隨著計算機網(wǎng)絡的迅猛發(fā)展,網(wǎng)絡應用已經(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、IT等領域的網(wǎng)絡系統(tǒng)需要在大范圍保持計算機的時間同步和時間準確,但計算機的時間是根據(jù)電腦晶振以固定頻率震蕩而產(chǎn)生的,由于晶振的不同,會導致電腦時間積累誤差的產(chǎn)生。從業(yè)務影響角度講,因為時間的不統(tǒng)一,就無法推斷出業(yè)務具體發(fā)生時間。從安全影響角度講,所有設備(如視頻監(jiān)控中的DVR)的日志必須反映準確的時間,因為時間的不統(tǒng)一,安全相關工具就會毫無用處。因此有一個好的標準時間校時器是非常必要的。為了適應這些領域對于時間越來越精密的要求,銳呈公司精心設計、自主研發(fā)了K系列NTP網(wǎng)絡時間服務器(K801GPS北斗雙模時鐘)。該裝置內(nèi)置高精度GPS北斗二代授時模塊,以GPS/北斗信號為時間基準,內(nèi)嵌流行的NTP-SERVER服務,以NTP/SNTP協(xié)議同步網(wǎng)絡中的所有計算機、服務器、DVR、控制器等設備,實現(xiàn)網(wǎng)絡時間統(tǒng)一。
K801北斗同步時鐘C型(北斗授時服務器,NTP時鐘服務器,北斗網(wǎng)絡時鐘)組合選用高精度GPS 接收機/北斗二代接收機/外部B碼基準/NTP輸入,提供高可靠性、高冗余度的時間基準信號,并采用先進的時間頻率測控技術馴服晶振,使守時電路輸出的時間同步信號精密同步在GPS/北斗/外部B碼/NTP輸入時間基準上,輸出短期和長期穩(wěn)定度都十分優(yōu)良的高精度同步信號。
采用精準的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,相當于UTC時間基準的復現(xiàn)。采用了“智能學習算法”的GPS北斗時鐘,在馴服晶振過程中能夠不斷“學習”晶振的運行特性,并將這些參數(shù)存入板載存儲器中。當外部時間基準出現(xiàn)異常或不可用時,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的影響。
采用表面貼裝技術生產(chǎn),以高速芯片進行控制,無硬盤和風扇設計,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、免維護等特點,適合無人值守。該設備是專門用于為整個網(wǎng)絡所有的服務器和終端設備提供授時和同步服務的高品質產(chǎn)品,已廣泛應用于電信、銀行、證券、電力、稅收、工業(yè)、商務以及國防等領域,為計算機網(wǎng)絡、計算機應用系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、流程控制管理、特種設備等提供精準的標準時間信號,*終可以為用戶大幅度的提高系統(tǒng)或設備的運行品質和管理品質。
K801北斗同步時鐘C型為1U、19英寸標準機架式機箱,輸出接口有2路RS232串行信號,2路RS422/485串行信號,1路TTL脈沖信號,1-4路NTP/SNTP網(wǎng)絡對時信號。
的特點
1.時間精度高,達20nS。
2.守時精度高。裝置內(nèi)部守時單元采用了先進的時間頻率測控技術與智能馴服算法,晶體選用高精度恒溫晶體振蕩器,使裝置守時準確度優(yōu)于7*10-9(0.42μS/分鐘),即在外部時間基準異常的情況下,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3毫秒。
3.雙CPU同時工作,32位CPU雙核處理器,性能極大提高。
4.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。
5.采用GPS/BD2雙系統(tǒng)精密授時,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。
6.應用GPS授時技術/北斗二代授時技術/B碼解碼接收技術/NTP輸入/高穩(wěn)晶體振蕩器守時技術授時,實現(xiàn)多基準冗余授時,能夠智能判別GPS信號、北斗信號、外部B碼、NTP輸入時間基準信號的穩(wěn)定性和優(yōu)劣,并提供多種時間基準配置方法。
7.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)絡共享時間服務器資源。
8.可同時為幾十萬臺客戶端、服務器、工作站提供時間服務。
9.支持WINDOWS9X/NT/XP/2000/2003/2008/WINDOWS7、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)絡設備。
10.嵌入式系統(tǒng),無硬盤和風扇設計,防震設計,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
11.機箱經(jīng)防磁處理,抗干擾能力強。
12.高品質的工業(yè)級元件,高水準的電氣設計,高密度集成的電路結構,使裝置擁有優(yōu)異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。
13.采用雙電源冗余供電,并選用高性能、寬范圍開關電源,工作穩(wěn)定可靠,裝置電源供電自適應。(按訂貨技術協(xié)議配置,缺省為單電源。)
14. GPS/北斗接收天線重點考慮了防雷設計、穩(wěn)定性設計、抗干擾設計, 信號接收可靠性高,不受地域條件和環(huán)境的限制。
15.裝置具有自復位能力,在因干擾造成裝置程序出錯時,能自動恢復正常工作。
16.裝置提供一路可編程的TTL脈沖信號(1PPS/1PPM/1PPH)供時鐘的準確度指標測試。
17.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)消失告警多路報警(繼電器空接點)信號輸出。
18.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、“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視察。
19.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計平臺,具備優(yōu)異的兼容能力。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)絡時間信號,可以滿足不同設備的對時接口要求。
20.裝置可通過數(shù)碼管在線顯示GPS北斗衛(wèi)星的收星個數(shù),直觀反映裝置的同步狀況。
