ptp时间服务器在国防科大投入使用

近期，我公司自主研发生产的ptp时间服务器在湖南国防科大第五院已投入使用，并给该校师生解决了时间统一问题。

ptp时间服务器简介

PTP时间服务器广泛应用在数字化变电站，电信机房，航空航天，2.5G/3G/4G基站，无线应急通信，CMMB基站，数字电视数字广播，轨道交通，金融交易等需要高精度时钟服务的场所，该产品的技术指标已经达到国际先进水平。

PTP时间服务器主要应用于相对本地化、网络化的系统，内部组件相对稳定，其优点是标准非常具有代表性，并且是开放式的。由于它的开放性，特别适合于以太网的网络环境。与其他常用于Ethernet TCP/IP网络的同步协议如SNTP或NTP相比，主要区别是PTP是针对更稳定和更安全的网络环境设计的，所以更为简单，占用的网络和计算资源也更少。NTP协议是针对于广泛分散在互联网上的各个独立系统的时间同步协议。GPS(基于卫星的全球定位系统)也是针对于分散广泛且各自独立的系统。PTP定义的网络结构可以使自身达到很高的精度，与SNTP和NTP相反，时间戳更容易在硬件上实现，并且不局限于应用层，这使得PTP可以达到微秒以内的精度。此外，PTP同步时钟的设计也使它很容易适应低端设备。

PTP时间服务器简介

    Ptp时间服务器支持IEEE1588-2008，PTP V2的主时钟（Grandmaster Clock），使用GPS作为时钟参考源，拥有纳秒级的时间传输精度，支持数千台PTP从时钟。为用户提供精确、标准、安全、可靠和多功能的时间服务。

PTP同步时钟设备的特点

1)PTP适合用于支持多播消息的分布式网络通信系统，例如EtherNet。同时提供单播消息的支持。协议支持多种传输协议，例如UPD/IPv4，UDP/IPv6，Layer-2EtherNet，DeviceNet。协议采用短帧传输，且数据帧少，算法简单，对网络资源使用少，对计算性能要求低，适合于在低端设备上应用。

2)无需时钟专线传输时钟同步信号，利用数据网络传输时钟同步消息。降低组建同步系统的费用。

3) 在提供和GPS相同的精度情况下，不需要为每个设备安装GPS那样昂贵的组件，只需要一个高精度的本地时钟和提供高精度时钟戳的部件，相对成本低。

4) 采用硬件与软件结合设计，并对各种影响同步精度的部分进行有效矫正，以提供亚微秒级的同步精度。

5)独立于具体的网络技术，可采用多种传输协议。

6) PTP 是一种主从同步系统,采用主从时钟方式，对时间信息进行编码，利用网络的对称性和延时测量技术，实现主从时间的同步。

7)   在系统的同步过程中，主时钟周期性发布PTP时间同步协议及时间信息，从时钟端口接收主时钟端口发来的时间戳信息，系统据此计算出主从线路时间延迟及主从时间差，并利用该时间差调整本地时间，使从设备时间保持与主设备时间一致的频率与相位。

8)早期的网络时间协议（NTP）只有软件，而ieee1588既使用软件，亦同时使用硬件和软件配合，获得更精确的定时同步；

9)GPIB总线没有同步时钟传送，依靠并行电缆和限制电缆长度（每器件距离）不超过5m来保证延迟小于30μs；

10)GPIB的数据线与控制线是分开的，VXI和PXI两种总线分别在VME和PCI计算机总线上扩展，都要增加时钟线。ieee1588无需额外的时钟线，仍然使用原来以太网的数据线传送时钟信号，使组网连接简化和降低成本；

11)时钟振荡器随时间产生漂移，需要标准授时系统作校准，校准过程要缩短和安全可靠。目前常用的有GPS（全球定位系统）和IRIG-B（国际通用时间格式码），IRIG-B每秒发送一个帧脉冲和10MHz基准时钟，实现主控机/客户机的时钟同步。ieee1588采用时间分布机制和时间调度概念，客户机可使用普通振荡器，通过软件调度与主控机的主时钟保持同步，过程简单可靠，节约大量时钟电缆；

12)ieee1588推出的时间尚短，还有待完善和修正。例如，对集线器和交换机的透明网络可提供很好的定时同步，但还未克服装有路由器的带有不决定性的网络定时。目前正在设计和试产可测量引入延时和自动补偿延时的网络交换芯片。还有，ieee1588完整芯片还未推出，只有FPGA基的代用芯片，Intel公司已声称尽快生产可支持奔腾处理器的ieee1588完整芯片。

