GPS时钟同步系统在网络系统中的技术方案
通信系统中的时钟同步与频率校正技术

通信系统中的时钟同步与频率校正技术在现代通信系统中,时钟同步和频率校正是确保通信设备之间准确传输数据的关键技术。
准确的时钟同步和频率校正可以提高通信系统的性能和可靠性,避免数据丢失和误差传输。
本文将讨论通信系统中常用的时钟同步和频率校正技术,并探讨它们的原理和应用。
一、全球导航卫星系统(GNSS)同步技术全球导航卫星系统(GNSS)同步技术是一种利用卫星导航系统提供的时间信号进行时钟同步的方法。
GNSS系统包括全球定位系统(GPS)、伽利略导航系统等。
这些系统通过卫星发射的时间信号,可提供高精度的时钟同步和频率校正。
使用GNSS同步技术的通信系统需要至少接收4颗卫星的信号,通过测量信号传播的时间差来计算时钟误差和频率漂移。
通信设备根据卫星导航系统提供的时间信号进行时钟调整,以确保设备之间的同步。
GNSS同步技术具有高精度和全球范围的优势,被广泛应用于无线通信和互联网基础设施中。
二、IEEE 1588 时钟同步协议IEEE 1588(Precision Time Protocol,简称PTP)是一种用于实现时钟同步的网络协议。
它通过在网络中传输时间戳来实现微秒级的时钟同步精度,并能够对时钟频率进行校正。
PTP协议的基本原理是通过主从架构进行时钟同步。
网络中的主节点(Master)通过向从节点(Slave)发送时间戳报文,从节点根据报文中的时间戳来调整自身的时钟。
PTP协议使用插值和滤波等技术来提高时钟同步的精度和稳定性。
PTP协议广泛应用于局域网和广域网之间的时钟同步,如数据中心、电力系统等领域。
它能够实现高精度的时钟同步和频率校正,保证数据传输的准确性和可靠性。
三、时钟同步与频率校正在通信系统中的应用时钟同步和频率校正技术在通信系统中具有重要的应用。
以下是其中几个重要的应用场景:1. 移动通信系统:移动通信网络中的各个基站需要保持高度的时钟同步,以确保通信信号的准确传输和漫游的顺畅切换。
时钟同步和频率校正技术可以提高移动通信网络的性能和容量。
北斗同步时钟解决方案

北斗同步时钟解决方案引言概述:北斗同步时钟解决方案是一种通过北斗卫星系统实现时间同步的技术方案,能够在多个地点实现高精度的时间同步。
本文将从硬件设备、网络架构、协议规范、应用场景和优势五个方面详细介绍北斗同步时钟解决方案。
一、硬件设备1.1 北斗同步时钟主设备:包括高精度振荡器、GPS接收器、北斗模块等组成,能够接收北斗卫星信号并生成高精度的时间信号。
1.2 时钟分发设备:将主设备生成的时间信号分发到各个终端设备,确保整个网络内的设备时间同步。
1.3 终端设备:接收时钟分发设备发送的时间信号,保持与主设备的时间同步。
二、网络架构2.1 主从结构:北斗同步时钟解决方案采用主从结构,主设备负责生成时间信号,从设备接收并同步时间。
2.2 网络拓扑:支持星型、环形、混合等多种网络拓扑结构,适应不同规模的网络部署需求。
2.3 备份机制:设备之间建立备份机制,确保在主设备故障时能够自动切换到备用设备,保证时间同步的稳定性。
三、协议规范3.1 北斗卫星信号格式:采用北斗卫星系统提供的时间信号格式,确保与北斗卫星系统的兼容性。
3.2 时间同步协议:采用精确的时间同步协议,如IEEE 1588 Precision Time Protocol(PTP),确保时间同步的精度和稳定性。
3.3 数据传输协议:采用可靠的数据传输协议,如UDP或TCP,确保时间信号的准确传输。
四、应用场景4.1 通信网络:北斗同步时钟解决方案广泛应用于通信网络中,保证各个节点设备的时间同步,提高通信效率。
4.2 金融领域:在金融领域中,时间同步至关重要,北斗同步时钟解决方案能够确保交易系统的时间准确性。
4.3 工业控制:工业控制系统对时间同步要求严格,北斗同步时钟解决方案可以提供高精度的时间同步服务。
五、优势5.1 高精度:北斗同步时钟解决方案能够提供高精度的时间同步服务,满足各种应用场景的需求。
5.2 稳定性:通过备份机制和可靠的协议规范,北斗同步时钟解决方案保证时间同步的稳定性。
基于网络中心战的精确时间同步技术

