同步时钟原理
第一章时钟原理
1.1 原子频率标准
1.1.1 基本原理
原子频率标准简称原子钟，是根据原子物理学及量子力学的原理制造的高准确度和高稳定度的振荡器。在通信领域的数字同步网中作为第一级基准时钟，是同步网中向数字设备提供同步标准信号的最高基准源。
1.1.1.1原子的能态和能级跃迁
物质由原子组成。原子中含有原子核和外层电子。由于粒子的运动，一个原子可能处于多种状态，并与其所具有的能量相对应。具有最低能量的状态叫基态，受外界影响（如磁场、电磁波辐射等）能量随之而变化的状态叫受激态。根据原子处于基态及受激态所具有的能量不同有不同的能量等级。原子能量等级的改变称为能级跃迁。能级跃迁有以下三种方式。
一、电子能级跃迁
由于质子和电子的相互作用，电子运行轨道半径的变好，通常看作是在电子能级之间的电子跃迁。
二、精细结构跃迁
通常包括电子自旋的偶极矩和由于电子对原子核的轨道运动的磁场之间的相互作用的能级跃迁。其能量变化约为第一种能级跃迁的1/50。
三、超精细结构跃迁
由于电子的两个磁极对原子核的交互作用，当电子的磁极受到感应而反转时发生超精细结构跃迁，这种很弱的交互作用称为超精细结构跃迁。约为精细结构跃迁的千分之一。
1.1.1.2 能级跃迁与原子谐振特性
当原子由受激状态变到低能量状态时，释放的电磁能称为光子，反之如果原子吸收了电磁辐射能或光子，也将从低能态跃到高能态。量子力学研究证明，不同能态的能量差与其谐振频率的关系是：
f=(E2-E1)/h (普郎克定律）
式中E2-E1为高低能态的能量差；
f为谐振频率（电磁辐射能的谐振频率）；
h为普郎克常数（6.6252E-34*J*s)
从上式可以看出，如果两个固有的能级在不受外界感应时是不变的，h为常数，则两能级之间跃迁产生的频率是固定的。由于这种特性，可以得到准确而固定的频率。
用上述原理制成的原子钟有几种不同的类型：
。原子（使用的元素）类型选择，有氢钟、铯钟及铷钟等。
。有源（或自激）型原子钟，其输出信号是由原子发生的辐射电磁波导出，类似于振荡器。
。无源（或受激）型原子钟，原子谐振腔当作鉴频器，用以监测和控制压控晶体振荡器，使振荡器的输出频率锁定于原子谐振频率。
。原子束经过谐振腔后，有的不再使用，如铯钟，有的则包含在容器内，可反复使用，如铷钟。
1.1.1.3 磁场对能级的影响
原子的能级一般按其原子核和外层电子的相互动态关系划分，例如主能级与电子绕原子核的轨道半径有关，更细一些的划分要按照电子的自旋和原子核的自旋。原子的主能级状态变化通常是在电磁波频谱的红外线或高能区域，频率太高，不能用在实际的电子回路中，原子频率标准之所以能够实现，是因为原子的基态可以分离，再细分则是电子和原子核的自旋，称为超精细结构，如果再加外部磁场还可以再分出多个子能级，叫塞曼子能，所有的商用原子钟都是在超精细能级的基础上实现的。
1.1.1.4 能态的选择
按普朗克定律，要产生谐振频率必须有原子在两个能级之间的跃迁。一个原子吸收或释放的能量很小，无法检测出并加以利用，必须有足够数量的原子而且应该使原子在两个能态上的分布数量不同，具有高能态的原子数应该大大多于低能态的原子数。或者相反，既是使两个能态上的原子数有很大的差别。因为两个能态的原子数在温度不高时接近相等，当这种状态下的原子束受到电磁场辐射时，低能态电子吸收能量，高能量的电子放出能量，高、低能态的电子都发生跃迁，但原子数接近相等，总的能量没有什么变化，无法检测到谐振的信号。所以应当使占绝对多数的电子集中到一个能态上，以便在电磁波的作用下发生跃迁，用以检测谐振信号。
磁场选态：原子通过强的可变磁场，原子受到的力正比于磁场对距离的变化率，原子的能量随磁场的增强而增加，低能态的原子向磁场强的区域偏转，而那些随磁场增强而降低了能量的高能态电子则向相反方向偏转。通过磁场后已将高、低能态的原子分成两束，每束中具有一种能态的原子占绝大多数，完成了选态过程。
光抽运选态，使用光学的办法选态，也要用光学的办法检测原子谐振情况。铷原子钟内就采用此种办法，
1.1.1.5 原子谐振的检测
经过选态的原子已具有一定的能级，在微波谐振腔中接收电磁波的辐射，当电磁波信号的频率与能级跃迁的频率相等时则产生原子谐振。对谐振的检测方法分述如下：
1.经过能级跃迁的原子，已由高能态变到低能态，再经过不均匀的磁场，将跃迁后的低能态原子引导到检测装置，当激励信号的频率等于原子谐振频率时，则跃迁的原子最多检测装置收到原子数量多，说明已达到了谐振状态，完成了原子选态检测。
2.产生原子谐振的谐振腔有其自身的谐振频率，其频率由腔体的材料和尺寸决定。如果原子由高能态跃迁到低能态，则释放能量；当进谐振腔的电磁级信号的频率与原子谐振频率相等时，如腔中原子为高能态，跃迁后将释放能量，如产生的能量大于谐振腔的损耗，则将产生自激振荡，或增加外加信号的能量。如腔中原子为低能态，则将吸收能量，减小电磁波的能量，检测外加信号的电平变化则可测得原子谐振的状态。
3.用光抽运选态后的原子经电磁波辐射后产生跃迁，如产生原子谐振，则对激励原子跃迁的入射光产生衰耗，在光检测器上的信号最小，用光检测器（一般用光电池）检出的信号变化可反映原子谐振的状态。
1.1.2 铯钟
铯钟即铯束原子频率标准，是一种高准确度的频率发生器，在各种频率系统中作为标准频率源，是一种被动型（即受激型）原子束频率标准。
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2.1 铯束管
铯钟的基本元件是铯束管，利用铯原子的物理特性，用能级跃迁的谐振特性产生固定的频率。铯钟选择的能态是其超精细结构中的（F=4，m=0)及（F=3，m=0），其中F为无外加磁场时的超精细能级，m为有外加磁场后分出的塞曼子能级。这两个超精细能级之间跃迁频率对磁场的变化最不敏感，因而被选用，并被用来定义原子秒，其频率为9192631770HZ。
铯元素在加热器中被加热到100度左右，即产生铯原子束，温度可由内附的热敏电阻监测。原子在进入谐振腔之前先经过选态磁场，将高能态及低能态的原子分开。否则高、低能态的原子数接近相等，近半数的低能态原子吸收微波能量，另一半高能态原子放出能量，能态也随之产生跃迁，总的效果互相抵消，观测不到谐振效应。原子经过磁场时，高能态原子经过足够大的不均匀磁场将向磁场场强H减小的方向运动，而低能态的原子则向H增加的方向运动，如此则将高、低能态的原子分开，高（或低）能态的原子占绝大多数，进入微波谐振腔，并在一段确定的时间内使进腔内的原子受到微波信号的辐射。当激励信号的频率与原子跃迁的频率相同时，就将原子激发产生跃迁，其能态也随之改变。原子在谐振腔内受激并伴之能态改变后，再次穿过磁选态器，不同能态的原子的原子在空间上按其高、低能态分为两束，在铯束管内适当位置的检测器只能收到相应能态的原子，因而检测接收到的原子束是在案激励后产生能态变化的原子。激励信号频率与原子能态变化的谐振频率相同时，发生能级跃迁的原子数概率最大。这些原子撞击检测器产生电离，离子经质谱仪引至电子倍增器，将离子电流放大并进行检测。离子电流约1E-8A量级。
谐振腔的外面还包有长园形线圈，即在原子和微波电磁场相互作用的区域加一个固定的磁场，称为“C场”，可对谐振频率进行微调。对整个铯素管要进行严格的磁屏蔽，一般用双层屏蔽，以免受到外界磁场干扰。
在原子束经过的路径上有低频线圈，提供低频电磁场，约几十千赫，可以产生塞曼频率，约为42.794Khz，用以测量作用区内的固定磁场。
铯束管输出检测电流，送至外部的电子回路组合中。
1.1.
