统一时钟系统

时间：2021-12-07

本文根据统一时钟系统的一些常规应用案例，主要阐述了统一时钟系统的主要功能和实现意义，同时对统一时钟系统在不同应用案例中的侧重点和注意事项做了简单的说明，方便用户对统一时钟系统选择和理解性的偏差问题。
统一时钟系统的基本功能是将某个特定或*系统中客户端的时钟信息达到可控范围内的统一时间标准，其时间误差标准首先取决于统一时钟系统的时间基准源接收标准时间信息的精度，其次取决于统一时钟系统的标准时钟源和客户端之间时间统一的时间协议精度和固件误差值。
统一时钟系统在某些项目参数中会提到一个守时精度，标准时钟源的守时精度和其内部时钟源基准密切相关，如恒温晶振，铷原子钟等内部时钟源在外部有效时间源失效的情况下，保持一个比较高的准确度，继续维持统一时钟系统内部的时间统一走时问题。同时在统一时钟系统的客户端中也存在时钟源的问题，客户端设备和主发送时钟之间由于会相差一秒，一分钟或更长时间的时间间隔同步问题，如客户端设备内部时钟源太差，则会在短时间内产生一个时间漂移，这种一般发生在计算机或监控设备中，客户可根据设备要求的准确度设置统一时钟系统客户端和标准时钟源同步的时间间隔。

统一时钟系统的标准时钟源选择时一般需要考虑时间源信号即时钟源设备的输入信号，同时需考虑到客户端设备可接收的授时方式即时钟源设备的输出信号。首先我们大概讲一下统一时钟系统中标准时钟源的输入信号选择部分，一般我们对这块分为两种系统来阐述，一种是独立的系统应用即一套原先不具备时钟统一功能的系统对统一时钟系统的引入，另一种是已经配备有时钟设备的系统需要扩展时钟引入到原有时钟系统中，完善系统的时钟统一功能。
对统一时钟系统时钟源两种方式下我们分别做一个简单的说明，首先对新入的统一时钟系统一般需要独立的时间源存在，比如GNSS卫星信号包括但不局限于GPS北斗等其他卫星信号，CDMA基站信号，4G物联网信号，5G基站信号，公共网络授时域名地址等都可以用于独立授时的时钟源设备。统一时钟系统目前较常用的独立时间基准源为北斗GPS卫星信号，精度高，使用稳定，无后续费用，且使用没有局限性，这个也是市场上主推的时钟源基准。其他关于CDMA，4G，5G需要考虑到基站的问题，比如CDMA基站信号存续时间等问题，还需考虑具体的使用场合和要求来选择，并不是所有的地方都适用。对于公共网络授时域名地址一般指具有精准标准时间信息的单位对外发出的网络时间地址，像国家授时中心对外的域名ntp.，同步天下对外的域名对可以连接外网的设备都是可以直接用的。
对统一时钟系统中扩展时钟的时钟源引入，主要由原有统一时钟系统的时钟输出方式决定，这块的选择和我们接下来要讲到的统一时钟系统的时间授时方式也就是输出是一样的。统一时钟系统常用的授时方式主要分为网络授时信号和总线授时信号，网络授时信号主要分为NTP网络授时和PTP高精度网络授时，其中NTP网络授时信号可以用在我们日常的计算机，视频监控，网络信息自动化等常用的系统中，都是可以完全匹配的，其精度协议定义为毫秒级，满足目前工业化应用的基本要求。PTP高精度网络授时信号即使用IEEE1588精确时间协议来完成时间统一服务，关于PTP同步的方式一般需要确定客户端是否能支持PTP协议，因为我们常规使用的设备设备大多都是以NTP协议为准，满足PTP协议的设备通常是一些**设备，所以在选用网络授时的时候，不能只考虑授时精度高的授时方式，还需要考虑到客户端设备可满足的对时协议。关于网络授时这一块，主要是通过NTP和PTP这两种呈现方式，同时在原有时钟的基础上如果有这两种信号，扩展时钟可以选择接收这两种授时信号作为标准时间源，在NTP和PTP时钟源同时存在的情况下，建议选择PTP作为时钟源，可以获得更高的时间精度。
统一时钟系统的授时方式总线授时主要是指RS232/485/422,IRIG-B码（DC/AC）等对时方式，这种授时方式一般应用于工程系统上使用，IRIG-B码较早在电力上使用比较多，因其传输精度高，使用方便，现在也应用于航天航空电子自动化等更多行业。对于RS232等信号一般属于串行总线输出，可以直接给一些精度要求不高的工业设备提供时间服务。对精度比较高的设备，串行输入一般结合1PPS脉冲信号来使用，这种授时方式叫做综合授时，通过1PPS标记串行时刻来达到比较高的精度。在扩展时钟源中选择IRIG-B码的方式作为时钟源的场合应用比较多，一般扩展时钟根据输出方式的具体要求来选择合适的型号。
统一时钟系统的输出和输入除了做一些时间信息的传递之外，还会输入输出一些频率空节点等信号，比如1MHz/10MHz/100MHz/1PPS/1PPH/1PPM等输出信号，用在统一时钟系统的一些节点或触发等使用，这一块需结合具体的项目来判断选择。
以上是我们关于统一时钟系统中标准时钟源和输出授时信号的一些说明，其涵盖内容也是我们在统一时钟系统选择中的主要考虑到的一些问题，用户在对这一块简单的应用只需要确定输入信号和输出信号，以及某些场合需要考虑的内部时钟源即可，关于频率信号可按照频点准确度等来确定。

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