基于网络中心战的精确时间同步技术1. 研究背景和意义介绍网络中心战的特点,分析精确时间同步技术在网络中心战中的重要性和应用价值。
2. 相关技术调研对传统网络中时间同步技术进行分析比较,介绍各自的优缺点。
同时,介绍先进的精确时间同步技术,如GPS、PTP等技术的特点和原理,分析其在网络中心战中的应用情况和优势。
3. 精确时间同步技术的研究与分析详细分析精确时间同步技术的实现原理和具体应用,深入探讨同步技术的误差来源及其影响。
4. 技术应用与实验验证结合实际应用场景,在实验室和现场进行实验验证,通过测试和数据分析,评估精确时间同步技术对网络中心战的支持能力和实用性。
5. 结论与展望总结研究成果,评估精确时间同步技术在网络中心战中的应用前景,探讨未来研究方向和发展趋势。
第一章:研究背景和意义当今网络中心战的迅速发展,网络参与的实体普遍化,网络中的数据的精度要求越来越高,对于时间同步的需求成为网络通信中的一大难题。
相比于传统的时间同步技术,对于网络中心战的各类应用需求,精确时间同步技术能够更好地满足这些需求。
精确时间同步技术具有精度高、误差低、可靠性高等优势,可以满足网络中心战中对时间精确性的需求。
同时,精确时间同步技术也可以提高网络安全、数据拓扑结构以及协同作战的能力。
在网络中心战中有许多需要保证时间同步的应用场景,例如在网络通信过程中的数据同步、物理设备的时间戳记录、攻防协作中的时间同步以及情报获取与网络安全监控等等。
若时间同步误差较大,这些任务就不能迅速、准确地进行,甚至可能对网络通信的稳定性、可靠性、安全可信和数据准确度造成不利影响。
因此,精确时间同步技术对于网络中心战的重要性不言而喻。
总结来看,大量的研究和实践已经表明,精确时间同步技术将成为网络中心战中不可或缺的组成部分,它可以为网络中各项应用提供极佳的技术支持,从而更好地满足网络中心战的需求。
本论文将介绍精确时间同步技术的研究现状、原理、实践应用以及相应的未来研究方向。
数字卫星通信系统中的时频同步技术研究

数字卫星通信系统中的时频同步技术研究随着社会的快速发展和科技的不断进步,数字卫星通信技术得到了广泛应用和发展。
在数字卫星通信过程中,时频同步技术是非常重要的一项技术,它可以有效地保证数字信号的正确性和可靠性。
本文将深入探讨数字卫星通信系统中的时频同步技术研究。
一、数字卫星通信系统概述数字卫星通信系统是一种以卫星为中心的通信系统,它的基本原理是通过地球上的一颗卫星将通信信号传输到目标接收器。
数字卫星通信系统具有覆盖范围广、信号传输距离远、抗干扰能力强等优点,被广泛应用于军事通信、电视传输、远程监控等领域。
但数字卫星通信系统也存在一些问题,例如信号时频不同步、多址干扰等问题,因此,时频同步技术对数字卫星通信系统的稳健性和可靠性至关重要。
二、数字卫星通信中的时频同步技术数字卫星通信中的时频同步技术是指在数字信号的传输过程中,保持发送和接收端的时频同步。
时频同步的建立,对于数字信号的传输有着非常重要的影响。
在数字信号传输中,时钟偏移误差、时钟漂移误差以及噪声的影响会导致接收端的数据接收出现误差,急需出现时频同步技术以缓解甚至解决这些问题。
三、时频同步的实现方法1. GPS同步法GPS同步法是指利用卫星导航系统实现时频同步的方法。
这种方法的优点在于,GPS具有高精度、高稳定性的特点,可以准确的定位信号的发射时刻。
但该方法的缺点也比较明显,主要在于需要大量的硬件资源来实现,同时还会受到卫星信号遮挡的影响,导致信号同步不稳定。
2. 数字锁相环同步法数字锁相环同步法是一种基于数字信号处理的同步方法,可以利用数字全息过程恢复信号的异步性,并实现精确的时频同步,具有稳定性高、成本低的特点。
该方法通过数字处理实现锁相环控制,可以使得发送端和接收端之间的时频同步误差在接受精度范围内,提高了通信系统的抗干扰性和稳定性。
四、时频同步技术的发展趋势在数字卫星通信领域,时频同步技术的重要性越来越凸显。
为了满足数字信号传输对时频同步精度的需求,未来的时频同步技术需要向以下方面发展:1. 精度要求更高。
时钟同步服务方案

时钟同步服务方案1. 引言时钟同步服务是计算机网络中的一个重要组成部分,通过将各个设备的时钟进行同步,保证网络中的数据传输和其他时间相关操作的准确性。