2.2 铯钟的频率变换及误差校正
铯束管中提供的谐振频率为9192631770 HZ，已属微波波段，不适于实际应用，因此需经过一套伺服系统，经过误差检测，使5MHZ的高稳定度压控石英振器被锁定在铯束管的谐振频率上，使用锁频环路。
5MHZ压控振荡器的一路输出送至倍频器，第一级倍频器的倍频数为36，同时加入137HZ 的相位调制，输出为180MHZ。第二级倍频器的信频数为51次，输出为9180MHZ，5MHZ压控振荡器的另一路输出进入缓冲放大器，放大器的一路输出引至铯钟组，另一路经过频率综合器送至压控振荡器，生成12.631...MHZ的信号，与上部倍频器的9180MHZ信号综合成为9180+12.631...=9192631...MHZ，即铯原子跃迁的频率。
当锁频回路闭环时，利用负反馈的原理，对压控振荡器进行频率控制，频率误差的检测利用137HZ的调制信号（选择137HZ是为避免谐波的干扰），通过伺服回路，如频率较标准为高，则检测结果换点为负电压送至压控振荡器，以降低其频率反之则回控电压为正，增高其频率，输出频率正确时，则回控电压为0，频率不做调整。
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2.3 铯时钟组（铯束频率标准系统）
铯时钟主要作频率基准使用。为了安全可靠，实用的铯频标系统一般由3套铯钟组及相应的2048KHZ处理器、转换回路及输出放大接口电路组成，各套铯钟组可以独立工作，也可以互相倒接，另外还有相位比较器及纪录仪，能画出随时间变化的相位情况，可以看出相对的相位变化。对铯钟输出信号作比较。此外还有告警及监测系统。可用多数取决方式选用任一套铯钟的输出基准信号。标称输出为2048MHZ,但也可以根据使用要求配置64KZ、1MHZ、5MHZ及10MHZ信号。
另外，铯时钟组还可另接GPS接收机，接收GPS标准信号，并与本系统铯钟信号进行比对。
1.1.3 铷钟
铷钟的基本工作原理与铯钟相似，都是利用能级跃迁的谐振频率作为基准。铷钟利用光抽运的办法进行原子选态，谐振的检测则是利用光检测器（光电池）去测量经谐振腔的抽运光（激励原子跃迁）的传递衰减来完成。当微波频率在跃迁概率的峰值时，传递的光波大概降低1%~10%。铷钟的体积小，预热时间短，长期的老化率为2.0E-10/年，如果为改进性能参数而加大体积，则与铯钟同样大小的铷钟也会具有几乎与铯钟一样的性能。1
1.1.4 氢钟
又称氢-微波激射器（MASER，Microwave amplification by stimulated emission of radiation)用铯钟、铷钟产生原子谐振的原理，将经提纯的氢气即分子状态的氢气导入装在谐振腔内的球形容器内，与腔内的微波电磁场相互作用产生原子能级跃迁。氢原子的超精细能级的跃迁频率为1.420...GHz。内壁有涂层的球形容器能允许原子特长时间的相互作用，用微波电磁场包住容器，以减少由于原子碰撞容器壁而引起的扰动。微波的作用使高能态的原子跃迁到低能态，释放出能量，当容器内有足够的原子密度，释放出的能量比谐振腔的损失大时，则可产生自激振荡，称为有源（自激）氢-微波激射器，实际上成为振荡器。当容器的原子跃迁不足以维持振荡时，则需外加激励能量使原子产生跃迁，称为无源（或受激）氢-微波激射器，不能成为自举振荡器，其工作原理与铯钟或铷钟方式相同。
自激型微波激射器相当于振荡器，对晶体压控振荡器信号用相位锁定，所以能有较好的短期频率稳定度，而被氢-微波激射器对压控晶体振荡器则为频率锁定，故其短期频率稳定度不如自激型的。
1.2 晶体时钟振荡器
在数字同步网中的从钟大量使用晶体时钟，利用锁相技术（PLL）使其同步于外同步基准信号。其主要部分是晶体振荡器、数字环路滤波器和鉴相器。
1.2.1 晶体振荡器
为了得到高稳定的晶体振荡，温度和其它环境因素对晶体性能的影响必须从制造、晶体切
割及安装等方面设法解决，也需要用先进的数字技术加以控制。
为了改善温度变化对晶体振荡器输出频率的影响，设计了三种类型的晶体振荡器。
1、封装晶体振荡器，对减少温度对频率的影响不做处理。这种振荡器简称PXO。
2、温控振荡器用温度传感器生成校正电压，加在振荡器电路中的压控电抗器上，用电抗值的变化来补偿晶体的频率温度特性。与无温度补偿的振荡器相比，可将频率温度特性提高20倍，这种振荡器简称TCXO（Temperature Compensated Crystal Oscillator)。
3、恒温控制晶体振荡器。将晶体及对温度变化敏感的元件装在恒温容器内，将其中的温度调节到使晶体的频率对温度变化的斜率为零或很小，对频率随温度变好的特性改善1000倍，这种振荡器简称为OXCO（Oven Controlled Controlled Crystal Qscillator）。
1.2.2 从钟使用的锁相环振荡器
一、锁相环基本配置
由于模拟锁相环不能满足对晶体时钟日益提高的性能要求，所以这里仅对数字锁相环（DLL）作一介绍。
锁相环有两个分频器，用于配合外同步频率和压控振荡器的频率变换，使输入相位检测器的两个信号的频率相等。压控振荡器应选用最稳定的，这对滤除低频抖动和漂移很重要。
二、相位检测器
相位检测器用于测量输入信号与输出反馈器束的信号之间的相位差，其输出与相位差的大小成正比。相位差以时间表示，用取样办法测出相位差，其取样周期与数字滤波器的时间常数有关，有的取时间常数的百分之一，对相位差的分辨率在1秒钟内能达到10ps。相位检测器输出的只是相位差，需经过环路滤波器才能用电压去控制压控振荡器的频率。这种特性在输入信号变化较大或中断时（如倒换输入信号）可以抑制或大幅度地降低振荡器的输出信号相位扰动。对相位检测器的性能要求应是不间断的进行相位检测，对相位差的分辨率要高并有一定的动态范围。
三、数字型环路滤波器
此部分包括移位寄存器、积分器、时间常数控制器和数模转换器。相位检测器的输出是连续取样的相位差的增量，送入移位寄存器，积存一定数量的增量值后送至积分器，得出的结果送时间常数控制器，经过时延（滤波器的时间常数）后，再由数模转换器转换成电压，以控制振荡器的频率。数模转换器的数位越多，控制振荡器的电压越精细，也就使被控制的频率越准确。当外加信号与反馈信号的相位差稳定在一个很小的数值，即接近于零时，则进入锁定状态，即输出频率锁定在输入频率上。如外同步信号中断，则控制振荡器的电压保持不变，使振荡器的输出频率保持在外同步中断前的数值上。
四、锁相环的特性
锁相环的主要参数为“环路时间常数”。为了滤除低频的飘动，应使飘动有很低的截止频率f。与环路时间常数关系关系是，环路时间常数越长，截止频率越低。大的时间常数必须用数字技术来完成。由于环路时间常数的大小影响“捕捉”及跟踪，所以应当是可变的。快速捕捉需要较小的时间常数，可以较快的达到锁定状态；正常跟踪时间常数要大，以便更好的滤除输入信号的相位波动。有的厂家已做出可变环路时间常数的数字琐相环，环路时间常数的变化范围在100~10000s之间。
但锁相环也有一定限制：
1、在稳定状态下输入信号低于截止频率时，频率偏差受压控振荡器的最大的频率变化范围的限制。
2、锁相环的输入抖动幅度由下列因素决定：
。相位检测器的动态范围。
。抖动频率与截止频率有关，也和抖动的衰减（传递函数）有关。
。压控振荡器的最大允许频率变化范围。
3、在规定的环境条件下，环路时间常数受压控振荡器稳定度的限制。
总而言之，要滤除极低频率的波动，使用超稳定晶体振荡器是最重要的。
5、锁相环的主要功能
锁相环有如下功能：
1、使本地振荡器的频率与外加信号的频率同步。
2、滤除相当部分输入信号的相位波动。
3、可以改变输出频率，即与输入信号的频率不相等。
4、具有“保持”功能（或记忆功能）。
1.2.3 同步网中使用的时钟
实际使用的时钟应包括外同步信号输入接口电路、外同步信号转换电路及晶体振荡器。
一、外同步信号输入接口电路的功能
为接收外同步信号，应具有连接2.048kbit/s（跨接或通过）、2.048khz的接口，根据需要应配置5MHZ的接口。
二、外同步信号转换电路的功能
对外同步信号应能排列优先顺序，当主用输入信号中断或发生故障时，应能按预置的顺序倒向备用，当主用信号恢复正常时能自动转回。也还应具有人工倒换功能，可根据需要选定输入信号。
三、晶体振荡器的功能
晶体振荡器应具有高稳定度。具体指标按时钟的使用条件不同而有不同要求，而且至少有一个备用，故障时可自动倒换，也可以人工倒换。晶体振荡器应具有四种工作方式。
1、快捕工作方式
晶体振荡器开始加入外同步信号后应首先进入快捕工作状态，即应具有较小的锁相环时间常数，以使振荡器调节加快，较短时间内将振荡器调整到接近于外同步信号的频率。
2、跟踪工作方式
当振荡器的频率与外同步信号的频率相差小到规定值时，即转入跟踪方式。此时时间常数增大，振荡器跟踪输入信号的频率变化，进入正常工作状态。
3、保持工作状态
二级时钟失去主要基准信号后，即自动进入保持工作状态。三级时钟失去主用基准信号后即倒至备用，如全部基准信号中断则自动转入保持状态，即加在振荡器上控制频率的电压保持
在失去基准信号之前的数值，此时振荡器的频率漂移主要受老化的影响，可以在一段时间内保持频率偏差在一定的范围内，也叫记忆工作方式。
4、自由运行工作方式
振荡器不加外部控制的工作方式。
各种工作状态应能人工选定。
此外，时钟还应有监测功能，如时钟内部发生故障、外基准信号中断或倒换应有指示或告警，此外对信号的指标如MTIE、TV AR等应能测量，超出设定的阀值应能告警及送出故障报告等，具体要求应根据技术规范。
1.3 不同类型时钟的比较
晶体钟体积小、重量轻、耗电少、高级恒温控制晶体钟（OCXO）的短期稳定较好，但长期稳定度和老化率比原子钟差，价格比较便宜，平均故障间隔时间（MTBF）较长。
铷钟与铯钟和氢钟相比，体积较小，重量较轻，耗电较少。有比较好的短期频率稳定度，在时间常数小于1000S时优于铯钟。老化率优于晶体钟，预热时间也较短。价格比铯钟低。
铯钟长期频率稳定度性能非常好，没有老化现象，但能耗高、体积较大，价格贵而且铯束管的寿命为3~5年，届时需更换。
氢钟具有极高的频率稳定度，但体积大，能耗高，价格也高，7年左右需更换氢元素。
第二章全球卫星导航系统
2.1 全球卫星导航系统介绍
全球卫星导航系统（GNSS）现在存在两套独立的系统，一套是美国GPS系统，一套是俄国的GLONASS系统。它们是冷战时期美国和苏联军事对抗的直接产物，系统建立的初始目的是为军方提供全球范围的、全天候的、实时的和高精度的四维导航定位服务。目前GPS和GLONASS系统的应用已广泛进入各个领域：陆地、海洋、航空、航天、测量等。用于多种用途：航路导航、进场着陆、精密定位、精确定时、卫星定轨、灾害监测、资源调查、工程建设、市镇规划、海洋开发、交通管制等。全球卫星定位系统正在成为浮现中的全球信息基础设施不可分割的组成部分。
