高精度網(wǎng)絡(luò)同步時鐘原理剖析
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高精度網(wǎng)絡(luò)同步時鐘原理剖析,主要講述時鐘走時精度的三要素:自主走時精度、網(wǎng)絡(luò)同步方式、網(wǎng)絡(luò)延時控制。
1、自主走時精度控制:
時間精度是根據(jù)各個用戶所要求對LED電子時鐘時間的度量作出的分類,是用來進(jìn)行計量的一種方式方法。時間精度按量級可分為:納秒(ns)、皮秒(ps)、微秒(us)、毫秒(ms)、秒(s)、分(min)、小時(h)等,時間的精度除了自身的產(chǎn)品能從網(wǎng)絡(luò)獲取時間外,還依靠在斷網(wǎng)的情況下自身走時精度。我公司的GPS/NTP網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)校時時鐘不僅能從GPS/NTP網(wǎng)絡(luò)獲取時間,其自身時精度高達(dá)5PPM,產(chǎn)品正是因為采用了進(jìn)口時間芯片DS3231,才能得到如此優(yōu)異的表現(xiàn),DS3231是一款低成本、非常精確的I2C集成溫度補償?shù)膶崟r時鐘(RTC)晶體振蕩器(TCXO)和晶體。該裝置包括一個電池輸入,能保證LED時鐘電源斷開時也能精確走時。晶體諧振器的集成提高了LED時鐘的長期精度減少及生產(chǎn)線中的零件所造成的誤差。
LED時鐘精度高達(dá)5PPM細(xì)節(jié)特點:
1、高度精確的RTC完全管理所有計時功能,減少生產(chǎn)過程中的誤差可能。
2、實時時鐘計數(shù)秒、分、小時、月、日、星期和年,閏年補償有效期至2100年。
3、精度在0°C到+40°C之間為±2ppm。
4、精度在-40°C到+85°C之間為±3.5ppm。
5、功耗操作延長電池備份時間。
具體電路設(shè)計圖如下:

2、保證時間精度的網(wǎng)絡(luò)同步方式:
以上介紹了時鐘時間的精度的自身走時精度,然而再精確的走時機構(gòu)始終會有誤差,加上無人值守的環(huán)境很多,如在電力、金融、通信、交通、廣電、石化、冶金、國防、教育、IT、公共服務(wù)設(shè)施等各個領(lǐng)域,時間很重要往往又不被人們?nèi)セ〞r間去操作,這就需要有一個穩(wěn)定可靠的時間源能為時鐘提供時間,讓人們能享受到時間帶來的很似”不重要“的方便。立顯GPS/NTP網(wǎng)絡(luò)校時系統(tǒng)采用SMT表面貼裝技術(shù)生產(chǎn),大規(guī)模集成電路設(shè)計,以高速芯片進(jìn)行控制,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、操作簡單等特點,全自動智能化運行,免操作維護(hù)。這樣的時間源很多,如:NTP服務(wù)器、GPS衛(wèi)星系統(tǒng)、CDMA基站等。其同步拓?fù)鋱D如下:

3、網(wǎng)絡(luò)同步過程延時控制:
通常、我們將網(wǎng)絡(luò)布局中提供時間源的設(shè)備稱為時間服務(wù)器,獲取時間信息的設(shè)備稱為客戶端,如時鐘客戶端等。客戶端和服務(wù)端都有一個時間軸,分別代表著各自系統(tǒng)的時間,當(dāng)客戶端想要同步服務(wù)端的時間時,客戶端會構(gòu)造一個NTP協(xié)議包發(fā)送到NTP服務(wù)端,客戶端會記下此時發(fā)送的時間t0,經(jīng)過一段網(wǎng)絡(luò)延時傳輸后,服務(wù)器在t1時刻收到數(shù)據(jù)包,經(jīng)過一段時間處理后在t2時刻向客戶端返回數(shù)據(jù)包,再經(jīng)過一段網(wǎng)絡(luò)延時傳輸后客戶端在t3時刻收到NTP服務(wù)器數(shù)據(jù)包。特別聲明,t0和t3是客戶端時間系統(tǒng)的時間、t1和t2是NTP服務(wù)端時間系統(tǒng)的時間,它們是有區(qū)別的。對于時間要求不那么精準(zhǔn)設(shè)備,直接使用NTP服務(wù)器返回t2時間也沒有太大影響。但是作為一個標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議,它是精益求精且容不得過多誤差的,于是必須計算上網(wǎng)絡(luò)的傳輸延時。客戶端與服務(wù)端的時間系統(tǒng)的偏移定義為θ、網(wǎng)絡(luò)的往返延遲定義為δ,基于此,可以對t2進(jìn)行精確的修正,已達(dá)到相關(guān)精度要求,它們的計算公式如下:

4、標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)同步時鐘產(chǎn)品圖片如下:

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