隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用已經(jīng)非常普遍,如電力、金融、通信、交通、廣電、安防、石化、冶金、水利、國防、醫(yī)療、教育、政府機關(guān)、IT等領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要在大范圍保持計算機的時間同步和時間準(zhǔn)確,因此有一個好的標(biāo)準(zhǔn)時間校時器是非常必要的。為了適應(yīng)這些領(lǐng)域?qū)τ跁r間越來越精密的要求,銳呈公司精心設(shè)計、自主研發(fā)了K系列NTP網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器。該裝置內(nèi)置GPS北斗二代授時模塊,以GPS/北斗信號為時間基準(zhǔn),內(nèi)嵌流行的NTP-SERVER服務(wù),以NTP/SNTP協(xié)議同步網(wǎng)絡(luò)中的所有計算機、DVR、控制器等設(shè)備,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時間統(tǒng)一。
K801主時鐘(NTP時間服務(wù)器、GPS網(wǎng)絡(luò)同步時鐘、北斗授時服務(wù)器)組合選用GPS 接收機/北斗二代接收機/外部B碼基準(zhǔn),提供高可靠性、高冗余度的時間基準(zhǔn)信號,并采用時間頻率測控技術(shù)馴服晶振,使守時電路輸出的時間同步信號同步在GPS/北斗/外部B碼時間基準(zhǔn)上,輸出短期和長期穩(wěn)定度都十分良好的高精度同步信號。
K801主時鐘采用測頻與智能馴服算法,使振蕩器時間頻率信號與GPS衛(wèi)星/北斗衛(wèi)星/外部B碼時間基準(zhǔn)保持精密同步。由于裝置輸出的1PPS等時間信號是內(nèi)置振蕩器的分頻秒信號輸出,同步于GPS/北斗信號但并不受GPS/北斗秒脈沖信號跳變帶來的影響,相當(dāng)于UTC時間基準(zhǔn)的復(fù)現(xiàn)。采用了“智能學(xué)習(xí)算法”的GPS時鐘,在馴服晶振過程中能夠不斷“學(xué)習(xí)”晶振的運行特性,并將這些參數(shù)存入板載存儲器中。當(dāng)外部時間基準(zhǔn)出現(xiàn)異?;虿豢捎脮r,裝置能夠自動切換到內(nèi)部守時狀態(tài),并依據(jù)板載存儲器中的參數(shù)對晶體振蕩器特性進(jìn)行補償,使守時電路繼續(xù)提供高可靠性的時間信息輸出,同時避免了因晶體振蕩器老化造成的頻偏對守時指標(biāo)的影響。
采用表面貼裝技術(shù)生產(chǎn),以高速芯片進(jìn)行控制,無硬盤和風(fēng)扇設(shè)計,具有精度高、穩(wěn)定性好、功能強、無積累誤差、不受地域氣候等環(huán)境條件限制、性價比高、操作簡單、免維護(hù)等特點,適合無人值守。該產(chǎn)品可以為計算機網(wǎng)絡(luò)、計算機應(yīng)用系統(tǒng)、流程控制管理系統(tǒng)、電子商務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng)上B2B系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫的保存維護(hù)等系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)時間信號和時間戳服務(wù)。
采用全模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計,其輸入、輸出、電源等均可靈活配置,并具有豐富的各類模塊及板卡供選擇(特殊需求可提供定制服務(wù)),對時信號的種類和數(shù)量都可根據(jù)需要靈活選擇配置。裝置有標(biāo)準(zhǔn)RS232、RS422/485、脈沖、IRIG-B、DCF77、PTP、NTP/SNTP協(xié)議時間輸出等接口形式,可以適應(yīng)各種不同設(shè)備的對時需要。裝置輸出1~7路NTP/SNTP網(wǎng)絡(luò)對時信號。
裝置的特點
1.時間精度高,達(dá)20nS。