本文将介绍一个时钟同步服务方案,包括原理、技术选型、实施步骤以及可能遇到的问题和解决方案。
2. 原理时钟同步服务的原理是通过在网络中引入一个时间服务器,作为时间的参考源,其他设备通过与时间服务器的通信,获取当前的时间并进行同步。
常用的时钟同步协议有NTP(Network Time Protocol)和PTP(Precision Time Protocol)。
NTP是一个在Internet上广泛使用的时钟同步协议,它使用接受者无需回传数据的方式,通过各种廉价的网络连接进行时间同步。
NTP采用分层次的时间同步,其中一些时间源通过GPS接收器或其他高精度时钟获取世界协调时间(UTC)。
PTP是一种主从模式的协议,其中主时钟通过广播或组播方式向从时钟发送时间信息,从时钟接收并校准自己的本地时钟。
PTP具有更高的精度和更低的延迟,适用于对时钟同步要求更高的场景,如金融交易系统和工业自动化系统。
3. 技术选型根据具体应用场景和需求,可以选择NTP或PTP作为时钟同步协议。
NTP的优点是普适性强,广泛应用于互联网环境;PTP的优点是精度高、延迟低,适用于对时钟同步要求较高的场景。
在选择具体的实现方案时,可以考虑成熟的开源实现,如NTP选用NTPd、Chrony或Windows Time Service,PTP选用PTPd或PTPd2。
同时,也可以根据实际需求选择商业方案,如Symmetricom、Microsemi等厂商提供的时钟同步设备。
4. 实施步骤以下为一个基于NTP的时钟同步服务实施步骤示例:1.部署时间服务器:选择一台具备可靠时钟源的设备,安装并配置NTP服务器软件,如NTPd。
确保时间服务器与Internet连接正常,校准服务器的本地时钟。
2.配置时间服务器设置:配置时间服务器的NTP服务,包括选择可靠的时间源、授权访问时间服务器的客户端、指定时间服务器的精度等。
GPS对时仪(对时器)常用的时钟同步方式NTP

GPS对时仪(对时器)常⽤的时钟同步⽅式NTPGPS对时仪(对时器)常⽤的时钟同步⽅式NTPGPS对时仪(对时器)常⽤的时钟同步⽅式NTP京准电⼦科技官微——ahjzsz摘要:⾸先对时间同步进⾏了背景介绍,然后讨论了不同的时间同步⽹络技术,最后指出了建⽴全球或区域时间同步⽹存在的问题。
⼀、概述 在通信领域,“同步”概念是指频率的同步,即⽹络各个节点的时钟频率和相位同步,其误差应符合标准的规定。
⽬前,在通信⽹中,频率和相位同步问题已经基本解决,⽽时间的同步还没有得到很好的解决。
时间同步是指⽹络各个节点时钟以及通过⽹络连接的各个应⽤界⾯的时钟的时刻和时间间隔与协调世界时(UTC)同步,最起码在全国范围内要和北京时间同步。
时间同步⽹络是保证时间同步的基础,构成时间同步⽹络可以采取有线⽅式,也可以采取⽆线⽅式。
时间的基本单位是秒,它是国际单位制(SI单位制)的七个基本单位之⼀。
1967年以前,秒定义均建⽴在地球的⾃转和公转基础之上。
1967年的国际计量⼤会(CGDM)给出了新的秒定义:“秒是铯133(133Cs)原⼦在0K温度基态的两个超精细能级之间跃迁所对应辐射的9 192 631 770个周期所持续的时间”,即“原⼦秒”(TAI)。
⽬前常⽤的协调世界时实际上是经过闰秒调整的原⼦秒。
⽬前在国际基准和国家基准层⾯所使⽤的主要是铯原⼦钟。
铯原⼦钟已从70年代的磁选态铯原⼦钟发展到后来的光抽运铯原⼦钟以及近期的冷原⼦喷泉铯原⼦钟,原⼦秒的不确定度已经提⾼到2×10-15。
中国计量科学研究院建⽴的冷原⼦喷泉铯原⼦钟于2003年底通过了专家鉴定,其频率复现性为5×10-15,已接近国际先进⽔平。
⽬前商⽤的⼩铯钟的频率复现性已达到或优于5×10-13的⽔平。
其实,在应⽤层⾯上并不需要国家基准这样⾼的时间和频率准确度,不同的应⽤对准确度的要求是不同的。
表1列举了⼀些典型的应⽤对时间准确度的要求(这⾥所谈的时间准确度是应⽤界⾯时间相对于协调世界时的误差)。
GPS时钟同步技术在DCS系统与TRICON系统中的应用

10型时钟 系统 ,利用 全球定位 系统 GPS为这 几套装 置提供 全球
(1)N试 网络畅 通性 ,在 运行 里写 入 ping 192.168.1.232一t看
