IEEE 1588PTP协议借鉴了NTP技术,具有容易配置·、快速收敛以及对网络带宽和资源消耗少等特点。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(IEEE 1588 Precision Clock Synchronization Protocol)”,简称PTP(Precision Timing Protocol),它的主要原理是通过一个同步信号周期性的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精确同步,IEEE 1588PTP时钟同步技术也可以应用于任何组播网络中。
IEEE 1588将整个网络内的时钟分为两种,即普通时钟(Ordinary Clock,OC)和边界时钟(Boundary Clock,BC),只有一个PTP通信端口的时钟是普通时钟,有一个以上PTP通信端口的时钟是边界时钟,每个PTP端口提供独立的PTP通信。其中,边界时钟通常用在确定性较差的网络设备(如交换机和路由器)上。从通信关系上又可把时钟分为主时钟和从时钟,理论上任何时钟都能实现主时钟和从时钟的功能,但一个PTP通信子网内只能有一个主时钟。整个系统中的最优时钟为最高级时钟GMC(Grandmaster Clock),有着最好的稳定性、精确性、确定性等。根据各节点上时钟的精度和级别以及UTC(通用协调时间)的可追溯性等特性,由最佳主时钟算法(Best Master Clock)来自动选择各子网内的主时钟;在只有一个子网的系统中,主时钟就是最高级时钟GMC。每个系统只有一个GMC,且每个子网内只有一个主时钟,从时钟与主时钟保持同步。图1所示的是一个典型的主时钟、从时钟关系示意。
图1 主时钟、从时钟关系示意图
同步的基本原理包括时间发出和接收时间信息的记录,并且对每一条信息增加一个“时间戳”。有了时间记录,接收端就可以计算出自己在网络中的时钟误差和延时。为了管理这些信息,PTP协议定义了4种多点传送的报文类型和管理报文,包括同步报文(Sync),跟随报文(Follow_up),延迟请求报文(Delay_Req),延迟应答报文(Delay_Resp)。这些报文的交互顺序如图2所示。收到的信息回应是与时钟当前的状态有关的。同步报文是从主时钟周期性发出的(一般为每两秒一次),它包含了主时钟算法所需的时钟属性。总的来说同步报文包含了一个时间戳,精确地描述了数据包发出的预计时间。
iTS-900系列时间服务器(以下简称iTS-900或时钟或装置)利用GPS全球定位系统卫星信号,北斗卫星定位系统以及接收的IRIG-B基准信号,通过综合各输入信号及守时处理,向监测、控制、保护和故障记录等各种智能电子设备及系统提供精确的同步时间信号。iTS-900适用于变电站、发电厂、工业生产、轨道交通及大型场馆等需要精确对时的场合,特别是满足电力系统智能变电站中对同步系统高精度高可靠性的要求。
时钟同步服务器授时原理:
XBD211北斗NTP时钟同步服务器利用卫星天线接收GPS北斗卫星时间信息,通过同轴线缆传输给时间服务器,时间服务器通过内部接收机接收卫星信号对本机进行时间同步,然后通过NTP网络协议传输给xbd706型指针式子钟及其他网络终端设备,使终端设备和时间服务器时间同步,该时间服务器还可以通过串口信息给串口终端设备授时,通过1PPS同步脉冲信号对时间服务器进行测试。
时钟同步服务器守时原理:
XBD211北斗NTP网络时间服务器通过接收卫星信号给终端设备授时的,当时间服务器失去卫星信号的情况时,就不能保证时间准确性了,这就需要时间服务器具守时功能。时间服务器内置高精度温补晶振,在卫星失锁的情况下,还可以实现长时间、高精度的守时功能,并提供准确时间信息和脉冲输出时间,是建立时间尺度和实现时间统一的专用授时仪器。时间服务器也可选择恒温晶振、铷原子钟、驯服恒温晶振模块、驯服铷钟模块等守时精度更高的模块。
时钟同步服务器产品功能:
XBD211北斗NTP网络时间服务器具时钟服务器是为大、中型局域网设备提供精确、标准、安全、稳定的多功能网络时间同步服务的最佳解决方案,XBD221-RB-DP (GPS+北斗+铷钟+双电源)时钟服务器采用高精度GPS/北斗双模授时接收机,提供精确的秒同步时钟信号,并由GPS/北斗授时接收机秒信号驯服校准,内置高稳定度铷原子钟,并由GPS/北斗授时接收机秒信号驯服校准,守时精度实现日漂移10微秒,XBD211时钟服务器采用软硬件协同的网络安全技术,标准的NTP和SNTP网络对时协议,工业级服务器主板,同时还可支持串口授时、1PPS脉冲信号输出,B码输出等功能。同时,XBD221时钟服务器内置双电源和锂电(选配),适合于政府等保密机房,在不允许外接卫星天线的情况下,可以在室接上卫星天线外把卫星时钟服务器时间校准,然后拔掉天线把设备抱到室内运行。
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