GPS時鐘同步在ABB DCS系統的應用
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一、簡介
通常情況下，如果INFI環上存在DSOE的話，系統默認SEM為整個系統的時鐘MASTER。
并且按照是否存在GPS又可分兩種情況：
一種是沒有GPS ，此時TKM時鐘模件周期性地向擴展總線上發送時鐘信號，這個時鐘信號來自其內部的晶振片，并且它的精度為11，SEM主模件再周期性地從擴展總線上讀取時鐘信號并且發送到INFI環上。這種方式缺陷為，經過較長時間的運行后，整個系統的時鐘和實際時鐘會存在一個偏差，這個偏差的大小取決于TKM子摸件上的晶振片，并且這個偏差理論上就存在。
另外一種情況是存在GPS，此時TKM始終模件通過TST端子板周期性地從GPS 讀取時鐘信號后再發送到擴展總線上，這個時鐘信號為GPS接受的衛星時鐘信號，他的精度為13，SEM主模件再從擴展總線上周期性讀取時鐘信號后發送到INFI環上。這個方式的時間效果也不太理想，具體表現為TKM時鐘模件不能穩定地從GPS讀取時鐘信號，從而導致INFI環上的時鐘精度經常在11和13之間來回變化，并不能導致INFI環上的時鐘結構發生跳變從而導致系統時鐘混亂。具體原因可能是TKM采取的IRIG-B接口有關，這種接口對GPS 接受儀的IRIG-B口的輸出信號要求比較高，北京中新創科有限公司的GPS時間服務器能解決這個問題。
二、時間同步網絡技術
目前有多種時間同步技術，每一種技術都各有特點，不同技術的時間同步精度也存在較大的差異，如表2所示：
表2：各種常用的時間同步技術
時間同步技術 準確度 覆蓋范圍
短波授時 1～10毫秒
長波授時 1毫秒 區域
GPS 5～500納秒
撥號授時 100毫秒
互聯網授時（NTP） 1～50毫秒
SDH傳輸網授時 100納秒 長途
2 長短波授時時間同步技術
利用無線電信號授時已經具有80多年的歷史，上長波授時主要使用羅蘭-C系統，國內發射臺設在沿海地區，主要用于軍事和導航，尚不民用。
4 撥號時間同步技術
撥號授時（ACTS）使用的設備相對簡單，只需線、模擬調制解調器、PC及客戶端軟件即可。目前這種計算機主要用于校準家庭個人計算機時間，同時不具備實時性。
6 GPS時間同步技術
GPS時間同步技術是當前較成熟并在上廣泛采用的時間同步技術。目前上除了美國的GPS還有前蘇聯的GLANASS系統和我國的“北斗”系統。GLANASS系統由于經濟原因，健康星的數量有限，穩定性和可靠性無法保障。“北斗”系統尚未民用，而且無法做到實時覆蓋。目前GPS屬于比較成熟可靠的系統。
8 互聯網時間同步技術
使用互聯網同步計算機的時間是十分方便的，目前這種方式在局域網內得到廣泛的應用。微軟公司已將網絡時間協議（NTP）嵌入到Windows XP系統中，只要計算機能聯網，就能進行局域網或廣域網內的計算機時間校準。標準的NTP協議采用的是RFC 1350標準，簡化的網絡時間協議（SNTP）采用的是RFC 1769標準。NTP協議包含一個64bit的協調世界時（UTC）時間戳，時間分辨率時200ps，并可以提供1～50ms的時間精度（依賴網絡負載）。但實驗表明這種技術在洲際間的校準精度只能達到幾百毫秒甚至只能達到秒的量級。所以，在龐大的網絡中應設立一級和二級時間服務器來解決精度的問題。
另外，還有兩個相對簡單的、低精度的互聯網時間協議：Time協議（RFC868）和Daytime協議（RFC867），可以提供1s校準精度的廣域網時間同步。
三、運用北京中新創科的網絡時間服務器解決時間同步問題
