 ◆铯原子钟 常用的时间坐标系 时间的概念包含时刻（点）和时间间隔（段）。时系（时间坐标系）是由时间起点和时间尺度单位--秒定义（又分地球秒与原子秒）所构成。常用的时间坐标系： ◆世界时（UT） ◆地方时 ◆原子时（AT） ◆协调世界时（UTC） ◆ GPS时 定时、时间同步与守时
◆定时：是指根据参考时间标准对本地钟进行校准的过程）；授时（指采用适当的手段 发播标准时间的过程）； ◆时间同步：是指在母钟与子钟之间时间一致的过程，又称时间统一或简称时统）； ◆守时：是指将本地钟已校准的标准时间保持下去的过程，国内外守时中心一般都采 用由多台铯原子钟和氢原子钟组成的守时钟组来进行守时，守时钟组钟长期运行性能表现最好的一台被定主钟（MC）。 2.GPS时间是怎样建立的 为了得到精密的GPS时间，使它的准确度达到<100ns（相对于UTC（USNO/MC））： ◆每个GPS卫星上都装有铯子钟作星载钟； ◆ GPS全部卫星与地面测控站构成一个闭环的自动修正系统； ◆采用UTC（USNO/MC）为参考基准。 3.GPS定位、定时和校频的原理 GPS定位原理 是基于精确测定GPS信号的传输时延（Δt），以得到GPS卫星到用户间的距离（R）R=C×Δt ----------------------- [1]（式中C为光速）同时捕获4颗GPS卫星，解算4个联立方程，可给出用户实时时刻（t）和对应的位置参数（x、y、z）共4个参数。R={（Xs- Xu）2+（Ys-Yu）2+（Zs-Zu）}1/2 ---- [2]（式中Xs、Ys、Zs为卫星的位置参数；Xu、Yu、Zu为用户的的位置参数）。 GPS定时原理 基于在用户端精确测定和扣除GPS时间信号的传输时延（Δt），以达到对本地钟的定时与校准。GPS定时准确度取决于信号发射端、信号在传输过程中和接收端所引入的误差，主要误差有：
跨时钟域信同步方法种
跨时钟域信号同步方法6种 ASIC中心 1 引言 基于FPGA的数字系统设计中大都推荐采用同步时序的设计，也就是单时钟系统。但是实际的工程中，纯粹单时钟系统设计的情况很少，特别是设计模块与外围芯片的通信中，跨时钟域的情况经常不可避免。如果对跨时钟域带来的亚稳态、采样丢失、潜在逻辑错误等等一系列问题处理不当，将导致系统无法运行。本文总结出了几种同步策略来解决跨时钟域问题。 2 异步设计中的亚稳态 触发器是FPGA设计中最常用的基本器件。触发器工作过程中存在数据的建立(setup)和保持(hold)时间。对于使用上升沿触发的触发器来说，建立时间就是在时钟上升沿到来之前，触发器数据端数据保持稳定的最小时间。而保持时间是时钟上升沿到来之后，触发器数据端数据还应该继续保持稳定的最小时间。我们把这段时间成为setup-hold时间(如图1所示)。在这个时间参数内，输入信号在时钟的上升沿是不允许发生变化的。如果输入信号在这段时间内发生了变化，输出结果将是不可知的，即亚稳态 (Metastability) 图1 一个信号在过渡到另一个时钟域时，如果仅仅用一个触发器将其锁存，那么采样的结果将可能是亚稳态。这也就是信号在跨时钟域时应该注意的问题。如图2所示。 信号dat经过一个锁存器的输出数据为a_dat。用时钟b_clk进行采样的时候，如果a_dat正好在b_clk的setup-hold时间内发生变化，此时b_ dat就既不是逻辑"1"，也不是逻辑"0"，而是处于中间状态。经过一段时间之后，有可能回升到高电平，也有可能降低到低电平。输出信号处于中间状态到恢复为逻辑"1"或逻辑"0"的这段时间，我们
BBU时钟同步方案学习资料
1.1目前BBU采用的时钟同步方案 在NodeB的BBU时钟同步方案应用中，目前产品中采用方案如下: 图1目前BBU时钟同步方案 关键需求: 1.频率同步要求：0.05ppm 2.相位同步要求：1.5us 基本原理： 通过使用GPS等稳定特性好的时钟源来校准精度较高的本地时钟，可以将GPS的长 期稳定特性与本地时钟晶振的短期稳定特性很好的结合起来，为整个系统提供可靠的系统时间和工作时钟，保证系统的频率同步和相位同步要求。 组成： 频率合成：本方案中频率合成指的是将OCXO输出的10MHZ的时钟进行变频，转换成系统时钟（目前系统时钟频率为20.48MHZ），这部分功能是采用专用的数字频率合成芯片DDS （AD9851 ）来完成的；方案中共用到了两路DDS，其中的一路频率合成电路 （DDS1的输出（20.48MHZ作为同步算法的高频参考时钟输入到FPGA在FPGA内部经过DCM 模块变成高频时钟（200MH竝右）；另一路频率合成电路（DDS2的输出（20.48MHZ 经过驱动电路后输出到背板提供给各个单板使用，由于输出到背板的时钟需要实时跟踪主 用板输出时钟的相位，所以会实时调节这一路AD9851 （ DDS2输出信号的相位。而另一 路AD9851 （DDS1的输出相位不作任何调整，这样就保证了同步算法的正确性。 OCXO的频率调整电路：OCXO的输出频率会受环境温度、负载、电源的影响，而且OCXO 自身也会老化。为了保证OCXO输出时钟的精度需要根据实际情况调整OCXO 的输出频率。OCXO有时钟频率调整端，此管脚的电压值将直接控制OCXO的输出频率。