2.1.1 GPS系统
1、GPS系统的提出和发展
全球定位系统（GPS）是美国国防部于1973年11月授权开始研制的海陆空三军共用的美国第二代卫星导航系统。该系统可提供连续的全球覆盖。整个系统需要24个颗卫星以提供高精度的定位。
该计划分二个阶段，第一阶段持续到1979年，这一阶段进行方案论证，在此阶段发射了四颗用作系统实验的卫星，以验证其能否达到预定目标。尽管此系统是为满足军用需求而研制的，越来越多的民用正在使用这一系统。第二阶段于1979年开始，这一阶段进行了全面研制和系统测试，取得了显著进展。
1993年12月8日，美国国防部正式通知运输部，GPS卫星星座已达到初始工作能力（IOC）。在IOC发布的同时，国防部的定位/导航执行委员会公布了一个文件，规定了SPS信号标准。这意味着商业和民用可享受GPS提供的标准定位服务（SPS），即100米水平精度（至少95%时间内）。
2、GPS系统描述
GPS系统包括三部分：空间部分、地基部分和用户部分
* GPS 系统空间部分
24颗卫星中3颗作为备份，这些卫星位于距地心约26560公里的空中，其旋转速率是地球旋速率的一半，轨道周期为11小时58分钟。每个轨道平面上将有4颗卫星，它们将按与赤道成55度的相同方向运行，空间间隔约为90 度。卫星分布可保证全球任何地区，任何时刻都有不少于四颗卫星以供观测。
* 地基部分
由一个主控站和四个监控站组成的地基部分；地面段由监控站、主站及注入站组成，以保证整个GPS正常工作。主控站设置在美国大陆，四个监控站分别设置在大西洋、太平洋和印度洋的岛屿上。
这五个监控站分别观测卫星，然后把有关信息发送到主控站，主控站计算出卫星十二小时内的运行星历数据，通过注入站将此信息送回卫星，以便再转送给用户。
* 用户部分
GPS用户接收机通过接收多颗卫星的信号来解算出自身的位置，以实现定位和导航。卫星信号工作在两种频率下，1575.42MHZ和1227.6MHZ。因为每颗卫星的位置和时刻已知，通过测量这些信号的到达时间，用户可以用4颗卫星确定4个导航参数:纬度、精度、高度和时间。GPS用户接收机仅接收数据，因此在同一区域中可有任意数目的用户使用GPS信号。
* GPS卫星信号
GPS卫星信号工作在两种频率下，L1：1575.42MHZ和L2：1227.6MHZ。采用码分多址(CDMA)技术调制导航信息。
被传输的导航信息有两种码型：高精度码（P码）和粗捕获码（C/A码）。高精度捕获码（P 码）：频率为10.23MHZ，在L1和L2波段均使用，禁止提供给民用用户。粗捕获码（C/A码）：频率为1.023MHZ，仅用在L1波段，提供给民用用户使用。
导航信息有实时信息和非实时信息。实时导航信息包括：卫星时间、卫星时间相对GPS时基的差、卫星载频相对偏移、卫星的位置推算历。非实时导航信息包括：卫星的健康状态、卫星时间相对GPS时基的粗矫正数据（称为相位星历）、卫星轨道的参数（称为轨道星历）、GPS 时基相对UTC（USNO）的偏差。
3、GPS C/A码误差来源及服务精度
通过信号接收时间的测量以及卫星所发送的卫星轨道信息和时间，可确定接收机到卫星的距离，由此计算出GPS接收机自身的位置。每颗卫星都发射其识别码、时间和轨道星历表修正值，另外还发送很多其他数据：如状态数据、时钟误差、漂移率等。接收机基本上是通过比较信号被接收到的时间（用户接收机时钟）和卫星发送信号的时间之差来获取到测量卫星（SV）的距离。由于用户接收机的时钟误差相对来说可能相当大，因此接收机到测量卫星的距离被称为“伪距”。GPS C/A码的误差源大多都和这一过程有关，GPS C/A码误差源如表1所示。
表1 GPS C/A码误差源
错误性误差包括用户GPS接收机没有接收到足够多的卫星、用户GPS接收机操作错误、用户GPS接收机软件错误、GPS卫星错误、GPS主控站控制错误、加大的SA干扰等。
从中可以看出，在不发生错误性误差的情况下GPS C/A码的误差源主要是S/A干扰，它将民用用户的定位度精度降低到100米（95%）,定时精度降到340ns（95%）。错误性误差，将导致GPS定位和定时精度大幅度下降至不可用的水平。
2.1.2 GLONASS系统
1、GLONASS的提出和发展
原苏联也有类似于美国GPS的系统，称为全球导航卫星（GLONASS），现由俄罗斯接管。它的提出和GPS一样。可提供连续的全球覆盖。整个系统需要24颗卫星以提供高精度的定位。
星座可用卫星的历史记录如图1所示。
图1 GLONASS 可用卫星的发展过程
现在可用的15颗卫星：6颗是94年发射的，4颗是95年上半年发射的；这10颗卫星设计寿命为3.4年，现在已属于超期服役；2颗是95年年底发射的，3颗是98年底发射的，这5颗卫星属于属于俄罗斯新一代长寿命导航卫星GLONASS-M，设计寿命为5年。
2、GLONASS系统描述
GLONASS系统包括三部分：空间部分、地基部分和用户部分
* GLONASS 系统空间部分
GLONASS 系统空间部分由24颗分布在3个等间隔轨道上的卫星组成。卫星分布可保证全球任何地区，任何时刻都有不少于四颗卫星以供观测。24颗卫星中3颗作为备份，这些卫星位于距地心约25510公里的空中，因此其旋转速率是地球旋速率的一半，轨道周期为11小时15分钟。每个轨道平面上将有8颗卫星，它们将按与赤道成64.8度的相同方向运行，空间间隔约为45 度。
* 地基部分
地基部分由监控站、主站及注入站组成，以保证整个GLONASS正常工作。监控站分别观测卫星，然后把有关信息发送到主控站，主控站计算出卫星十二小时内的运行星历数据，通过注入站将此信息送回卫星，以便再转送给用户。
* 用户部分
GLONASS用户接收机通过接收多颗卫星的信号来解算出自身的位置，以实现定位和导航。卫星信号工作在两种频率下，1602.5625MHZ-1615.5MHZ和1246.4375MHZ-1256.5MHZ。因为每颗卫星的位置和时刻已知，通过测量这些信号的到达时间，用户可以用4颗卫星确定4个导航参数:纬度、精度、高度和时间。GLONASS用户接收机仅接收数据，因此在同一区域中可有任意数目的用户使用GLONASS信号。
* GLONASS卫星信号
GLONASS卫星信号工作在两种频率下，L1：1598.0625MHZ-1615.5MHZ和L2：1242.9375MHZ-1256.5MHZ MHZ。采用频分多址(FDMA)技术调制导航信息。
被传输的导航信息有两种码型：高精度码和标准精度码。高精度码：频率为5.11MHZ的，在L1和L2波段均使用；但仅供军方使用, 禁止提供给民用用户。标准精度码：频率为0.511MHZ，在L1和L2波段均可用，开放给民用用户使用。
导航信息分为两类：实时信息和非实时信息。实时导航信息包括：卫星时间、卫星时间相对GLONASS时基的差、卫星载频相对偏移、卫星的位置推算历。非实时导航信息包括：卫星的健康状态、卫星时间相对GLONASS时基的粗矫正数据（称为相位星历）、卫星轨道的参数（称为轨道星历）、GLONASS时基相对UTC（SU）的偏差。
3、误差来源及服务精度
GLONASS误差来源基本与GPS相同。但是因为GLONASS系统没有施加选择可用性（SA）干扰，GLONASS在不发生错误性误差的情况下，其实时定位精度将达到30米（99.7%），实时定时精度达到100ns（99.7%）；远优于GPS C/A码能提供的服务。当发生错误性误差的情况下，GLONASS定位和定时服务精度将大幅度下降至不可用的水平。错误性误差基本和GPS系统相同，包括：用户接收机没有接收到足够多的卫星、用户接收机操作错误、用户接收机软件错误、GLONASS卫星错误、GLONASS主控站控制错误等。
2.2 GPS与GLONASS卫星导航系统性能比较
2.2.1、GPS和GLONASS的系统对比
GPS和GLONASS卫星导航系统的功能与系统非常相似，如表1所示。
[注1] UTC（USNO）为美国海军天文台守时时钟，因为它参与国际协调时（UTC）的产生，因此被称为UTC（USNO）；
[注2] UTC（SU）为俄罗斯标准研究院的守时时钟，因为它参与国际协调时（UTC）的产生，因此被称为UTC（SU）；
[注3] WGS84为美国GPS系统使用的地球大地水平面参考系；
[注4] PZ90为俄罗斯GLONASS系统使用的地球大地水平面参考系。
2.2.2、GPS和GLONASS系统时基的对比
GPS系统的时基为UTC（USNO），GLONASS系统的时基为UTC（SO），它们相对UTC 的长期相位性能如图1所示。
图1 GPS与GLONASS系统时基性能比较
其中UTC（USNO）和UTC（SU）输出相对UTC绝对相差570天的长期性能曲线。从图1可以看出，GPS时基和GLONASS时基是均同步于UTC的。GPS时基相对UTC的天平均绝对相差为(-50ns,+50ns)；GLONASS时基相对UTC的天平均绝对相差为（0，250ns）。G PS时基的天平均绝对相差性能要略优于GLONASS时基。
2.3 双系统卫星定时信号的测试研究
2.3.1、GPS/GLONASS双系统卫星定时信号的工作原理
GPS/GLONASS双系统卫星定时信号是指同时或单独跟踪GPS卫星和GLONASS卫星，向外提供跟踪UTC的定时输出信号。其工作原理主要有两种：四维定位技术和位置保持技术。
1、四维定位技术
用户接收机具有未知的四维位置（X，Y，Z，T），通过同时接收到四颗可用的GPS卫星或GLONASS卫星或其混合卫星，因为每颗卫星的四维位置已知，通过测量卫星信号的到达时间可以和每颗卫星建立一个四维方程，共建立四个四维方程，解算这个四维方程组，即可得出用户接收机的四维位置。解算出的T是锁定于卫星时基的，T用于控制用户接收机的定时输出。若接收到四颗以上的卫星，则具有一定的容错性和提供改善的精度。移动用户必须使用四维定位技术才能得到时间服务。
2、位置保持技术
用户接收机具有已知的三维位置（X，Y，Z），通过接收到任何一颗可用的GPS卫星或GLONASS卫星，因为每颗卫星的四维位置已知，通过测量卫星信号的到达时间则可与该颗卫星建立一个一维方程，解算这个方程，即可得出用户接收机的时间T。解算出的T是锁定于卫星时基的，用于控制用户接收机的定时输出。若接收到一颗以上的卫星，则具有一定的容错性和提供改善的精度。用户的已知位置，可以由用户输入，也可以由接收机开机一段时间内自动计算得出。位置保持技术仅用于向固定位置的用户提供时间服务。
2.3.2、GPS/GLONASS 双系统民用OEM板的定时性能测试
1、测试系统及环境
1）测试仪表
参考源：HP5071A 铯钟仪表
精密TIE测试仪：HP E1725
2）被测OEM板
A产品：位置保持技术