21.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。支持本地和遠程網(wǎng)管,通過WEB方式對設備進行遠程管理,完成對設備的衛(wèi)星接收狀況、設備工作狀態(tài)、參數(shù)設置等信息進行管理。
22.脈沖、串口信號輸出可編程,按鍵設置,操作方便。
23.架裝式結構,1U、19”標準機箱,安裝方便。
的技術指標
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。
3)抗干擾
在雷擊過電壓、一次回路操作、開關場故障、二次回路操作及其它強干擾作用下,裝置不誤動作。
2.技術參數(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標準 10kV;
工作溫度:-45℃~+85℃;
貯存溫度:-50℃~+90℃;
濕度:100%,結露,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。
接收機靈敏度:-157.6dBW;
*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)≥150000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。
6)輸出時間與協(xié)調(diào)世界時(UTC)時間同步準確度:≤20nS。
7)時間同步信號接口:
1PPS/PPM/PPH脈沖信號:(TTL電平) 準時沿:下降沿,下降時間≤10nS;
下降沿的時間準確度≤20nS;
脈沖寬度:200mS;
輸出阻抗:50Ω;
時間報文:
A.通訊波特率: 1200、2400、4800、9600可選。
B.數(shù)據(jù)格式:數(shù)據(jù)位8位,一位起始位,一位停止位,異或非校驗,校驗幀頭<T>之后校驗字節(jié)之前的時間數(shù)據(jù)。
C.信息格式: 每秒發(fā)送一次,格式為:
<S><T> hh mm ss DD MM YYYY GXX BXX GMTX <P> <A>
例如:現(xiàn)在是2014年9月29號09點42分01秒,GPS衛(wèi)星數(shù)8顆,北斗衛(wèi)星數(shù)0顆,當前為東8區(qū),則發(fā)送信息格式為: ST09420129092014G08B00GMT28h<8Eh>A
如裝置衛(wèi)星失去同步, 則串口的信息格式里將不出現(xiàn)<S>,即以<T>為楨頭的格式表示輸出的信息未經(jīng)同步,以<S><T>為楨頭的格式表示輸出的信息為衛(wèi)星同步后的標準時間。
另外,可根據(jù)客戶要求訂制特殊規(guī)約。
D. 準確度:≤0.2mS。
NTP協(xié)議時間:
支持協(xié)議:NTP v1,v2,v3,v4,SNTP,WEB,ARP,UDP,TCP,net,ICMP,SNMP,DHCP和TFTP;
網(wǎng)絡接口:10/100M自適應以太網(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;
時間準確度:
每秒NTP請求量 | 時間標識精度 | 可處理用戶終端請求量 |
0~1200 | 0.2~10ms | 48,000 |
1200~2400 | 10~100ms | 96,000 |
8)重量:2.6kg。
9)外形尺寸:本裝置為架裝式結構,高度1U、寬度19”標準機箱,具體外形尺寸如圖所示:
圖 K801外形尺寸圖
的網(wǎng)絡對時方案
方案1:局域網(wǎng)單臺GPS北斗雙模時鐘的時間同步
時鐘裝置以接收到的GPS/北斗衛(wèi)星信號(串口+1PPS)為時間源,通過NTP/SNTP協(xié)議同步網(wǎng)絡中的所有計算機、路由器、交換機、智能控制器等設備,實現(xiàn)網(wǎng)絡授時。大部分操作系統(tǒng)都自帶NTP服務,只需做一下設置即可。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)絡授時示意圖
方案2:局域網(wǎng)兩臺GPS北斗雙模時鐘冗余的時間同步
全網(wǎng)配置一套時間同步系統(tǒng),由兩臺K801GPS北斗雙模時鐘、交換機、網(wǎng)絡和客戶端組成。兩臺K801GPS北斗雙模時鐘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K801GPS北斗雙模時鐘以冗余熱備模式工作,提高了系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)結構圖如下:
圖 局域網(wǎng)兩臺GPS北斗雙模時鐘冗余的時間同步系統(tǒng)圖
兩臺K801GPS北斗雙模時鐘互為熱備,GPS北斗雙模時鐘1作為主時間服務器,GPS北斗雙模時鐘2作為備用時間服務器。當主時間服務器的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器的GPS/北斗信號接收單元接收到的時間基準信號,從而保證系統(tǒng)的可靠性。當主時間服務器的GPS/北斗信號接收單元恢復正常后,該主時間服務器自動切換回正常工作狀態(tài)。
當兩臺K801GPS北斗雙模時鐘都接收不到兩路外部時間基準信號時,切換到內(nèi)部守時,仍能保證輸出較高精度的時間信息;當外部時間基準信號接收恢復時,自動切換回接收外部時間基準信號的工作狀態(tài)。
兩臺K801GPS北斗雙模時鐘的RJ45口分別接到交換機上,各分配一個IP地址,如GPS北斗雙模時鐘1的IP地址為IP1, GPS北斗雙模時鐘2的IP地址為IP2,則兩個IP地址就作為網(wǎng)內(nèi)的標準時間服務器地址。客戶端PC機可使用操作系統(tǒng)自帶NTP服務,也可使用我公司提供的客戶端軟件。本軟件可輸入兩臺GPS北斗雙模時鐘的IP地址, IP1地址作為主地址,IP2地址作為備用地址,當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。
另外,兩臺GPS北斗雙模時鐘的兩個網(wǎng)口也可以綁定為同一個IP, GPS北斗雙模時鐘之間通過數(shù)據(jù)通信線進行通訊。主時間服務器正常運行時,本身網(wǎng)口開放,同時通知備用時間服務器的網(wǎng)口關閉,當主時間服務器外部時間源異常或裝置異常,則關閉本身網(wǎng)口,同時通知備用時間服務器打開其網(wǎng)口。當主時間服務器恢復正常狀態(tài)時,系統(tǒng)切換回正常工作狀態(tài)。
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