DA变换在本板中的作用是产生OCXO的频率控制电压，CPU经过时钟算法处理后推算出OCXO的频率与GPS的时钟相比的误差，结合OCXO的频率调整范围以及预计调整的频率值，推算出应该设定的频率控制电压；知道了OCXO的频率控制电压后，再结合DA转换器的工作范围，就可以推算出DA转换器要设定的数字量。 FPGA: DDS2输出的20.48MHZ时钟信号通过分频产生PP2S信号。记录1pps间的 204.8Mhz时钟频率误差以及1pps和PP2S的相位差提供给CPU完成时钟同步算法。配置DA、DDS。 CPU:完成时钟同步算法。时钟同步模块类似锁相环，同步算法相当于鉴相器（部分）和低通滤波器。同步算法根据时钟参考源锁定状态下提供的1PPS信号来调整本板时钟（通常为压控恒温晶振OCXO）,使得本板输出的PP2S信号的频率满足要求，且相位与1PPS 相位严格对齐。 GPS接收机：提供基站系统同步所需的时间;提供1pps作为时钟同步的常稳参考源。 方案优点：设计思路简单，通过CPU和FPGA共同来完成时钟同步算法，不仅实现了对频率的校准同时保证相位同步，时钟同步算法自主开发，可维护性强。 方案缺点：受OCXO的频率调整范围限制。由于需要对OCXO进行频率调整，一旦OCXO的频率调整范围超出了时钟同步算法设定的频率调整范围，将无法进行频率校准，必须更换OCXO。 设计难点：时钟同步算法是本方案的设计难点，特别是失锁后的保持算法。 1.2基于AD9548的时钟同步方案 基于AD9548的时钟同步方案框图如下： 图2基于AD9548 的时钟同步方案 关键需求： 1.频率同步要求：0.05ppm 2.相位同步要求：1.5us 基本原理： GPS等稳定特性好的时钟源作为数字锁相环的参考源，数字锁相环来产生校准后的高精度的系统时钟，通过系统时钟分频产生与1PPS同步的PP2S,从而保证系统的频率
GPS时钟系统(GPS同步时钟)技术方案(1)
GPS 时钟系统(GPS 同步时钟技术方案 技术分类:通信 | 2010-11-08 维库 在电力系统、 CDMA2000、 DVB 、 DMB 等系统中 , 高精度的 GPS 时钟系统(GPS 同步时钟对维持系统正常运转有至关重要的意义。 那如何利用 GPS OEM来进行二次开发 , 产生高精度时钟发生器是一个研究的热点问题。如在 DVB-T 单频网 (SFN中 , 对于时间同步的要求 , 同步精度达到几十个 ns, 对于这样高精度高稳定性的系统 , 如何进行商业级设计 ? 一、引言 在电力系统的许多领域,诸如时间顺序记录、继电保护、故障测距、电能计费、实时信息采集等等都需要有一个统一的、高精度的时间基准。利用 GPS 卫星信号进行对时是常用的方法之一。 目前, 市场上各种类型的 GPS-OEM 板很多, 价格适中, 具有实用化的条件。利用 GPS-OEM 板进行二次开发,可以精确获得 GPS 时间信息的 GPS时钟系统 (GPS 同步时钟。本文就是以加拿大马可尼公司生产的 SUPERSTAR GPS OEM板为例介绍如何开发应用于电力系统的的 GPS 时钟系统(GPS 同步时钟。 二、 GPS 授时模块 GPS 时钟系统 (GPS 同步时钟采用 SUPERSTAR GPS OEM 板作为 GPS 接受模块, SUPERSTAR GPS OEM 板为并行 12跟踪通道,全视野 GPS 接受模块。 OEM 板具有可充电锂电池。 L1频率为 1575.42MHz ,提供伪距及载波相位观测值的输出和 1PPS (1 PULSE PER SECOND脉冲输出。 OEM 板提供两个输入输出串行口,一个用作主通信口,可通过此串行口对 OEM 板进行设置,也可从此串口读取国际标准时间、日期、所处方位等信息。另一个串行口用于 RTCM 格式的差分数据的输出,当无差分信号或仅用于 GPS 授时,此串行口可不用。 1PPS 脉冲是标准的 TTL 逻辑
NTP时钟同步方案
NTP时钟同步系统 技术方案