B产品：四维定位技术
3）接收机天线为固定位置，位置为：{北纬34d45m08.891s，东经113d37m05.090s，海拔+105.9430m，W84}。接收机天线阻挡环境为：水平50度以上阻挡角范围为100度。
4）可视卫星环境
GLONASS系统可视卫星一个月内变化数量为0-8颗，0颗最长连续持续时间为60分钟；GPS系统可视卫星在一个月内变化数量为4-12颗。
5）以上每项测试均进行了七天以上，因每天结果基本一致，图1仅给出了部分测试结果。6）测试时间：1999年6月-8月。
图1 GPS和GLONASS可视卫星数量
2、测试数据
A产品具有四维定位模式和位置保持模式。模式选择可以通过软件设置。位置保持模式下支持开机自动计算位置功能和人工输入位置功能。同时A产品1PPS定时输出信号通过软件可以设置跟踪的时基：GPS或GLONASS。本测试仅对A产品位置保持模式下的1PPS定时输出信号进行测试。
B产品仅具有四维定位模式。其跟踪模式可以选择GPS跟踪模式、GLONASS跟踪模式和混合跟踪方式。GPS跟踪模式是指仅跟踪GPS卫星，GLONASS跟踪模式是指仅跟踪GLONASS 卫星，混合跟踪模式是指同时跟踪GPS和GLONASS卫星。
测试数据见下：
1）A产品位置保持模式下跟踪GLONASS时基定时输出性能如图2所示。
图2 A产品跟踪GLONASS时基定时输出性能（保持模式）
2）A产品位置保持模式下跟踪GPS时基定时输出性能如图3所示。
图3 A产品跟踪GPS时基定时输出性能（保持模式）3）B产品GLONASS模式和GPS模式下定时输出性能如图4所示。
图4 B产品GLONASS模式和GPS模式下定时输出性能4）B产品混合模式下定时输出性能如图5所示。
图5 B产品混合模式下定时输出性能
3、测试数据分析和比较
1）A产品处于位置保持模式下跟踪GLONASS时基的1PPS输出性能优良。因为接收机观测到的GLONASS可视卫星几乎总是不小于一颗，概率为99%，只要有一颗可用的可视卫星，其就能提供性能优良的1PPS定时输出信号：24小时TIE变化小于80ns，1小时TIE变化小于40ns。
2）A产品处于位置保持模式下跟踪GPS时基的1PPS输出性能优良。因为接收机观测到的GPS可视卫星总是不小于一颗，概率为100%，只要有一颗可用的可视卫星中，其就能提供性能优良的1PPS定时输出信号：24小时TIE变化小于350ns，1小时TIE变化小于350ns。
3）B产品不具有位置保持功能，其处于GLONASS跟踪模式下的1PPS定时输出性能有严重的劣化。因为接收机经常观测不到四颗GLONASS可视卫星，观测不到4颗卫星的概率大于60%，而造成其输出1PPS信号存在大量达US量级的相位突变，相跳持续时间达若干小时。
4）B产品不具有位置保持功能，其处于GPS跟踪模式下的1PPS定时输出性能优良。因为接收机观测到的GPS可视卫星总是不小于四颗，概率为100%，其能够不间断提供优良的1PPS 定时输出信号：24小时TIE变化小于350ns，1小时TIE变化小于350ns。
5）B产品不具有位置保持功能，其处于混合跟踪模式下的1PPS定时输出性能优良。因为接收机观测到的GPS和GLONASS可视卫星总是不小于四颗，概率为100%，其能够不间断提供优良的1PPS定时输出信号：24小时MTIE变化小于350ns，1小时MTIE变化小于350ns。
6）位置保持技术，极大地提高了双系统产品单独跟踪GLONASS系统提供满足标准定时服务的可用概率。
2.4 双系统卫星定时基准源的分析和结论
1、双系统卫星定时基准时钟源的实用意义主要包括以下两个方面
双系统卫星定时基准时钟源的实用意义：
* 在双系统工作条件下，提供更优良的功能和性能；
* 提供卫星导航系统冗余性。当任一系统不可用时，依然可以提供满足一级时钟要求的定时输出信号。
1.1 在双系统工作条件下，提供更优良的功能和性能
使用双系统卫星定时接收机，将有效增加卫星的数量。当前GPS卫星24颗、GLONASS 卫星15颗，共计39颗。
1）降低双系统卫星定时基准时钟源对天线阻挡环境的要求。对于不具有位置保持模式的双系统设备来讲，只要能同时看到四颗或五颗可用卫星，就可以提供满足标准定时服务要求的定时输出；对于具有位置保持模式的双系统设备来讲，只要能看到一颗可用卫星，就可以提供满足标准定时服务要求的定时输出。这将极大地降低双系统设备对天线阻挡的要求；使得双系统卫星定时基准时钟源即使在极其恶劣的阻挡环境下，依然可以长期正常工作。
2）提高双系统卫星定时基准时钟源的完好性。因为可视卫星数量的增加，特别是GLONASS 卫星定时信号具有更好的短期性能，采用接收机自主完善性监测算法（RAIM），可以更及时的将故障卫星从可用卫星中隔离出来，从而避免故障卫星对设备定时输出的影响，提高双系统卫星定时基准时钟源的完好性。
3）提供性能更优良的定时输出信号。因为民用GLONASS卫星定时信号（一天内80ns起伏、1小时内40ns起伏）比民用GPS卫星定时信号（一天内350ns起伏、1小时350ns起伏）具有更优良的性能，双系统卫星定时基准源可以提供更优良的定时输出信号。
1.2 提供系统冗余性
双系统卫星定时基准时钟源具有系统冗余性，当任一系统不可用时，依然可以提供满足一级时钟要求的定时输出；从而避免了对任一单一卫星导航系统的过分依赖性。
2、双系统卫星定时基准源提供的性能
-360由于GPS系统产品广泛范围和大量的使用，当GPS系统正常时，单独跟踪GPS时，双系统卫星定时基准源，无论其采用四维定位技术或位置保持技术，均可以保证长期不间断提供满足一级时钟源要求的定时输出和已经经过长期时间考验过的。测试数据也验证了以上结论。
但是，在GLONASS系统正常的条件下，单独跟踪GLONASS系统时，双系统卫星定时基准源定时输出的性能能达到什么程度呢？
在GLONASS系统当前可用卫星15颗和视野阻挡100度的实际情况下，具有位置保持模式的双系统卫星OEM板可以在99%的时间内提供GLONASS系统承诺的标准授时服务；采用这种OEM板的双系统卫星定时基准源采用一定的跟踪技术，单独跟踪GLONASS系统完全可以长期不间断的提供满足一级时钟源要求的定时输出信号，可用概率为100%。特别是双系统卫星定时基准源内部时钟如果具有更优良的保持性能，即使GLONASS星座的可用卫星数量进一步减少和更严重的阻挡环境，也依然可以长期不间断提供一级时钟源的定时输出信号。
在GLONASS系统当前可用卫星15颗和视野阻挡100度的实际情况下，采用四维定位技术工作的双系统卫星OEM板在40%的时间内提供满足GLONASS系统承诺的标准授时服务；在60%的时间内不能提供GLONASS系统承诺的标准授时服务：此时定时性能严重劣化，TIE起伏达2us,持续时间达若干小时。采用这种OEM板的双系统卫星定时基准源即使采用具有优良保持性能的RB钟来跟踪，其单独跟踪GLONASS系统长期不间断的提供满足一级时钟源要求的定时输出信号的能力，依然受到很大限制；特别是在卫星可能更少或视野阻挡更严重的情况下。
3、双系统卫星定时基准源可行性结论
* 具有位置保持模式的双系统卫星定时基准源技术上是完全可行的。
1）具有系统冗余性（摆脱对任一单一系统的过分依赖性），具有更高的系统安全可靠性；
2）双系统跟踪条件下，因增加了可视卫星的数量而具有更强的可用性和视野阻挡性能；
3）采用位置保持技术，进一步极大地增强了双系统卫星定时基准源的可用性；特别是有效地保证了在实际情况下（指GLONASS卫星数量不足并且有严重视野阻挡），单独跟踪GLONASS 系统时长期不间断的提供满足一级时钟要求的定时输出信号的能力；
4）具有比单GPS系统卫星定时基准更优良的定时性能。
* 不具有位置保持模式的双系统卫星定时基准时钟源设备技术上是基本可行的，但存在一个较大的技术难点。
1）具有系统冗余性（摆脱对任一单一系统的过分依赖性），具有更高的系统安全可靠性；
2）双系统跟踪条件下，因增加了可视卫星的数量而具有更强的可用性和视野阻挡性能；
3）不具有位置保持模式，很难有效保证实际情况下（指GLONASS卫星数量不足并且有严重视野阻挡）单独跟踪GLONASS系统时长期不间断的提供满足一级时钟要求的定时输出信号。2.5 华为BITS产品中双星技术的应用特点
我国同步网的组织规划中，除了布设少量铯钟组（PRC）外，绝大多数是采用铷原子钟+GPS 构成的地区基准钟（LPR）作为一级基准钟，通过铷原子钟中短期性能和GPS长期性能的结合，达到G.811一级基准钟指标，大大降低了建设费用，从而得到广泛应用。鉴于同步网所处的重要地位，其安全性和可靠性是数字同步网规划组织中不容忽视的重要问题。LPR在可靠性、安全性和稳定性上毕竟无法与PRC相比，往往需要辅助多路地面定时链路来提高其可靠性，但是距离过长的地面链路会增加基准参考源的漂移，因此最好的办法是充分利用空中卫星定时信号源。处于政治和经济垄断地蝊坏目悸牵 拦 髡 銰PS管理政策，排挤其他竞争对手如海事卫星和俄罗斯卫星，使世界范围内的商业用户使用并依赖GPS。考虑到数字同步网可靠性对于通信等行业的必要性与紧迫性，双星定时已成为BITS产品发展的新热点，它既不需要PRC那样大的投资和维护，却同时拥有与PRC一样的安全性和可靠性。
华为在LPR研究经验的基础上对双星定时进行了深入研究，二者的根本区别在于从利用美国GPS的卫星定时转向利用俄罗斯GLONASS卫星定时，而对定时信号的过滤大同小异。目前能全部掌握和利用GLONASS卫星的厂家屈指可数，其接收卡的种类相当有限，因此最初的双
时间同步系统的要求
4.3.12时间同步系统的要求 4.3.12.1总的要求 4.3.12.1.1 时间同步系统的构成 1）时间同步系统由一级主时钟和时钟扩展装置组成。 2）一级主时钟用于接收卫星或上游时间基准信号，并为各时间扩展装置提供时间信号。3）一级主时钟与时钟扩展装置均配置时间保持单元，保证在输入信号中断的情况下，依然不间断地提供高精度的输出信号。 4.3.12.1.2时间同步系统的布置 根据本期工程情况，将配置1面主时钟装置屏和2面时钟扩展装置屏。主时钟本体装置屏安装在集控楼内，主时钟屏配置的2台主时钟为整个时间同步系统提供2路冗余的时间基准信号输出。机组保护室和网络继电器室各设1面时钟扩展装置屏，主时钟装置与时钟扩展装置之间采用光纤连接。时间同步系统天线安装在集控楼楼顶上。 4.3.12.1.3时间同步系统的运行条件 1）电源要求 同步时钟装置（一级主时钟和二级扩展）采用两路AC220V电源供电，投标方应配置双电源自动切换装置（美国ASCO 7000系列产品）实现双电源自动切换。 2）工作环境 工作温度： -10～+55℃ 贮存温度: -40～+55℃ 湿度： 5%~95%（不结露）。 所有设备均可放置在无屏蔽、无防静电措施的机房内。 4.3.12.1.4 时间同步系统的电磁兼容性 时间同步系统在集控楼的电磁场环境下能正常工作，符合“GB/T13926-1992 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性”中有关规定的要求，并达到Ш级及以上标准。 4.3.12.2功能要求 4.3.12.2.1 时间同步系统配置的主时钟及时间同步信号扩展装置对厂内DCS、SIS、电气控制装置及其他需要时钟同步的设备进行时间同步，并应能提供满足这些设备需要的各种时间同步信号及接口(含接口装置、通讯电缆等设备)。 4.3.12.2.2时间同步系统两台主时钟的时间信号接收单元应能独立接收GPS卫星和我国北斗卫星发送的无线时间信号作为主外部时间基准信号。当某一主时钟的时间接收单元发生故