统一 同步的准确 的时钟 信号源 。
端 1:3默 认 IP是 否能 通讯 上 ;(2)跟 GPS通讯 网 卡是 否选 择正 确 ,
GP S时钟 同步技 术在 DCS系统 与 TRICON系统 中的应 用
蔡 云兴 (浙江石油化工有限公司,浙江 舟山 316000)
摘 要 :炼 化 企 业 生产 装 置 内控 制 系统 包括 DCS、SIS、 时 间 同步各操 作站 时 间 。TPS系统 通过 NCF语 言组 态设 置 ,将
后 ,不 同步 的控制 系统之 间的 时间顺序 记 录(SOE)信 息 交错 混 NIM后 ,即 可 生 效 。
乱 ,对 工 艺人 员查找 、分析 事故 原 因造 成很 大 干扰 。本 文通 过
ITCC下位机 采用 的是 TRICON的 TriStationl 131系统 ,控制
采 用 Hillyton GPS时钟 同步技 术 方案 ,对 霍尼 韦 尔TPS系统与 器 T R I C O N 系统 的 网络接 口模块 4 3 5 1 B(TCM)为最 新版
选择 ,需手 动修 改注 册表 ,设 置 NTP网络 时 间服务 器 IP地址 为
作者简介 :蔡云兴 (1978一),男 ,2002年 7月毕业于黑龙江大学
“192.168.1.232”,NTP客 户端 的校时 间隔为 900秒 ,具体 操 作较 电子工程学院自动化专业 ,现任浙江石油化工有限公司机电仪部仪
f1]Honeywell TPS系统 手册 .
1.2 W INDOW S NTP设 置及 注册 表修 改
浅谈GPS+北斗双时钟系统在5G基站上的应用

网络信息工程2021.10浅谈GPS+北斗双时钟系统在5G基站上的应用汪琰(中国移动通信集团湖北有限公司武汉分公司,湖北武汉,430023)摘要:作为一个高精度时钟源,GPS精度可以达到微秒级,可支持基站实现频率同步和时间同步。
北斗,中国自行研制的全球卫星导航系统,是继GPS、GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统,实现原理和功能与GPS类似。
当时间同步源为北斗时,gNodeB通过支持北斗功能的单板与北斗天馈系统相连,从同步卫星系统中获取同步信号实现gNodeB同步功能。
本文对GPS、北斗时钟同步系统原理进行分析,提出一种基GPS+北斗的双时钟解决方案,将其应用在5G基站上。
关键词:GPS;高精度;时钟源;基站;北斗Application of GPS+Beidou Dual Clock System in5G Base StationWang Yan(China Mobile communication Group Hubei Co.LTD・Wuhan Branch,Wuhan Hubei,430023) Abstract:As a high-precision clock source,GPS precision can reach microsecond level,can support base stations to achieve frequency synchronization and time synchronization.Beidou,China.'s selfdeveloped global satellite navigation system,is the third mature satellite navigation system after GPS and GLONASS,which is similar in principle and function to GPS.When the time synchronization source is Beidou,GNODEB is connected to the Beidou airtenna feed system through the single board supporting Beidou function,and the synchronization signal is obtained from the synchronous satellite system to realize