目录 目录 (2) 一、系统技术规范 (3) 二、时钟系统设计 (5) 1、概述 (5) 1.1、系统特点 (5) 1.2、优化后的时钟同步系统具有以下优势 (5) 2、系统设计原则 (5) 2.1、安全性、可靠性 (6) 2.2、经济合理性 (6) 2.3、先进性、成熟性、可持续性 (6) 2.4、标准性、开放性、互联互通性 (6) 2.5、可用性 (6) 2.6、可兼容性和可扩充性 (7) 2.7、抗干扰性 (7) 2.8、环保低功耗 (7) 2.9、制造工艺规范化 (7) 2.10、设备管理集中化 (7) 3、时钟同步系统架构 (7) 3.1、方案优化的必要性 (7) 3.2、时钟同步系统优化方案 (8) 3.3、时钟同步系统原理 (9) 3.4、工作原理 (9) 4、系统设备结构 (10)
一、系统技术规范 系统所遵循的国际、国家、行业及企业标准包括： GBJ42-81《工业企业通信设计规范》 GBJ79-85《工业企业通信接地设计规范》 GB/T 4857.1-92《包装运输包装件试验时各部位的标示方法》 GB 3873-83《通信设备产品包装通用技术条件》 GB 50174-93《电子计算机机房设计规范》 GB50807-86《设备可靠性试验规范》 GB 50254-96《电气装置安装工程施工及验收规范》 GB 50311-2007《综合布线系统工程设计规范》 YD/T 1012-1999《数字同步网节点时钟系列及其定时特性》 JGJ/T 16-92《民用建筑电气设计规范》 YD/T 5089-2005《数字同步网工程设计规范》 YD/T 5027-2005《通信电源集中监控系统工程设计规范》 YD 5098-2005《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》 YD/T5120-2005《无线通信系统室内覆盖工程设计规范》 GA/T331-2001《公安移动通信网警用自动级通信系统工程设计技术规范》电磁兼容和防雷设计相关标准包括： IEC61000-6-2《工业环境中发射标准》 IEC61000-6-4《工业环境中抗扰度》 IEC61000-4-2《静电放电抗扰度试验》 IEC61000-4-3《射频电磁场辐射抗扰度试验》 IEC61000-4-4《电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》 IEC61000-4-5《浪涌（冲击）抗扰度试验》 IEC61000-4-6《射频场感应的传导骚扰抗扰度》 IEC CISPR 22 1997《信息技术设备的无线电干扰限值和测量方法》 GB50057-94《建筑物防雷设计规范》 IEC61312-95《雷电电磁脉冲的防护》 YD5068-98《移动通信基站防雷与接地设计规范》
网络时钟系统方案
时钟系统 技术方案 烟台北极星高基时间同步技术有限公司 2012年3月
第一部分：时钟系统技术方案 一、时钟系统概述 1.1概述 根据办公楼的实际情况，特制定如下施工设计方案： 时钟系统主要由GPS接收装置、中心母钟、二级母钟(中继器)、全功能数字显示子钟、、传输通道和监测系统计算机组成。 系统中心母钟设在中心机房内，其他楼各设备间设置二级母钟，在各有关场所安装全功能数字显示子钟。 系统中心母钟接收来自GPS的标准时间信号，通过传输通道传给二级母钟，由二级母钟按标准时间信号指挥子钟统一显示时间；系统中心母钟还通过传输系统将标准时间信号直接传给各个子钟，为楼宇工作人员提供统一的标准时间 二、时钟系统功能 根据本工程对时钟系统的要求，时钟系统的功能规格如下： 时钟系统由GPS校时接收装置（含防雷保护器）、中心母钟、扩容接口箱、二级母钟、数字式子钟、监控终端（也称监测系统计算机）及传输通道构成。其主要功能为： ☉显示统一的标准时间信息。 ☉向其它需要统一时间的系统及通信各子系统网管终端提供标准时间信息。 2.1 中心母钟 系统中心母钟设置在控制中心设备室内，主要功能是作为基础主时钟，自动接收GPS的标准时间信号，将自身的精度校准，并分配精确时间信号给子钟，二级母钟和其它需要标准时间的设备，并且通过监控计算机对时钟系统的主要设备进行监控。 中心母钟主要由以下几部分组成： ☉标准时间信号接收单元 ☉主备母钟（信号处理单元） ☉分路输出接口箱 ☉电源 中心母钟外观示意图见（附图） 2.1.1标准时间信号接收单元 标准时间信号接收单元是为了向时间系统提供高精度的时间基准而设置的，用以实现时间系统的无累积误差运行。 在正常情况下，标准时间信号接收单元接收来自GPS的卫星时标信号，经解码、比对后，经由RS422接口传输给系统中心母钟，以实现对母钟精度的校准。 系统通过信号接收单元不断接收GPS发送的时间码及其相关代码，并对接收到的数据进行分析，判断这些数据是否真实可靠。如果数据可靠即对母钟进行校对。如果数据不可靠便放弃，下次继续接收。