IEEE1588精密时钟同步协议测试技术
1引言 以太网技术由于其开放性好、价格低廉和使用方便等特点，已经广泛应用于电信级别的网络中，以太网的数据传输速度也从早期的10M提高到100M，GE，10GE。40GE，100GE正式产品也将于2009年推出。 以太网技术是“即插即用”的，也就是将以太网终端接到IP网络上就可以随时使用其提供的业务。但是，只有“同步的”的IP网络才是一个真正的电信级网络，才能够为IP网络传送各种实时业务与数据业务的多重播放业务提供保障。目前，电信级网络对时间同步要求十分严格，对于一个全国范围的IP网络来说，骨干网络时延一般要求控制在50ms之内，现行的互联网网络时间协议NTP （NetworkTimeProtocol），简单网络时间协议SNTP（SimpleNetwork Time Protocol）等不能达到所要求的同步精度或收敛速度。基于以太网的时分复用通道仿真技术（TDM over Ethernet）作为一种过渡技术，具有一定的以太网时钟同步概念，可以部分解决现有终端设备用于以太网的无缝连接问题。IEEE 1588标准则特别适合于以太网，可以在一个地域分散的IP网络中实现微秒级高精度的时钟同步。本文重点介绍IEEE 1588技术及其测试实现。 2IEEE1588PTP介绍 IEEE1588PTP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（IEEE1588Precision 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。 IEEE1588将整个网络内的时钟分为两种，即普通时钟（OrdinaryClock，OC）和边界时钟（BoundaryClock，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。
硬盘录像机服务器时间同步方法
PC、硬盘录像机时间同步设置 一．原理：利用NTP服务实现。NTP服务器【Network Time Protocol（NTP）】是用来使计算机时间同步化的一种协议，它可以使计算机对其服务器或时钟源（如石英钟，GPS 等等)做同步化，它可以提供高精准度的时间校正（LAN上与标准间差小于1毫秒，W AN 上几十毫秒），且可介由加密确认的方式来防止恶毒的协议攻击。 二．如何使局域网内的电脑时钟同步 首先要在互联网上寻找一台或几台专门提供时间服务的电脑（以下称为“主时间服务器”），在百度和Google里搜索一下，时间服务器还是很多的，笔者推荐pool．ntp．org这个地址。其次设置局域网时钟服务器。选择单位中能上外网的一台电脑，让它与主时间服务器同步，然后把它设为局域网内部的时间服务器（以下称为时间服务器），以后局域网内所有电脑依它为准进行时间校对。 最后设置客户端。如果客户机为win2000、XP或Linux系统，不需要安装任何软件。如客户机为Win98系统时要根据时间服务器类型的不同而区别对待：如果时间服务器选用SNTP协议进行时钟同步，则Win98机上需安装一个sntp客户端软件，如时间服务器由Windows电脑通过netbios协议提供，则Win98上也不需要安装任何软件。 三．如何设置时间服务器 以下分Win2000、XP分别介绍，而且只介绍sntp服务的架设。 1．Windows2000、XP做时间服务器 第一步：指定主时间服务器。在DOS里输入“net time /setsntp：pool．ntp．org”，这里我们指定pool．ntp．org是主时间服务器。 第二步：与主时间服务器同步。先关闭windows time服务，再开启该服务。在DOS里输入“net stop w32time”、“net start w32time”。 第三步：设置电脑的Windows time服务的启动方式为自动，在“管理工具”的“服务”界面下完成（xp系统默认是自动）。 注意：这台windows主机不能加入任何域，否则无法启动windows time服务。此时，这台windows电脑已经是互联上主时间服务器的客户了，以后每次电脑启动时，都会自动与主时间服务器校对时间。如果网络不通，电脑也会过45分钟后再次自动校对时间。需要提醒的是电脑的时钟与标准时间误差不能超过12个小时，否则不能自动校对，只有手动校正了。
时钟同步系统施工方案
时钟同步系统施工方案
施工方案审批表 审核单位：审核意见：审核人： 日期：监理单位：监理意见：监理人： 日期：批准单位：审批意见：审批人： 日期：
目录 一、施工方案综述............................................................................................... - 3 - 二、工程概况及特点........................................................................................... - 4 - 三、施工步骤....................................................................................................... - 5 - 四、风险分析..................................................................................................... - 14 - 五、生产安全及文明施工................................................................................. - 14 - 一、施工方案综述 根据中韩（武汉）石油化工有限公司PLC系统的改造技术要求和我公司对改造要求的理解来编制施工方案。
GPS时钟同步装置K用户手册(C型D型)
一、概述 随着计算机网络的迅猛发展，网络应用已经非常普遍，如电力、金融、通信、交通、广电、安防、石化、冶金、水利、国防、医疗、教育、政府机关、IT等领域的网络系统需要在大范围保持计算机的时间同步和时间准确，因此有一个好的标准时间校时器是非常必要的。为了适应这些领域对于时间越来越精密的要求，锐呈公司精心设计、自主研发了K系列NTP网络时间服务器。该装置以美国全球定位系统（GPS）为时间基准，内嵌国际流行的NTP-SERVER服务，以NTP/SNTP协议同步网络中的所有计算机、控制器等设备，实现网络授时。 K806卫星同步时钟-C型、D型（GPS时间服务器、NTP时间服务器、时间服务器、GPS 网络同步时钟、网络时钟、GPS网络时间服务器、NTP网络时间服务器）采用SMT表面贴装技术生产，以高速芯片进行控制，无硬盘和风扇设计，精度高、稳定性好、功能强、无积累误差、不受地域气候等环境条件限制、性价比高、操作简单、全自动智能化运行，免操作维护，适合无人值守。该产品可以为计算机网络、计算机应用系统、流程控制管理系统、电子商务系统、网上B2B系统以及数据库的保存维护等系统提供精密的标准时间信号和时间戳服务。 二、安全须知 1．使用本装置之前，请您仔细阅读用户手册和装置随带的其它用户说明。 2．非专业人员请勿随意打开机箱，不能改动任何跳线设置，以免影响装置正常工作。3．避免金属线头（丝）或其它金属物落入机箱内，以防止短路或其它故障的发生。4．装置运行过程中，非专业人员不可随意按动装置前面板的按键。 5．装置使用之前，请将装置后面板上的接地端可靠接地。 6．在接电源之前，请确认装置后面板和用户手册上的电源要求，按要求接入电源。7．不同类型的对时信号输出的信号电压、电流幅值不同，在将信号接入被对时设备前请确认所接对时信号类型是否正确，以免损坏被对时设备接口。 三、装置的特点 1．精度高，同步快。
时钟同步技术概述
作为数字通信网的基础支撑技术，时钟同步技术的发展演进始终受到通信网技术发展的驱动。在网络方面，通信网从模拟发展到数字，从TDM网络为主发展到以分组网络为主；在业务方面，从以TDM话音业务为主发展到以分组业务为主的多业务模式，从固定话音业务为主发展到以固定和移动话音业务并重，从窄带业务发展到宽带业务等等。在与同步网相关性非常紧密的传输技术方面，从同轴传输发展到PDH，SDH，WDM和DWDM，以及最新的OTN和PTN技术。随着通信新业务和新技术的不断发展，其同步要求越来越高，包括钟源、锁相环等基本时钟技术经历了多次更新换代，同步技术也在不断地推陈出新，时间同步技术更是当前业界关注的焦点。 2、时钟技术发展历程 时钟同步涉及的最基本技术包括钟源技术和锁相环技术，随着应 用需求的不断提高，技术、工艺的不断改进，钟源技术和锁相环 技术也得到了快速的演进和发展。 (1) 钟源技术
时钟振荡器是所有数字通信设备的基本部件，按照应用时间的先后，钟源技术可分为普通晶体钟、具有恒温槽的高稳晶振、原子钟、芯片级原子钟。 一般晶体振荡器精度在nE-5~nE-7之间，由于具有价格便宜、尺寸小、功耗低等诸多优点，晶体振荡器在各个行业和领域中得到广泛应用。然而，普通晶体钟一般受环境温度影响非常大，因此，后来出现了具有恒温槽的晶体钟，甚至具有双恒温槽的高稳晶体钟，其性能得到很大改善。随着通信技术的不断发展，对时钟精度和稳定性提出了更高的要求，晶体钟源已经难以满足要求，原子钟技术开始得到应用，铷钟和铯钟是其中最有代表性的原子钟。一般来说，铷钟的精度能达到或优于nE-10的量级，而铯钟则能达到或优于1E-12的量级。 然而，由于尺寸大、功耗高、寿命短，限制了原子钟在一些领域的应用，芯片级原子钟有望解决这个难题。目前民用的芯片级原子钟基本上处于试验阶段，其尺寸只有立方厘米量级，耗电只有百毫瓦量级，不消耗原子，延长了使用寿命，时钟精度在nE-10量级以上，具有很好的稳定性。芯片级原子钟将在通信、交通、电力、金融、国防、航空航天以及精密测量等领域有着广泛的应用前景。 (2) 锁相环技术 锁相环技术是一种使输出信号在频率和相位上与输入信号同步的电路技术，即当系统利用锁相环技术进入锁定状态或同步状态后，系统的震荡器输出信号与输入信号之间相差为零，或者保持为常数。锁相环路技术是时钟同步的核心技术，它经历了模拟锁相环