一直以來，中新創科公司致力于網絡時間服務器的研發，可根據客戶的要求單獨定做，并取得了廣大客戶的認可。目前產品分6個型號可滿足不同行業的網絡時間同步需求。同時，中新創科的DNTS系列網絡時間服務器已經在：電力、鐵路、衛星、*、電信、*等行業有著廣泛的應用。
中新創科的DNTS時間服務器是客戶可自己設置時間源保存到服務器的恒溫晶振里達到時間同步或GPS時間同步技術和互聯網時間同步技術的結合。一號衛星發射基地就是采用19英寸1U機架式設計，內置GPS接收機，以GPS衛星時間為標準時間源，支持NTP協議（V2.0/V3.0/V4.0）和SNTP協議，同時可以支持能夠為局域網內成百上千的計算機、路由器等提供時間校準zui終來達到整個網絡時間同步。下圖為利用網絡時間服務器雙機備份達到網絡同步的應用方案：
圖1
在前面互聯網時間同步技術中提到因為網絡負載以及延時的原因導致洲際間的校準精度只能達到幾百毫秒甚至只能達到秒的量級。那么在龐大的網絡中需要一級二級網絡時間服務器來很好的解決校準精度和冗錯的問題。圖2為大型網絡解決方案：
圖2
在上面的方案中，從主干網絡到各分支網絡需要保持應用界面的時間同步。如果僅僅在主干網絡中設立一臺網絡時間服務器那么分支網絡中的客戶端由于網絡延時等原因不能保證所需精度，那么通過在地市級網絡中也設立網絡時間服務器就能解決這一問題，因為這種情況下各地的GPS接收機在接收到3顆以上衛星信號時大家的時間源都是當前的標準時間，所以時間源的一致性得到保證。同時，即便某地的GPS接收機發生故障這是本地的網絡時間服務器可作為NTP的客戶端向上主干網網絡的一級時間服務器請求標準時間繼續提供的時間源為本地網絡的客戶端提供校準服務。在情況下，當主干網網絡中設立的一級時間服務器GPS也發生故障時，分支網的時間服務器具備高的自守時功能（守時精度1×10 -12即30年誤差1s）仍然能提供的時間源。方案中的一級時間服務器采用中新創科DNTS-72型。
另外，中新創科還提供應用于移動通信、衛星通信和數字廣播電視系統的時間頻率產品，例如可以作為CDMA鐘源為CDMA基站提供時鐘源可提供19.6608MHZ方波信號，PP2S信號，10M正弦波信號或方波信號。如作為數字集群的應用可定制信號16.384MHZ，14.4MHZ。并支持再定時功能作為再定時設備使用。
中新創科時間服務器參數和性能特點：
1 保證Intranet/Internet內所有的計算機時間同步
2 支持協議ARP,UDP,IP,TCP, net, ICMP, SNMP, DHCP, TFTP,NTP,SNTP,Time/UDP
3 NTP V4，V3，V2;NTP Server或NTP Client可選擇
4 2個獨立以太網速率10/100M，協議兼容：Ethernet 2.0/IEEE 802.3
5 一個RS232/RS485口輸出標準時間和位置信號（NMEA 0183）
6 一個RS232口輸入，可作為外部時間源
7 1PPS輸出
8 本地干節點告警功能
9 12通道GPS接收機，尋星時間小于10秒
10 內置高精度時鐘，GPS信號丟失情況下仍可輸出標準時間信號
11 網絡較時精度小于10ms可用于WIN95/98/ME/NT/2000,Unix,Linux
12 提供MD5加密驗證，防止非法獲取時間
13 提供UDP廣播協議，可接LED顯示屏
14 完善的SNMP網管功能
15 輸入電源 220VAC/50Hz,-48VDC,24VDC,10W
16 B碼輸入,B碼輸出,1PPS,1PPM,1PPH