2.守時精度高。裝置內(nèi)部守時單元采用了時間頻率測控技術(shù)與智能馴服算法,晶體選用高精度恒溫晶體振蕩器,使裝置守時準(zhǔn)確度優(yōu)于7*10-9(0.42μS/分鐘),即在外部時間基準(zhǔn)異常的情況下,每天時鐘自走時誤差不超過0.6毫秒。如選配銣原子鐘,30年自走時誤差不會超過1秒。
3.模塊化結(jié)構(gòu),NTP端口數(shù)量可靈活配置,*多配置14路NTP/SNTP網(wǎng)絡(luò)對時信號。
4.雙CPU同時工作,32位CPU雙核處理器,性能極大提高。
5.支持單星授時模式,適用于收星效果不佳的情況(訂貨時須說明),有屋頂和貼窗天線可供選擇。
6.采用GPS/BD2雙系統(tǒng)授時,支持單GPS、單北斗、雙GPS、雙北斗、 GPS/北斗聯(lián)合授時多種授時方式,并可通過串口、面板菜單等途徑修改授時方式。
7.應(yīng)用GPS授時技術(shù)/北斗二代授時技術(shù)/B碼基準(zhǔn)解碼接收技術(shù)/高穩(wěn)晶體振蕩器守時技術(shù)授時,實現(xiàn)多基準(zhǔn)冗余授時,能夠智能判別GPS信號、北斗信號、外部B碼時間基準(zhǔn)信號的穩(wěn)定性和優(yōu)劣,并提供多種時間基準(zhǔn)配置方法。
8.具有多個物理隔離的相互獨立的10/100M網(wǎng)口(每個端口具有獨立的MAC地址),多個端口可以靈活的配置使用,可以用在不斷增長變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中;還可用于不同的子網(wǎng)或不同的物理隔離的網(wǎng)絡(luò)中。另外,還可用來作為NTP網(wǎng)管來使用,使多個物理隔離的網(wǎng)絡(luò)共享時間服務(wù)器資源。
9.可同時為幾十萬臺客戶端、服務(wù)器、工作站提供時間服務(wù)。
10.支持WINDOWS9X/NT/2000/XP/2003、LINUX、UNIX、SUN SOLARIS、IBM AIX、HP-UX等操作系統(tǒng)及支持NTP協(xié)議的路由器、交換機、DVR、智能控制器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
11.嵌入式系統(tǒng),無硬盤和風(fēng)扇設(shè)計,防震設(shè)計,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
12.機箱經(jīng)防磁處理,抗干擾能力強。
13.高品質(zhì)的工業(yè)級元件,高水準(zhǔn)的電氣設(shè)計,高密度集成的電路結(jié)構(gòu),使裝置擁有良好的電氣隔離和電磁屏蔽表現(xiàn),整機無可調(diào)節(jié)器件,極大提高了裝置抗干擾性能與可靠性保障。
14.采用雙電源冗余供電,并選用高性能、寬范圍開關(guān)電源,工作穩(wěn)定可靠,裝置電源供電自適應(yīng)。(按訂貨技術(shù)協(xié)議配置,缺省為單電源。)
15.GPS/北斗接收天線重點考慮了防雷設(shè)計、穩(wěn)定性設(shè)計、抗干擾設(shè)計,信號接收可靠性高,不受地域條件和環(huán)境的限制。
16.裝置具有自復(fù)位能力,在因干擾造成裝置程序出錯時,能自動恢復(fù)正常工作。
17.裝置提供一路可編程的TTL脈沖信號(1PPS/1PPM/1PPH)供時鐘的準(zhǔn)確度指標(biāo)測試。
18.裝置有電源中斷告警、GPS/北斗失步告警、外部“B碼輸入”(后備時間基準(zhǔn))消失告警多路報警(繼電器空接點)信號輸出。
19.裝置前面板有“電源指示”燈、“秒脈沖指示” 燈、“GPS/北斗信號輸入” 燈、“B碼信號輸入” 燈、“GPS/北斗信號輸入異常” 燈、“B碼信號輸入異常” 燈多種工作狀態(tài)指示,便于運行值班人員的日常。
20.裝置采用全模塊化即插即用結(jié)構(gòu)設(shè)計,支持板卡熱插拔,配置靈活,維護(hù)方便,為將來其它信號基準(zhǔn)源(珈俐略衛(wèi)星信號、上游地面鏈路的DCLS信號、NTP/PTP時間基準(zhǔn)信號等) 的接入提供了方便,同時為將來現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)改造擴建時增加對時端口提供了方便。
