什么是精準衛星授時?什么是NTP網路時間服務器?
什么是精準衛星授時?什么是NTP網路時間服務器?
京準電子科技官微——ahjzsz
時間同步技術在所有網路應用中都是至關重要的,從互聯網到工業,金融和科學應用,莫不如是,因此催生了包括NTP(網路時間協議)與1588v2 PTP(精確時間協議)等用于互聯設備授時協議、以及通過GNSS接識訓進行時間同步的方法,
如今,隨著物聯網技術的不斷發展,授時技術正在互聯網、衛星定位、高頻交易和移動電信網路中發揮著中央賦能的作用,進一步拓展物聯網生態系統,為大量新興商業提供發展機會,

授時型別
客戶經常告訴我們,他們的IoT應用需要一個高度精確的授時解決方案,而當我們進一步了解時,他們的答案通常是:“高度精確的世界時”,當然,若您的應用場景在室外且不受任何遮擋,那么基于GNSS的授時模塊可以提供精確的世界時,而對于室內或地下的應用場景,我們就需要其他授時技術支持,
象限A:定時器
許多授時應用只需準確測量單個設備上發生事件之間的時間間隔,而無需同步多個設備的時間,包括煮蛋定時器、秒表和心率監測器,這些應用需要準確的“時標”,需要準確測量孤立事件之間的時間間隔,是否與絕對時間同步并不重要,
象限B:天文參考時鐘
諸如倫敦格林威治的全球參考時鐘之類的應用,要求在單個設備上提供絕對時間,也包括鐘樓、鬧鐘和手表,絕對時間可以是協調世界時(UTC)或給定時區的本地時間,
象限C:信號同步
需要共享時間間隔概念的應用屬于象限 C,此類應用包括記錄和共享多組信號的分布式傳感器組,包括智能電網中的相量測量單元以及廣播和輔助服務中的無線媒體設備(包括麥克風),這些分布式應用需要能夠同步它們的“時標”并確定一個約定的初始時間t0,將時間調整到絕對時間的要求通常不那么嚴格,
象限D:金融交易網路
此類應用屬于最苛刻的分布式應用,需要將所有設備都高度同步到絕對時間,金融交易網路是一個眾所周知的應用,該網路需要能夠以納秒級的精度確定交易股票的順序,此類應用需要保持高精度的時間間隔并使其測量刻度與絕對時間同步,例如利用與GNSS衛星上搭載的原子鐘同步的GNSS授時模塊進行同步,
授時精準度
在我們理清了應用所需的授時型別后,現在需要討論準確性需求了,但首先,請記住準確性和精度之間的差異:設定到錯誤時間的高質量手表可能非常精確,但不準確,

采取謹慎做法并為所有應用提供高度準確的絕對授時似乎是一個明智的策略,畢竟,在了解時間達到相同準確性的情況下,讓煮蛋定時器在3分鐘+/-5納秒后關閉并無壞處,但如果在授時準確性方面設定不必要的嚴格要求,可能導致您錯過高性價比且最適合您的應用的授時技術,因此,對各類授時技術進行權衡是不可避免的,仔細評估準確性要求將為您提供最佳的技術選擇范圍,并最終幫您提高設備的尺寸、成本和性能,
以汽車測速器為例,測速器是通過相距一公里的兩個攝像頭來追蹤車輛的通過情況,攝像頭之間的相對授時準確性應保持在較低水平,因為0.1秒的不確定度就會造成0.2km/h的測速不確定度,但對于報告事件的絕對時間的準確性要求要寬松的多,1秒鐘就足夠了,

智能電網包含分布在廣闊區域的設備,此類設備用于測量采樣值和記錄事件,也具有一系列的時間準確性要求,IEC 61850對其進行了規定,
授時技術選項
IoT應用可以利用一系列授時源,但它們各自都存在限制條件,下面列出了無線IoT應用的一些最常見且可能是最適合的授時技術,

本地定時器
本地時鐘易于實施,并且只要有足夠的電量就可以隨時使用,也就是說,其精度和準確性有一定的限制,具體取決于作業頻率、晶振的品質因數、功耗、電源以及重要的環境變化,尤其是溫度,此類時鐘還需要初始化以設定時間,
常見的32 kHz時鐘等低頻時鐘非常適合保持近似的時間觀,用戶可以使用高頻、高質量、溫度補償型晶振為設備提供高精度的時基,同時最大程度地降低授時抖動,
無線廣播發射器
長期以來,無線發射器一直被用來為廣域設備提供授時信號,尤其是Rugby時鐘,后來被遷移并在英國更名為MSF,在美國更名為WWVB,在德國更名為DCF77,除了不受發射機和接識訓之間的傳播延遲影響的頻率參考外,它們還廣播多種調制信號以指示秒數和絕對授時,
當用于同步多個設備時,可能需要考慮從發射機到設備的傳播時間之差(Δt = (dA-dB)/C,其中c是光速),對于物聯網設備分布在較小區域(比如相隔100米)或不需要高精度(比如<1毫秒)的應用,可以安全地忽略此誤差影響,
LTE信號
蜂窩通信無線信號(包括來自LTE基準站的信號)甚至在室內都可以廣泛使用,并且隨著低功耗廣域網路的部署,該信號可能還會越來越多地應用于地下設施等以前不可用的位置,對于蜂窩通信調制解調器來說,將此類無線信號用于授時應用以及通信顯然是很方便的,
蜂窩通信信號可提供出色的短期穩定性以及良好的長期穩定性,并可為連接到同一基準站的靜態分布式物聯網傳感器網路提供相對精確的授時,視蜂窩通信系統設計而定,蜂窩通信信號可能會更準確地或不太準確地鏈接到絕對時間,舉例來說,CDMA和TDMA系統通常使用GNSS準確地與絕對時間同步,而GSM網路的控制則不那么嚴格,而LTE基準站的絕對授時取決于網路配置,
與廣播無線信號相同,蜂窩通信基準站可以發送指示傳輸絕對時間的訊息,每個設備在收到該訊息時會給出一個絕對時間(取決于信號從基準站傳播的距離),
網路授時
建立互聯網連接后,授時服務和協議(例如NTP)可用于為調制解調器設備提供授時服務,此外,在某些為GNSS接識訓提供加速定位的服務中,也可能附帶提供授時,作為u-blox蜂窩通信調制解調器的CellLocate功能的一部分,絕對授時資訊可通過蜂窩通信網路提供,
GNSS信號
GNSS信號可為IoT應用提供原子鐘級別的授時精度,GNSS信號的授時單元可根據來自搭載原子鐘的GNSS衛星的信號確定其 x、y 和 z 坐標以及絕對時間,因此已成為同步移動通信網路基礎設施的首選解決方案,并且非常適合廣域應用,
上面有關在IoT應用中使用授時解決方案的概述中可以看出,授時有兩個關鍵方面:“時標”或測量時間間隔的能力,以及與某個時間基準同步的能力”,根據應用的需求,上述兩個方面將提供資訊來測量單個設備中以及不同設備組之間的物聯網事件的授時,以及與絕對UTC時間的對照,
總體來說,多種資訊源(來自本地時鐘和無線信號–蜂窩通信和GNSS)可提高授時性能,為物聯網設備和應用提供具有良好覆寫范圍、準確性和可靠性的授時,
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