the synchronization function of GNODEB.In this paper,the principle of GPS and Beidou clock synchronization system is analyzed,and a dual clock solution based on GPS+Beidou is proposed,which is applied in5G base station.Keywords:GPS;High precision;The clock source;The base station;BDS1GPS应用背景与原理1.1时间同步时间信号是带有年月日时分秒时间信息的时钟信号。
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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:1.3 电力自动化系统GPS时钟的应用电力自动化系统内有众多需与GPS时钟同步的系统或装置,如DCS、PLC、NCS、SIS、MIS、RTU、故障录波器、微机保护装置等。
在确定GPS时钟时应注意以下几点:(1)这些系统分属热控、电气、系统专业,如决定由DCS厂商提供的GPS时钟实现时间同步(目前通常做法),则在DCS合同谈判前,就应进行专业间的配合,确定时钟信号接口的要求。
(GPS时钟一般可配置不同数量、型式的输出模块,如事先无法确定有关要求,则相应合同条款应留有可调整的余地。
)(2)各系统是否共用一套GPS时钟装置,应根据系统时钟接口配合的难易程度、系统所在地理位置等综合考虑。
各专业如对GPS时钟信号接口型式或精度要求相差较大时,可各自配置GPS时钟,这样一可减少专业间的相互牵制,二可使各系统时钟同步方案更易实现。
另外,当系统之间相距较远(例如化水处理车间、脱硫车间远离集控楼)时,为减少时钟信号长距离传送时所受的电磁干扰,也可就地单设GPS时钟。
分设GPS时钟也有利于减小时钟故障所造成的影响。
(3)IRIG-B码可靠性高、接口规范,如时钟同步接口可选时,可优先采用。
但要注意的是,IRIG-B只是B类编码的总称,具体按编码是否调制、有无CF和SBS 等又分成多种(如IRIG-B000等),故时钟接收侧应配置相应的解码卡,否则无法达到准确的时钟同步。
(4)1PPS/1PPM脉冲并不传送TOD信息,但其同步精度较高,故常用于SOE模件的时钟同步。
RS-232时间输出虽然使用得较多,但因无标准格式,设计中应特别注意确认时钟信号授、受双方时钟报文格式能否达成一致。
(5)火电厂内的控制和信息系统虽已互连,但因各系统的时钟同步协议可能不尽相同,故仍需分别接入GPS时钟信号。
即使是通过网桥相连的机组DCS和公用DCS,如果时钟同步信号在网络中有较大的时延,也应考虑分别各自与GPS时钟同步。
二、西门子TELEPERMXP时钟同步方式这里以西门子公司的TXP系统为例,看一下DCS内部及时钟是如何同步的。
TXP的电厂总线是以CSMA/CD为基础的以太网,在总线上有二个主时钟:实时发送器(RTT)和一块AS620和CP1430通讯/时钟卡。
正常情况下,RTT作为TXP 系统的主时钟,当其故约40s后,作为备用时钟的CP1430将自动予以替代(实际上在ES680上可组态2块)CP1430作为后备主时钟)。
见图2-1。
RTT可自由运行(free running),也可与外部GPS时钟通过TTY接口(20mA电流回路)同步。
与GPS时钟的同步有串行报文(长32字节、9600波特、1个启动位、8个数据位、2个停止位)和秒/分脉冲二种方式。
RTT在网络层生成并发送主时钟对时报文,每隔10s向电厂总线发送一次。
RTT 发送时间报文最多等待1ms。
如在1ms之内无法将报文发到总线上,则取消本次时间报文的发送:如报文发送过程被中断,则立即生成一个当前时间的报文。
时钟报文具有一个多播地址和特殊帧头,日期为从1984.01.01至当天的天数,时间为从当天00:00:00,000h至当前的ms值,分辨率为10ms。
OM650从电厂总线上获取时间报文。