FPGA的时钟频率同步原理研究与设计实现
FPGA的时钟频率同步原理研究与设计实现 引言 网络化运动控制是未来运动控制的发展趋势，随着高速加工技术的发展，对网络节点间的时间同步精度提出了更高的要求。如造纸机械，运行速度为1 500～1 800m／min，同步运行的电机之间1μs的时间同步误差将造成30 μm的运动误差。高速加工中心中加工速度为120 m／min 时，伺服电机之间1μs的时间同步误差，将造成2 μm的加工误差，影响了加工精度的提高。 分布式网络中节点的时钟通常是采用晶振+计数器的方式来实现，由于 晶振本身的精度以及稳定性问题，造成了时间运行的误差。时钟同步通常是选 定一个节点时钟作为主时钟，其他节点时钟作为从时钟。主节点周期性地通过 报文将主时钟时间发送给从节点，从节点接收到报文后，以主时钟为基准进行 延迟补偿，然后将计算出的新时钟值赋给从时钟。这种同步方法造成了从时钟 计数值的不连续，即会出现重复(从时钟晶振频率快于主时钟)或跳跃(从时钟晶 振频率慢于主时钟)，而且这种方法并没有从根本上解决时钟频率的不同步问题，因此要进一步提高同步精度很困难。本文研究了一种可对频率进行动态调整的 时钟，通过对时钟频率的动态修正，实现主从时钟频率的同步，进而实现时间 同步。 1 时钟同步原理 要实现两个时钟的同步，一是时钟的计数值要相同，二是计数增长速率 要相同。如图1 所示，设主时钟的频率为f，从时钟频率在Nn-1 到Nn 时间段 为fn-1，在Nn 到Nn+1 为fn，SyncDelay 为同步报文从主站到从站的延迟时间，可以通过延时测量帧采用往返法测量得到，从时钟要在Nn+1 时刻达到与主时 钟相等，那么有：
NTP服务时间同步设置
一、市局集中端服务器上搭建NTP服务的服务端 1、在市局集中端服务器上，通过开始菜单，输入regedit命令后打开注册表设定画面。 2、修改以下选项的键值 HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\W32Time\TimeProviders\ NtpServer内的「Enabled」设定为1，打开NTP服务器功能
3、修改以下键值 HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\W32Time\Config\ AnnounceFlags设定为5,该设定强制主机将它自身宣布为可靠的时间源，从而使用内置的互补金属氧化物半导体(CMOS) 时钟。 4、在dos命令行执行以下命令，确保以上修改起作用 net stop w32time net start w32time 那么为了避免服务器和internet上的ntp同步，最好追加以下配置： HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\W32Time\TimeProviders\
NtpClient的「enable」设定为0 以防止作为客户端自动同步外界的时间服务 二、硬盘录像机设置NTP服务的客户端 （注：只有新版型号的硬盘录像机才有NTP的功能） 1、在市局服务器IE浏览器地址栏输入硬盘录像机IP地址，进入到登陆界面，输入用户名：admin 密码：12345 端口号：8000 登陆后选择菜单“配置”， 2、在“配置”页面左边选择“远程配置”，出来“远程参数配置”页面，在“远程参数配置”页面里选择“网络参数”→“NTP设置”，“启用NTP”打上钩，“服务器地址”统一为市局集中端服务器地址，“NTP端口号”为123，校时间隔：4320（统一设置为三天，这里的单位是分钟），选择时区： ，点儿“保存”按钮。
电力时钟同步系统解决方案
电力GPS时钟同步系统解决方案 北京创想京典科技发展有限公司 科 技 领先铸就最佳
什么是时间？ 时间是一个较为抽象的概念，爱因斯坦在相对论中提出：不能把时间、空间、物质三者分开解释，"时"是对物质运动过程的描述，"间"是指人为的划分。时间是思维对物质运动过程的分割、划分。 在相对论中，时间与空间一起组成四维时空，构成宇宙的基本结构。时间与空间都不是绝对的，观察者在不同的相对速度或不同时空结构的测量点，所测量到时间的流逝是不同的。广义相对论预测质量产生的重力场将造成扭曲的时空结构，并且在大质量（例如：黑洞）附近的时钟之时间流逝比在距离大质量较远的地方的时钟之时间流逝要慢。现有的仪器已经证实了这些相对论关于时间所做精确的预测，并且其成果已经应用于全球定位系统。另外，狭义相对论中有“时间膨胀”效应：在观察者看来，一个具有相对运动的时钟之时间流逝比自己参考系的（静止的）时钟之时间流逝慢。 就今天的物理理论来说时间是连续的，不间断的，也没有量子特性。但一些至今还没有被证实的，试图将相对论与量子力学结合起来的理论，如量子重力理论，弦理论，M理论，预言时间是间断的，有量子特性的。一些理论猜测普朗克时间可能是时间的最小单位。
什么是时间？ 根据斯蒂芬·威廉·霍金（Stephen William Hawking）所解出广义相对论中的爱因斯坦方程式，显示宇宙的时间是有一个起始点，由大霹雳（或称大爆炸）开始的，在此之前的时间是毫无意义的。而物质与时空必须一起并存，没有物质存在，时间也无意义。
卫星时钟系统为什么含有精确的时间信息？ 地球本身是一个不规则的圆，加上地球自转和公转的误差，如果仅仅依靠经度、纬度、海拔高度三个参数来定位的偏差会很大，所以 引入了一个时间参数，每个卫星都内置了一个高稳定度的原子钟！
GPS时钟系统(GPS同步时钟)技术方案(1)
GPS 时钟系统(GPS 同步时钟技术方案 技术分类:通信 | 2010-11-08 维库 在电力系统、 CDMA2000、 DVB 、 DMB 等系统中 , 高精度的 GPS 时钟系统(GPS 同步时钟对维持系统正常运转有至关重要的意义。 那如何利用 GPS OEM来进行二次开发 , 产生高精度时钟发生器是一个研究的热点问题。如在 DVB-T 单频网 (SFN中 , 对于时间同步的要求 , 同步精度达到几十个 ns, 对于这样高精度高稳定性的系统 , 如何进行商业级设计 ? 一、引言 在电力系统的许多领域,诸如时间顺序记录、继电保护、故障测距、电能计费、实时信息采集等等都需要有一个统一的、高精度的时间基准。利用 GPS 卫星信号进行对时是常用的方法之一。 目前, 市场上各种类型的 GPS-OEM 板很多, 价格适中, 具有实用化的条件。利用 GPS-OEM 板进行二次开发,可以精确获得 GPS 时间信息的 GPS时钟系统 (GPS 同步时钟。本文就是以加拿大马可尼公司生产的 SUPERSTAR GPS OEM板为例介绍如何开发应用于电力系统的的 GPS 时钟系统(GPS 同步时钟。 二、 GPS 授时模块 GPS 时钟系统 (GPS 同步时钟采用 SUPERSTAR GPS OEM 板作为 GPS 接受模块, SUPERSTAR GPS OEM 板为并行 12跟踪通道,全视野 GPS 接受模块。 OEM 板具有可充电锂电池。 L1频率为 1575.42MHz ,提供伪距及载波相位观测值的输出和 1PPS (1 PULSE PER SECOND脉冲输出。 OEM 板提供两个输入输出串行口,一个用作主通信口,可通过此串行口对 OEM 板进行设置,也可从此串口读取国际标准时间、日期、所处方位等信息。另一个串行口用于 RTCM 格式的差分数据的输出,当无差分信号或仅用于 GPS 授时,此串行口可不用。 1PPS 脉冲是标准的 TTL 逻辑
传输系统中的时钟同步技术
传输系统中的时钟同步技术同步模块是每个系统的心脏，它为系统中的其他每个模块馈送正确的时钟信号。因此需要对同步模块的设计和实现给予特别关注。本文对影响系统设计的时钟特性进行了考察，并对信号恶化的原因进行了评估。本文还分析了同步恶化的影响，并对标准化组织为确保传输质量和各种传输设备的互操作性而制定的标准要求进行了探讨。摘要：网络同步和时钟产生是高速传输系统设计的重要方面。为了通过降低发射和接收错误来提高网络效率，必须使系统的各个阶段都要使用的时钟的质量保持特定的等级。网络标准定义同步网络的体系结构及其在标准接口上的预期性能，以保证传输质量和传输设备的无缝集成。有大量的同步问题，系统设计人员在建立系统体系结构时必须十分清楚。本文论述了时钟恶化的各种来源，如抖动和漂移。本文还讨论了传输系统中时钟恶化的原因和影响，并分析了标准要求，提出了各种实现技巧。基本概念：抖动和漂移抖动的一般定义可以是“一个事件对其理想出现的短暂偏离”。在数字传输系统中，抖动被定义为数字信号的重要时刻在时间上偏离其理想位置的短暂变动。重要时刻可以是一个周期为 T1 的位流的最佳采样时刻。虽然希望各个位在 T 的整数倍位置出现，但实际上会有所不同。这种脉冲位置调制被认为是一种抖动。这也被称为数字信号的相位噪声。在下图中，实际信号边沿在理想信号边沿附近作周期性移动，演示了周期性抖动的概念。图 1.抖动示意抖动，不同于相位噪声，它以单位间隔 (UI) 为单位来表示。一个单位间隔相当于一个信号周期 (T)，等于 360 度。假设事件为 E，第 n 次出现表示为 tE[n] 。则瞬时抖动可以表示为：一组包括 N 个抖动测量的峰到峰抖动值使用最小和最大瞬时抖动测量计算如下：漂移是低频抖动。两者之间的典型划分点为 10 Hz。抖动和漂移所导致的影响会显现在传输系统的不同但特定的区域。抖动类型根据产生原因，抖动可分成两种主要类型：随机抖动和确定性抖动。随机抖动，正如其名，是不可预测的，由随机的噪声影响如热噪声等引起。随机抖动通常发生在数字信号的边沿转换期间，造成随机的区间交叉。毫无疑问，随机抖动具有高斯概率密度函数 (PDF)，由其均值 (μ) 和均方根值 (rms) (σ) 决定。由于高斯函数的尾在均值的两侧无限延伸，瞬时抖动和峰到峰抖动可以是无限值。因此随机抖动通常采用其均方根值来表示和测量。图 2.以高斯概率密度函数表示的随机抖动对抖动余量来讲，峰到峰抖动比均方根抖动更为有用，因此需要把随机抖动的均方根值转换成峰到峰值。为将均方根抖动转换成峰到峰抖动，定义了随机抖动高斯函数的任意极限 (arbitrary limit)。误码率 (BER) 是这种转换中的一个有用参数，其假设高斯函数中的瞬时抖动一旦落在其强制极限之外即出现误码。通过下面两个公式，就可以得到均方根抖动到峰到峰抖动的换算。 3[!--empirenews.page--] 由公式可得到下表，表中峰到峰抖动对应不同的 BER 值。确定性抖动是有界的，因此可以预测，且具有确定的幅度极限。考虑集成电路 (IC) 系统，有大量的工艺、器件和系统级因素将会影响确定性抖动。占空比失真 (DCD) 和脉冲宽度失真(PWD) 会造成数字信号的失真，使过零区间偏离理想位置，向上或向下移动。这些失真通常是由信号的上升沿和下降沿之间时序不同而造成。如果非平衡系统中存在地电位漂移、差分输入之间存在电压偏移、信号的上升和下降时间出现变化等，也可能造成这种失真。图 3，总抖动的双模表示数据相关抖动 (DDJ) 和符号间干扰 (ISI) 致使信号具有不同的过零区间电平，导致每种唯一的位型出现不同的信号转换。这也称为模式相关抖动 (PDJ)。信号路径的低频截止点和高频带宽将影响 DDJ。当信号路径的带宽可与信号的带宽进行比较时，位就会延伸到相邻位时间内，造成符号间干扰 (ISI)。低频截止点会使低频器件的信号出现失真，而系统的高频带宽限制将使高频器件性能下降。7 正弦抖动以正弦模式调制信号边沿。这可能是由于供给整个系统的电源或者甚至系统中的其他振荡造成。接地反弹和其他电源变动也可能造成正弦抖动。正弦抖动广泛用于抖动环境的测试和仿真。不相关抖动可能由电源噪声或串扰和其他电磁干扰造成。考虑抖动对数字信号的影响时，需要将整个确定性抖动和随机抖动考虑在内。确定性抖动和随机抖动的总计结果将产生另外一种概率分布