同样，采用ieee1588协议的以太网，解决了通用以太网延迟时间长和同步能力差的瓶颈，显然在测量仪器系统的应用中将发挥更大作用。事实上，以太网的仪器扩展接口LXI就是以采用ieee1588协议的以太网作为骨干的仪器应用，再配备测量仪器系统所需的其它条件，组成吸收了GPIB到VXI和PXI的特点而构建的新一代测量仪器接口。

1588v2时钟实现原理与思想

IEEE 1588v2作为一种主从同步系统，在系统的同步过程中，主时钟周期性发布PTP时间同步协议及时间信息，从时钟端口接收主时钟端口发来的时间戳信息，系统据此计算出主从线路时间延迟及主从时间差，并利用该时间差调整本地时间，使从设备时间保持与主设备时间一致的频率与相位。IEEE1588可以同时实现频率同步和时间同步，时间传递的精度保证主要依赖于两个条件计数器频率准确和链路的对称性。

1588的特点概述：

　　1. 早期的网络时间协议（NTP）只有软件，而IEEE1588既使用软件，亦同时使用硬件和软件配合，获得更精确的定时同步；

　　2. GPIB总线没有同步时钟传送，依靠并行电缆和限制电缆长度（每器件距离）不超过5m来保证延迟小于30μs；

　　3. GPIB的数据线与控制线是分开的，VXI和PXI两种总线分别在VME和PCI计算机总线上扩展，都要增加时钟线。IEEE1588无需额外的时钟线，仍然使用原来以太网的数据线传送时钟信号，使组网连接简化和降低成本

　　4. IEEE1588采用时间分布机制和时间调度概念，客户机可使用普通振荡器，通过软件调度与主控机的主时钟保持同步，过程简单可靠，节约大量时钟电缆

　 5.　IEEE1588协议目前已发展到v2版本。1588v2对v1进行了完善，提高了同步的精度；引入透明时钟TC模式，包括E2E透明时钟和P2P透明时钟，计算中间网络设备引入的驻留时间，从而实现主从间精确时间同步，并新增端口间延时测量机制等，通过非对称校正减少了大型网络拓扑中的积聚错误

　IEEE1588协议的全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准”，是通用的提升网络系统定时同步能力的规范，使分布式通信网络能够具有严格的定时同步，并且应用于工业自动化系统。基本构思是通过硬件和软件将网络设备（客户机）的内时钟与主控机的主时钟实现同步，提供同步建立时间小于10μs的运用，与未执行IEEE1588协议的以太网延迟时间1，000μs相比，整个网络的定时同步指标有显著的改善。

授时技术对比

传统的地面时间同步链路是采用NTP(Network Time Protocol)传送方式实现，目前已发展到v4版本，SNTP为NTP的简化版，标准为RFC 2030（SNTPv4）。该协议最大的缺点只能满足ms级别的时间传递精度，这对于高精度时间同步所需ns级 时间精度是远远不够的。

　而采用单向信道的GPS时间同步系统，虽然同步信号的获得稳定可靠，精度高，但价格高（设备、安装、维护成本）、施工难度大（基站放在地下室）、失效率也高，同时存在政治和安全风险。

与传统授时技术相比，IEEE158v2有着明显的优势。其采用双向信道，精度为ns级，费用低，能适应不同的接入环境等等。在对精度不断要求提高的行业背景下，1588已成为一种发展的必然趋势。　

ptp时钟，ptp服务器，ptp时间服务器电力行业使用案例

电力系统对统一时间的要求愈来愈迫切，高精度、高可靠的时间同步网已经成为现代化电力系统稳定运行的重要基础。

　1.应用需求

现有电力系统大都是通过在变电站等机房内部配置GPS卫星接收机的方式来获得时间信息。其不具备各分散GPS接收机的网管能力，因此由于时间同步不良而可能导致的各种问题无法预防，且GPS接收机广泛使用，各站点不能共享，资源浪费严重；GPS信号一旦发生故障，则守时性能低，同步质量下降。

只有具备了统一精确的时间源，才可以更好的实现各系统的运行监控和故障分析，可以通过各种电力系统自动化控制设备的开关动作、调整的先后顺序及准确时间来分析事故的原因及过程。

1588v2时钟产品无疑成为**！

2.应用场景

　　电力行业迅速发展，与其相关的自动化产品亦不断增长，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。如“线路行波故障测距装置”、“雷电定位系统”等时间同步精度需要达到μs级的要求；“变电站监控系统”、“配电网自动化系统”等自动化控制和监测类设备时间同步精度需要达到ms级的要求。 1588技术可广泛应用于电力设备。