在OM650内,使用Unix功能将时间传送给终端总线上的SU、OT等。
通常由一个PU作为时间服务器,其他OM650设备登录为是境客户。
AS620的AP在启动后,通过调用“同步”功能块,自动与CP1430实现时钟同步。
然后CP1430每隔6s与AP对时。
TXP时钟的精度如下:从上述TXP时钟同步方式及时钟精度可以看出,TXP系统内各进钟采用的是主从分级同步方式,即下级时钟与上级时钟同步,越是上一级的时钟其精度越高。
三、时钟及时钟同步误差3.1 时钟误差众所周知,计算机的时钟一般都采用石英晶体振荡器。
晶振体连续产生一定频率的时钟脉冲,计数器则对这些脉冲进行累计得到时间值。
由于时钟振荡器的脉冲受环境温度、匀载电容、激励电平以及晶体老化等多种不稳定性因素的影响,故时钟本身不可避免地存在着误差。
例如,某精度为±20ppm的时钟,其每小时的误差为:(1×60×60×1000ms)×(20/10.6)=72ms,一天的累计误差可达1.73s;若其工作的环境温度从额定25℃变为45℃,则还会增加±25ppm的额外误差。
可见,DCS中的时钟若不经定期同步校准,其自由运行一段时间后的误差可达到系统应用所无法忍受的程度。
随着晶振制造技术的发展,目前在要求高精度时钟的应用中,已有各种高稳定性晶振体可供选用,如TCXO(温度补偿晶振)、VCXO(压控晶振)、OCXO(恒温晶振)等。
3.2 时钟同步误差如果对类似于TXP的时钟同步方式进行分析,不难发现时钟在自上而下的同步过程中产生的DCS的绝对对时误差可由以下三部分组成:3.2.1 GPS时钟与卫星发射的UTC(世界协调时)的误差这部分的误差由GPS时钟的精度所决定。
对1PPS输出,以脉冲前沿为准时沿,精度一般在几十ns至1μs之间;对IRIG-B码和RS-232串行输出,如以中科院国家授时中心的地钟产品为例,其同步精度以参考码元前沿或起始相对于1PPS 前沿的偏差计,分别达0.3μs和0.2ms。
3.2.2 DCS主时钟与GPS时钟的同步误差DCS网络上的主时钟与GPS时钟通过“硬接线”方式进行同步。
一般通过DCS某站点内的时钟同步卡接受GPS时钟输出的标准时间编码、硬件。
例如,如在接受端对RS-232输出的ASCII码字节的发送延迟进行补偿,或对IRIG-B编码采用码元载波周期计数或高频销相的解码卡,则主时钟与GPS时钟的同步精度可达很高的精度。
3.2.3 DCS各站点主从时钟的同步误差DCS主时钟与各站点从时钟通过网络进行同步,其间存在着时钟报文的发送时延、传播时延、处理时延。
表现在:(1)在主时钟端生成和发送时间报文时,内核协议处理、操作系统对同步请求的调用开销、将时间报文送至网络通信接口的时间等;(2)在时间报文上网之前,还必须等待网络空闲(对以太网),遇冲突还要重发;(3)时间报文上网后,需一定时间通过DCS网络媒介从主时钟端传送到子时钟端(电磁波在光纤中的传播速度为2/3光速,对DCS局域网而言,传播时延为几百ns,可忽略不计);(4)在从时钟端的网络通信接口确认是时间报文后,接受报文、记录报文到达时间、发出中断请求、计算并校正从时钟等也需要时间。
这些时延或多或少地造成了DCS主从时钟之间、从从时钟之间的时间同步误差。
当然,不同网络类型的DCS、不同的时钟通信协议和同步算法,可使网络对时的同步精度各不相同,上述分析只是基于一般原理上探讨。
事实上,随着人们对网络时钟同步技术的不懈研究,多种复杂但又高效、高精确的时钟同步协议和算法相继出现并得到实际应用。
例如,互联网上广为采用的网络时间协议(Network Time Protocol,NTP)在DCS局域网上已能提供±1ms的对时精度(如GE的ICS分散控制系统),而基于IEEE1588的标准精确时间协议(Standard Precision Time Protocol,PTP)能使实时控制以太网上的主、从时钟进行亚微秒级同步。
四、时钟精度与SOE设计虽然DCS的普通开关量扫描速率已达1ms,但为满足SOE分辨率≤1ms的要求,很长一段时间内,人们都一直都遵循这样的设计方法,即将所有SOE点置于一个控制器之下,将事件触发开关量信号以硬接线接入SOE模件,其原因就在于不同控制器其时钟存在着一定的误差。