GPS时钟同步原理简介
GPS时钟同步原理 1.有关时间的一些基本概念 时间（周期）与频率 互为倒数关系，两者密不可分，时间标准的基础是频率标准，所以有人把晶体振荡器叫‘时基振荡器’。钟是由频标加上分频电路和钟面显示装置构成的。 四种实用的时间频率标准源（简称钟） ◆晶体钟 ◆铷原子钟 ◆氢原子钟 ◆铯原子钟 常用的时间坐标系 时间的概念包含时刻（点）和时间间隔（段）。时系（时间坐标系）是由时间起点和时间尺度单位--秒定义（又分地球秒与原子秒）所构成。常用的时间坐标系： ◆世界时（UT） ◆地方时 ◆原子时（AT） ◆协调世界时（UTC） ◆ GPS时 定时、时间同步与守时
◆定时：是指根据参考时间标准对本地钟进行校准的过程）；授时（指采用适当的手段 发播标准时间的过程）； ◆时间同步：是指在母钟与子钟之间时间一致的过程，又称时间统一或简称时统）； ◆守时：是指将本地钟已校准的标准时间保持下去的过程，国内外守时中心一般都采 用由多台铯原子钟和氢原子钟组成的守时钟组来进行守时，守时钟组钟长期运行性能表现最好的一台被定主钟（MC）。 2.GPS时间是怎样建立的 为了得到精密的GPS时间，使它的准确度达到<100ns（相对于UTC（USNO/MC））： ◆每个GPS卫星上都装有铯子钟作星载钟； ◆ GPS全部卫星与地面测控站构成一个闭环的自动修正系统； ◆采用UTC（USNO/MC）为参考基准。 3.GPS定位、定时和校频的原理 GPS定位原理 是基于精确测定GPS信号的传输时延（Δt），以得到GPS卫星到用户间的距离（R）R=C×Δt ----------------------- [1]（式中C为光速）同时捕获4颗GPS卫星，解算4个联立方程，可给出用户实时时刻（t）和对应的位置参数（x、y、z）共4个参数。R={（Xs- Xu）2+（Ys-Yu）2+（Zs-Zu）}1/2 ---- [2]（式中Xs、Ys、Zs为卫星的位置参数；Xu、Yu、Zu为用户的的位置参数）。 GPS定时原理 基于在用户端精确测定和扣除GPS时间信号的传输时延（Δt），以达到对本地钟的定时与校准。GPS定时准确度取决于信号发射端、信号在传输过程中和接收端所引入的误差，主要误差有：
时间同步服务器设置
默认情况下，服务器Windows2003 Server是作为时间同步客户端的。你可以双击系统时间，在“Internet时间”属性页里有时间同步的设置，显然系统默认是作为客户端的。所以，必须通过修改设置，使系统作为时间同步的服务端。 1，修改注册表以下项的键值 HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\W32Time\TimeProviders\NtpServer 内的“Enabled”设置为“1”，打开时间同步服务功能。 2，修改以下键值HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\W32Time\Config里的“AnnounceFlags”设置为“5”，表示强制主机将它自身宣布为可靠的时间源，从而使用CMOS时钟。如果设置为“a”，则表示为采用外面的时间服务器。 3，重启Win32Time服务执行如下命令：net stop w32time && net start w32time 客户端设置： 1，客户端的设定更改注册表即可。 HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\W32Time\TimeProviders\NtpClient里的“SpecialPollInterval”时间间隔（单位为秒，43200为12小时）；“SpecialPollTimeRemaining”时间同步的服务器，格式为：“IP address,0”，例如：192.168.1.1,0。 2，重启win32time服务net stop w32time && net start w32time这样，设置完成了，无需重启电脑。如果想立刻时间的变化，可以把时间设置成1、2秒。
时间同步系统在线监测可行性研究报告
衡水电网智能调度技术支持系统时间同步系统在线监测 技术改造（设备大修）项目 可行性研究报告模板 项目名称： 项目单位： 编制： 审核： 批准： 编制单位： 设计、勘测证书号： 年月日
1．总论 时间同步系统在线监测功能，将时钟、被授时设备构成闭环，使对时状态可监测，且监测结果可上送，从而将时间同步系统纳入自动化监控系统管理。时间同步系统在线监测的数据来源分为两大类：设备状态自检数据和对时状态测量数据。设备状态自检主要是被监测设备自身基于可预见故障设置的策略，快速侦测自身的故障点。对时状态测量则是从被监测设备外部对其自身不可预见的故障产生的结果进行侦测，这两种方法较为完整的保证了时间同步系统监测的性能和可靠性。 1．1设计依据 2013年4月，国调中心专门下发了〔2013〕82号文《国调中心关于加强电力系统时间同步运行管理工作的通知》 1．2主要设计原则 通过在原系统上建立一套通讯技术及软件来实现系统级的时间同步状态在线监测功能。采用低建设成本、低管理成本、低技术风险的手段，解决当前自动化系统时间同步体系处于开环状态，缺乏反馈，无法获知工作状态紧迫现状，使时钟和被对时设备形成闭环监测，减少因对时错误引起的事件顺序记录无效，甚至导致设备死机等运行事故，并在此前提下尽可能的提高监测性能，减少复杂度。
1．3设计水平年 系统模块使用年限10年。 1．4设计范围及建设规模 智能调度技术支持系统（主站）针对时钟同步检测功能修改主要涉及前置应用，前置应用以104 或476 规约与变电站自动化系进行过乒乓原理对时，根据对时结果来检测各变电站时钟对时的准确性，从而保证全网时钟同步的准确性。同时，以告警直传方式接收变电站时间同步监测结果，包含设备状态自检数据和对时状态测量数据。 1．5经济分析 时间同步系统在线监测功能将时间同步装置、时间源服务器和被授时设备构成闭环，使对时状态可监测，且监测结果可上送，从而将时间同步系统纳入自动化监控系统管理。提高电力系统时间同步的准确性，保障电力系统运行控制和故障分析的重要基础。后期经济效益明显 2．项目必要性 2．1工程概况 智能电网调度技术支持系统及各变电站都以天文时钟作为自己的时间源，正常情况下实现了全网时间的一致。 2．2存在主要问题
同步时钟系统
同步时钟系统 1.公司简介 南瑞集团公司是国家电网公司直属单位，是中国最大的电力系统自动化、水利水电自动化、轨道交通监控技术、设备和服务供应商。主要从事电力系统二次设备、信息通信、智能化中低压电气设备、发电及水利自动化设备、工业自动化设备、非晶合金变压器及电线电缆的研发、设计、制造、销售、工程服务与工程总承包业务。 南瑞集团通信与用电技术分公司（以下简称“通信用电分公司”）成立于2010年1月，是南瑞集团公司信息通信产业板块的核心单位、国内领先的高端智能用电产品及整体解决方案提供商，为国家电网公司提供各类智能芯片产品。 通信用电分公司充分把握智能用电产业发展的重大历史机遇，以服务坚强智能电网建设为主旨，以做专做精做大做强“智能用电产业”为目标，积极贯彻落实国家电网公司直属产业规划部署，确立了“1+5”发展战略，打造“1”个产业支撑平台，支撑“智能芯片、智能终端、智能传感、电力通信和智能服务”5项业务协同发展，形成从应用系统层、终端设备层和芯片器件层相互支撑的业务发展格局，致力于成为以芯片为核心支撑的高端综合解决方案提供商，已形成了信息管理、通信系统及通信设备、智能芯片、用电自动化及终端设备、电力物联网等5个产品线，拥有17个子产品线。随着生产业务的拓展，通信用电分公司已经取得一批具有自主知识产权的产品及成果,包括：“国网芯”系列芯片及与之配套的芯片发行系统、密钥管理系统；基于“国网芯”技术的智能用电产品及终端模块、电力线载波通信及配用电专用光通信产品；基于智能量测技术的智能防窃电系统、省级计量中心计量生产调度平台、智能感知互动综合服务平台等，并积极拓展节能服务、能效及智能传感等新型营销业务。 通信用电分公司成立3年来，各项经营业绩指标均保持迅猛增长，已承担多项重点科研和产业化项目，申请专利及软件著作权145项（其中发明专利66项），申请国际专利4项，截至2013年6月底，人员规模已从成立之初的83人
时间同步设备技术规范
时间同步设备技术规范 The Technical Specification for Time Synchronization Equipments 版本号：1.0.0 2004-06-10 发布 2004-06-10 实施 中国移动通信集团公司 发布 中国移动通信企业标准 QB-B-002-2004
目录 1 范围 (1) 2 引用标准 (1) 3 缩略语 (1) 4时间同步设备和其它业务网的关系 (1) 51级时间同步设备的功能要求 (2) 5.1 1级时间同步设备的构成 (2) 5.2 卫星接收机功能 (3) 5.3 时间输入功能 (3) 5.4 时钟功能 (3) 5.5 时间输出功能 (3) 5.6 时间调控功能 (4) 5.7 监控管理功能 (4) 61级时间同步设备的性能要求 (6) 6.1 绝对跟踪精度 (6) 6.2 相对守时精度 (6) 6.3 1PPS接口跟踪精度 (6) 6.4 时钟频率准确度 (6) 6.5 时钟保持特性 (6) 72级时间同步设备的功能要求 (6) 7.1 2级时间同步设备的构成 (6) 7.2 卫星接收机功能 (7) 7.3 时间输入功能 (7) 7.4 时钟功能 (7) 7.5 时间输出功能 (8) 7.6 时间调控功能 (8) 7.7 监控管理功能 (8) 82级时间同步设备的性能要求 (10)