21.裝置不僅實現(xiàn)了板卡全兼容,還提供了豐富的信號接口資源和開放式特殊接口設(shè)計平臺,兼容能力強。裝置可提供多路脈沖信號(1PPS、1PPM、1PPH、事件,空接點、差分、TTL、24V/110V/220V有源、光)、IRIB-B信號(TTL、422、232、AC、光)、DCF77信號(有源、無源)、時間報文(RS232、RS422/485、光)、NTP/PTP網(wǎng)絡(luò)時間信號,可以滿足不同設(shè)備的對時接口要求。
22.裝置可通過數(shù)碼管在線顯示GPS北斗衛(wèi)星的當(dāng)前收星個數(shù),直觀反映裝置的同步狀況。
23.通過面板菜單可直觀顯示天線的工作狀態(tài)(斷線、短路、正常)。
24.可人工輸入起始時間自走時,便于用戶模擬調(diào)試。
25.完善的北斗和GPS信號的性能監(jiān)測,自動或手動選擇主用衛(wèi)星信號。支持本地和遠(yuǎn)程網(wǎng)管,通過WEB方式對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理,完成對設(shè)備的衛(wèi)星接收狀況、設(shè)備工作狀態(tài)、參數(shù)設(shè)置等信息進(jìn)行管理。
26.脈沖、串口信號輸出可編程,按鍵設(shè)置,操作方便。
27.架裝式結(jié)構(gòu),2U、19”標(biāo)準(zhǔn)機箱,安裝方便。
裝置的技術(shù)指標(biāo)
1.運行條件
1)裝置環(huán)境條件
工作溫度:-200C~+700C;
貯存溫度:-400C~+850C;
濕度:<95%。
2)電源
交流供電:220V±20%或110V±20% , 47Hz~63Hz ;
直流供電:220V±20%或110V±20%;
裝置電源供電自適應(yīng)。
3)抗干擾
在雷擊過電壓、一次回路操作、開關(guān)場故障、二次回路操作及其它強干擾作用下,裝置不誤動作。
裝置靜電放電干擾試驗、電快速瞬變脈沖群干擾試驗、高頻干擾試驗、輻射電磁場干擾試驗、阻尼震蕩波干擾試驗、浪涌(沖擊)干擾試驗符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T17626-1998(電磁兼容 試驗和測量技術(shù))和GB/T15153.1-1998(遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng) 第2部分:工作條件第1篇:電源和電磁兼容),并達(dá)到Ⅲ級及以上標(biāo)準(zhǔn)。
2.技術(shù)參數(shù)
1)GPS/北斗接收天線
頻率:B1&L1;
阻抗:50Ω;
增益:42dB±2dB;(不含電纜)
噪聲系數(shù):≤2.2dB;
駐波比:≤2.0;
極化方式:右旋極化;
外接電纜:RG-58/U
連接器:BNC-J
防浪涌抗擾度性能:IEC61000-4-5標(biāo)準(zhǔn) 10kV;
工作溫度:-45℃~+85℃;
貯存溫度:-50℃~+90℃;
濕度:100%,結(jié)露,全防水;
天線體積:φ106mm×121mm。
2)GPS/北斗二代信號接收器
授時模式
定位授時(支持單系統(tǒng)獨立授時、雙系統(tǒng)聯(lián)合授時)
靜態(tài)授時(用戶輸入位置)
單星授時
通道:192通道
授時精度:1PPS優(yōu)于20nS( 1σ)。
內(nèi)部電池:電池類型:鋰電池;電池壽命:≮25000h。
GPS接收器
接收頻率(GPS L1):1575.42MHz(L1信號)。
接收靈敏度:捕獲<-160dBW,跟蹤<-163dBW。
同時跟蹤:正常狀態(tài)下可同時跟蹤8~16顆GPS衛(wèi)星;
裝置冷啟動時不小于4顆衛(wèi)星;
裝置熱啟動時不小于1顆衛(wèi)星。
捕獲時間:裝置冷啟動時,<2min;裝置熱啟動時,<20s。
北斗二代接收器
接收頻率(BD2 B1 ):1561.098±4MHz。
*定位時間(TTFF):冷啟動:35s,熱啟動:1s,失鎖重捕獲:<1s;
定位數(shù)據(jù)更新率:1Hz、2Hz、4Hz、8Hz、16Hz可選;
定位精度(RMS):3m,三維;
速度精度(RMS):0.1m/s;
3)時間保持單元守時精度:時間保持單元晶體振蕩器選用OCXO,守時精度優(yōu)于7*10-9(0.42μS/min)。如選用銣原子鐘,守時精度優(yōu)于1μS/24小時。