PTP协议简介

PTP协议基于同步数据包被传播和接收时的最精确的匹配时间,每个从时钟通过与主时钟交换同步报文而与主时钟达到同步。这个同步过程分为两个阶段:偏移测量阶段和延迟测量阶段。

第一阶段修正主时钟与从时钟之间的时间偏差,称为偏移测量。为了提高修正精度,考虑主时钟到从时钟的报文传输延迟等待时间的因素,即延迟测量,这是同步过程的第二个阶段。与偏移测量不同,延迟测量是不规则进行的,其测量间隔时间比偏移值测量间隔时间要大。这样使得网络尤其是设备终端的负荷不会太大。

经过延时报文的请求和应答以及同步报文的时间标记,可以计算出两个方向的平均传输延时,在以后的计算中就可以使用。实际上偏移与延时值的测量是互相影响的,要经过多次测量和计算,才会逐步收敛到接近实际值。测量时间间隔的选取很重要,选择间隔短时通信负荷较重,间隔过长则不能保证同步的精度,所以同步和延时的测量间隔应根据同步要求和系统配置选择。

PTP发展史

伴随着网络技术的不断增加和发展，尤其是以太网在测量和控制系统中对时间的应用越来越广泛，计算机和网络业界也在致力于解决以太网的定时同步能力不足的问题，以减少采用其它技术，例如IRIG-B等带来的额外布线开销。于是开发出一种软件方式的网络时间协议（NTP），来提高各网络设备之间的定时同步能力。1992年NTP版本的同步准确度可以达到200μs，但是仍然不能满足测量仪器和工业控制所需的准确度。为了解决这个问题，同时还要满足其它方面需求。网络精密时钟同步委员会于2001年中获得IEEE仪器和测量委员会美国标准技术研究所（NIST）的支持，该委员会起草的规范在2002年底获得IEEE标准委员会通过，作为IEEE1588标准。该标准定义的就是PTP协议（Precision Time Protocol）。

PTP适合用于支持多播消息的分布式网络通信系统，例如EtherNet。同时提供单播消息的支持。协议支持多种传输协议，例如UPD/IPv4，UDP/IPv6，Layer-2 EtherNet，DeviceNet。协议采用短帧传输，且数据帧少，算法简单，对网络资源使用少，对计算性能要求低，适合于在低端设备上应用。

PTP 是一种主从同步系统,采用主从时钟方式，对时间信息进行编码，利用网络的对称性和延时测量技术，实现主从时间的同步。

在系统的同步过程中，主时钟周期性发布PTP时间同步协议及时间信息，从时钟端口接收主时钟端口发来的时间戳信息，系统据此计算出主从线路时间延迟及主从时间差，并利用该时间差调整本地时间，使从设备时间保持与主设备时间一致的频率与相位。

正在使用中的部分单位

科研院所：

中国科学院国家天文台，航天5院，北京遥测技术研究所，山西省交通科学研究院，航天11院，航天701所，中科院高能所，中科院长春光机所，中心机电制造公司科研设计院，南京天文光学技术研究所，贵州航天计量测试技术研究所，哈工大光学所，中电16所，中电20所，中电10所，中电22所，中电41所，中电38所，西核所（21所），航天513所，航天503所，航天13所，中国兵器213所，中国兵器204所，中国兵器测试研究院，中船重工717所、中船重工760所，中船重工705研究所，中船重工702研究所，中国煤科院，中科院国家天文台、四川电力研究院、光电技术研究所、长春光机所、苏州电科院，中航613所，中国飞行试验研究所，2院23所，四川光电所，中国气象科学研究院，中国科学院上海应用物理研究所，北京航天控制仪器研究所，中国地震局地震研究所，上海发电设备成套设计研究院，中科院合肥物质研究院，哈密金质检测研究院等

科研院校：

海军工程大学，北京航空航天大学，西安电子科技大学，鲁东大学信息与电气工程学院，西南交通大学，中国人民解放军军事经济学院，国防科大，中国人民解放军装备学院，哈工大，浙江大学，昆明理工大学，哈工大，西工大、上海大学，西交大，北京大学，华东理工大学，汕头市金山中学，南京理工大学等，内蒙古师范大学，

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西安同步电子科技有限公司实验室配有时间频率综合测试仪、铷原子频率标准、GPS北斗接收机、高稳晶振频率标准、频谱分析仪、示波器、信号源、高温箱、高精度频率计等计量测试标准，依据国家计量检定规程及客户要求，对产品的各项参数进行测试，确保每一台出厂设备的测量值满足检定规程和客户的需求。

我公司全力促进企业和员工的全面发展，以“产品就是人品”的企业宗旨为国家现代化提供优秀的产品和服务，以艰苦创业，为振兴和发展中国民族工业而倾尽全力。