8.1 绝对跟踪精度 (10) 8.2 相对守时精度 (10) 8.3 1PPS接口跟踪精度 (10) 8.4 时钟频率准确度 (10) 8.5 时钟保持特性 (10) 9可靠性要求 (11) 10环境要求 (11) 10.1 电源要求 (11) 10.2 温度要求 (11) 10.3 湿度要求 (11) 11编制历史 (11)
同步时钟系统设计方案
2.2时钟系统 2.2.1系统功能 地铁时钟系统为地铁工作人员和乘客提供统一的标准时间，并为其它各有关系统提供统一的标准时间信号，使各系统的定时设备与本系统同步，实现地铁全线统一的时间标准，从而达到保证地铁行车安全、提高运输效率和管理水平、改善服务质量的目的。 地铁1号线一期工程时钟子系统按中心一级母钟和车站二级母钟两级方式设置，系统基本功能如下： 1）同步校对 中心一级母钟设备接收外部GPS或∕和北斗卫星标准时间信号进行自动校时，保持同步。同时产生精确的同步时间码，通过传输通道向1号线一期工程的各车站、车辆段的二级母钟传送，统一校准二级母钟。 二级母钟系统接收中心母钟发出的标准时间码信号，与中心母钟随时保持同步，并产生输出时间驱动信号，用于驱动本站所有的子钟，并能向中心设备回馈车站子系统的工作信息。 二级母钟在传输通道中断的情况下，应能独立正常工作。 2）时间显示 中心一级母钟和二级母钟均按“时：分：秒”格式显示时间，具备12和24小时两种显示方式的转换功能；数字子钟为“时：分：秒”显示（或可选用带日期显示）。 3）日期显示 中心一级母钟应产生全时标信息，格式为：年，月，日，星期，时，分，秒，毫秒，并能在设备上显示。 4）为其它系统提供标准时间信号 中心一级母钟设备设有多路标准时间码输出接口，能够在整秒时刻给地铁其它各相关系统及专业提供标准时间信号。这些系统主要包括： ◆传输系统 ◆无线通信系统
◆公务及站内通信系统 ◆调度电话系统 ◆广播系统 ◆导乘信息系统 ◆电视监视系统 ◆UPS电源系统 ◆网络管理系统 ◆地铁信息管理系统 ◆综合监控系统 ◆信号系统 ◆自动售检票系统 ◆门禁系统 ◆屏蔽门系统 5）热备份功能 一级母钟、二级母钟均有主、备母钟组成，具有热备份功能，主母钟故障出现故障立即自动切换到备母钟，备母钟全面代替主母钟工作。主母钟恢复正常后，备母钟立即切换回主母钟。 6）系统扩容 由于控制中心为1、2、3号线共用，因此1号线一期工程时钟系统应具备系统扩容功能，通过增加适当的接口板，为1号线南北延长线各车站及2、3号线设备提供统一的时钟信号，同时预留接口对接入该中心的其它线路提供统一的时钟信号，最大限度地实现线路间的资源共享，以节省投资和设备的维护成本、提高运营服务质量。 7）系统监控功能 在控制中心设置时钟系统监控管理终端，具备自诊断功能，可进行故障管理、性能管理、配置管理、安全管理、文档管理。
国家电网公司_时钟同步标准
ICS XX. XX Q/GDW 国家电网公司企业标准 Q/GDW XXX.1-200X 电网时间同步系统技术规范Technical Specification for Time Synchronism System of Grid （征求意见稿） 2008年01月 200X-XX-XX发布200X-XX-XX实施 国家电网公司发布
前言 目前，我国电网各厂站和调度控制中心主站大多配备了以GPS为主的分散式时间同步系统，各网、省公司也出台了相应的技术规范。但由于缺少统一技术要求和配置标准，也缺乏时钟同步和时间精度检测的有效手段，现有时间同步系统配置不尽相同，运行情况也不够稳定，部分时钟设备时间精度不能满足要求。由调度自动化系统、变电站自动化系统、故障录波装置和安全自动装置等电力二次系统或设备提供的事件记录数据，存在时间顺序错位，难以准确描述事件顺序，不能给电网事故分析提供有效的技术支持。 为了规范、指导我国电网时间同步系统的设计、建设和生产运行，满足电网事故分析的要求，特制订《电网时间同步系统技术规范》。 《电网时间同步系统技术规范》根据国内外涉及时间统一技术的有关标准、规范和要求，本着“资源整合，信息共享”的原则，结合我国电网的工程实践和时间同步系统的现状制订而成，其要点如下： 规范时间同步系统结构、功能和技术要求； 规范调度主站、变电站的时间同步系统配置标准； 规范时间同步系统电气接口和信号类型； 统一IRIG-B 时码实现电力二次设备与时间同步系统的对时； 结合技术的发展，构建基于地面时钟源的电网时间同步系统。 本标准由国家电网公司生产技术部提出。 本标准由国家电网公司科技部归口。 本标准由江苏省电力公司江苏电力调度通信中心负责起草，国家电网公司国家电力调度通信中心、江苏省电力设计院、江苏省电力试验研究院、中国电力科学研究院、上海电力调度通信中心等单位参加编制。 本标准的主要起草人：
使工作站与服务器的时钟同步
使工作站与服务器的时钟同步 温州医学院附属第二医院 黄戈靖 ---- 在以WINDOWS NT SERVER 4.0为网络操作系统构筑的局域网环境中，服务器与工作站之间的时钟同步，并不象NOVELL环境下工作站与服务器能自动实现，这就给对两端时钟同步有要求的应用程序造成很大的麻烦。因此笔者在开发医院管理系统中编写了个小程序，让应用程序在运行时自动实现工作站与服务器的时钟同步，所用的开发环境为：WINDOWS NT SERVER 4.0，MS SQL SERVER 6.5，POWERBUILDER 6.5。 ---- 主要思路如下： 在MS SQL SERVER中编写一个存储过程，用来获取服务器的系统时钟。 在前台的PB环境编写一个函数，其中调用该存储过程，并调用WIN32 API函数来改变本地工作站的时钟。 在应用程序的登录部分调用该函数，以达到时钟同步之目的。 ---- 有关的程序段如下： ---- 1、存储过程如下： CREATE PROCEDURE gp_sql @sql varchar(255) AS execute (@sql) GO GRANT EXECUTE ON dbo.gp_sql TO public GO ---- 2、先定义外部函数，一般可在大多数对象的Script画笔工作区中用Declare>Global Exter FUNCTION LONG SetLocalTime (ref systemtime systimeptr) LIBRARY "Kernel32.dll" 然后定义结构systemtime integer wmonth,integer wday,integer wyear,integer whour, integer wminute,integer wsecond 函数（f_localtime_instep）定义如下： systemtime s_systime datetime ld_localtime string ll_day,ll_date,ll_time integer mm,dd,yy,hh,mi,ss string sql_p sql_p="select getdate()" DECLARE lp_sql PROCEDURE FOR gp_sql @sql = :sql_p ; EXECUTE lp_sql; FETCH lp_sql INTO :ld_localtime; CLOSE lp_sql; mm=month(date(ld_localtime)) dd=day(date(ld_localtime)) yy=year(date(ld_localtime))
时钟工作原理
OptiX 2500+ 高级培训手册目录 目录 第5章OptiX 2500+时钟配置 (1) 5.1 OptiX 2500+的XCS时钟模块 (1) 5.2 时钟工作模式 (1) 5.2.1 跟踪工作模式 (1) 5.2.2 保持工作模式 (2) 5.2.3 自由振荡工作模式 (2) 5.3 SSMB和时钟保护倒换的概念 (2) 5.3.1 SSMB的概念 (2) 5.3.2 SSMB在2Mbit/s时钟信号中的位置 (3) 5.3.3 SSMB和S1字节的关系 (3) 5.3.4 5.3.4 时钟保护倒换的概念 (4) 5.4 时钟参数的配置 (4) 5.4.1 命令行配置 (5) 5.4.2 网管配置 (7) 5.5 时钟保护倒换的配置和实现 (12) 5.5.1 时钟保护方案 (12) 5.5.2 需要配置的参数 (13) 5.5.3 网管中需要进行的设置 (13) 5.5.4 时钟保护的实现 (15) 附件OptiX设备时钟保护原理 (18) 附录：缩略语 (35)
第5章 OptiX 2500+时钟配置 SDH网是同步网，网中所有交换节点的时钟频率和相位都必须控制在预先确 定的容差范围内，以保证网中各交换节点的全部数字流实现正确有效的交换。 否则将引起指针的频繁调整，导致支路性能劣化。系统中时钟模块的主要功 能就是向系统提供网同步时钟，从而实现整个网的同步。 5.1 OptiX 2500+的XCS时钟模块 OptiX 2500+设备中没有单独的时钟板，其时钟模块集成在XCS板上。XCS 时钟部分采用的晶振和芯片与OptiX 155/622设备上的SS13STG基本相同， 位于XCS板的大板上，时钟部分和交叉部分的软件采用一起编译的方式，可 以进行在线加载。 XCS时钟模块可完成基本的时钟跟踪、同步和时钟输出功能，支持两路 2Mbit/s或2MHz外时钟信号的输入和输出，支持对S1字节的处理以实现时 钟保护倒换。对于外时钟接口，只支持75欧姆的输入输出阻抗；如果用户端 时钟提供设备的接口阻抗为120欧姆，需要在OptiX 2500+子架的外时钟接 口上外接一个75欧姆/120欧姆的阻抗变换器。外时钟信号的模式是2Mbit/s 还是2MHz，通过软件设置。XCS时钟模块的出厂缺省设置为2Mbit/s的75 欧 姆输出/输入。 5.2 时钟工作模式 时钟模块在正常工作的时候，具有三种工作模式：跟踪、保持和自由振荡。 5.2.1 跟踪工作模式 当时钟源检测模块检测到跟踪的时钟基准源可用时，时钟模块即进入跟踪工 作模式，通过锁相环使本板输出时钟锁定所跟踪的时钟基准源，最后本板输 出的时钟与基准源的时钟同步。当时钟进入锁定状态后，时钟板以一定的频 率将此时鉴相电路输出数据实时保存到DSP的存储器中，以备所跟踪的基准 时钟源丢失时使用。DSP存储器长24小时，采取循环存储的方法，超过24 小时的控制数据将覆盖旧的数据。