4)功耗:≤20W。
5)平均*間隔時間(MTBF)≥70000小時;平均維修時間(MTTR):一般不大于30分,使用壽命不少于20年。正常使用條件下無須維護(hù)。
6)輸出時間與協(xié)調(diào)世界時(UTC)時間同步準(zhǔn)確度:≤0.1μS。
7)時間同步信號接口:
1PPS/PPM/PPH脈沖信號:(TTL電平)準(zhǔn)時沿:下降沿,下降時間≤10nS;
下降沿的時間準(zhǔn)確度≤0.1μS;
脈沖寬度:200mS;
輸出阻抗:50Ω;
(空接點) 準(zhǔn)時沿:下降沿,下降時間≤150nS;
下降沿的時間準(zhǔn)確度≤1μS;
脈沖寬度:200mS;
允許外接電壓:300V/DC,允許電流50mA。
空接點脈沖輸出端口允許電流ICE為100 mA時,訂貨時須說明。脈沖信號如需上升沿有效,訂貨時須說明。
時間報文:
A.通訊波特率: 1200、2400、4800、9600可選。
B.?dāng)?shù)據(jù)格式:信息位8位,一位起始位,一位停止位,異或非校驗,校驗幀頭之后校驗字節(jié)之前的時間數(shù)據(jù),ASCⅡ碼。
C.信息格式: 每秒發(fā)送一次,格式為:
S T D D D D D D D D D D D D D D D A
↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
楨楨時時分分秒秒日日月月年年年年校 標(biāo)
頭頭十個十個十個十個十個千百十個驗 準(zhǔn)
位位位位位位位位位位位位位位字 時
節(jié) 結(jié)
束
其中,S與秒脈沖(PPS)的前沿對齊。例如:現(xiàn)在是2002年6月13號18點45分36秒,則發(fā)送信息格式為:ST18453613062002 A。
另外,可根據(jù)客戶要求訂制特殊規(guī)約。
D. 準(zhǔn)確度:≤0.2mS。(如需更高精度要求,可做到10μS,訂貨時須說明。)
IRIG-B(DC)直流偏置信號接口:
準(zhǔn)時上升沿的時間準(zhǔn)確度≤1μS。
NTP協(xié)議時間:
支持協(xié)議:NTP,SNTP,web,ARP,UDP,TCP,ent,ICMP,SNMP,DHCP和TFTP;
網(wǎng)絡(luò)接口:10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)接口,RJ-45;
吞吐量:滿足每秒10000次時間請求;
授時記錄:保存*新300條;
時間準(zhǔn)確度:
每秒NTP請求量 | 時間標(biāo)識精度 | 可處理用戶終端請求量 |
0~1200 | 1~10ms | 48,000 |
1200~2400 | 10~100ms | 96,000 |
10MHz信號(內(nèi)部守時選用OCXO時指標(biāo)):
波形:LVCMOS,方波;
輸出電壓:VOH min>2.4Vdc,VOL max<0.5Vdc;
上升/下降時間<10ns;
占空比:40%~60%,典型50%;
精度:±1.5E_12;
短穩(wěn):<1E_11;
相位噪聲:-130dBc/Hz@1kHz,如選用銣原子鐘-148dBc/Hz@1kHz。
8)重量:4.6kg。
9)外形尺寸:本裝置為架裝式結(jié)構(gòu),高度2U、寬度19”標(biāo)準(zhǔn)機箱,具體外形尺寸如圖所示:
圖K801外形尺寸圖
網(wǎng)絡(luò)對時方案:
方案1:局域網(wǎng)單臺時間服務(wù)器的時間同步
時鐘裝置以接收到的GPS/北斗信息(串口+1PPS)為時間源,通過NTP/SNTP協(xié)議同步網(wǎng)絡(luò)中的所有計算機、路由器、交換機、智能控制器等設(shè)備,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)授時。大部分操作系統(tǒng)都自帶NTP服務(wù),只需做一下設(shè)置即可。我公司也提供NTP客戶端軟件,安裝運行也可實現(xiàn)同步。
圖 NTP網(wǎng)絡(luò)授時示意圖
方案2:局域網(wǎng)兩臺時間服務(wù)器冗余的時間同步
全網(wǎng)配置一套時間同步系統(tǒng),由兩臺K801網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器、交換機、網(wǎng)絡(luò)和客戶端組成。兩臺網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器放置在機房交換機機柜中,以NTP 協(xié)議方式向全網(wǎng)的客戶端授時。兩臺網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器以冗余熱備模式工作,提高了系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下:
圖 局域網(wǎng)兩臺時間服務(wù)器冗余的時間同步系統(tǒng)圖
兩臺網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器互為熱備,網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器1作為主時間服務(wù)器,網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器2作為備用時間服務(wù)器。當(dāng)主時間服務(wù)器的GPS/北斗信號接收單元發(fā)生故障時,自動切換至備用時間服務(wù)器的GPS/北斗信號接收單元接收到的時間基準(zhǔn)信號,從而保證系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)主時間服務(wù)器的GPS/北斗信號接收單元恢復(fù)正常后,該網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器自動切換回正常工作狀態(tài)。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器都接收不到兩路外部時間基準(zhǔn)信號時,切換到內(nèi)部守時,仍能保證輸出較高精度的時間信息;當(dāng)外部時間基準(zhǔn)信號接收恢復(fù)時,自動切換回接收外部時間基準(zhǔn)信號的工作狀態(tài)。
兩臺網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器的RJ45口分別接到交換機上,各分配一個IP地址,如網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器1的IP地址為IP1, 網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器2的IP地址為IP2,則兩個IP地址就作為網(wǎng)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)時間服務(wù)器地址。客戶端PC機可使用操作系統(tǒng)自帶NTP服務(wù),也可使用我公司提供的客戶端軟件。本軟件可輸入兩臺網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器的IP地址, IP1地址作為主地址,IP2地址作為備用地址,當(dāng)客戶端因某些原因無法從主地址獲取時間信息時,則自動從備用地址獲取時間信息。
衛(wèi)星顯控軟件CDT:
衛(wèi)星顯控軟件CDT(Control & Display Tool)為用戶提供圖形化界面,通過該軟件用戶可以便捷地通過串口控制GPS北斗衛(wèi)星接收機并進(jìn)行功能設(shè)置、獲取所需信息。
CDT 包含以下基本功能:
? 用于記錄各類日志的圖形化窗口(Logging Control View)
? 對接收機下發(fā)指令的窗口(Console View)
? 以ASCII-format 顯示并配置當(dāng)前的接收機的輸出窗口(ASCII View)
? 顯示衛(wèi)星概略方位、PRN、信噪比的圖形化窗口(Conslation View)
? 接收機當(dāng)前點和歷史點的軌跡窗口(Trajectory View)
? 接收機的位置、速度和時間窗口(PVT View)
下圖分別為星座圖、軌跡圖、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)視圖:
?
圖 衛(wèi)星顯控軟件CDT圖形界面
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