≡×منو

• ویندوز 10
• اینترنت، وای فای
• مفید
• ویندوز 7
• خطاها

مقدمه ای بر PTP پروتکل همگام سازی زمان NTP چه تفاوتی با SNTP دارد؟ پروتکل ntp مکانیسم های هماهنگ سازی دقیق را فراهم می کند

07/09/2012، دوشنبه، 10:07، به وقت مسکو

مشکل اصلی شبکه های حمل و نقل نسل بعدی این است که فناوری اترنت در ابتدا برای شبکه های محلی طراحی شده بود و هرگز برای حمل سیگنال های همگام سازی در نظر گرفته نشده بود. در دهه‌های اخیر، شبکه‌های سوئیچ مدار تحت سلطه فناوری سلسله مراتب دیجیتال همزمان (SDH) به عنوان یک رسانه انتقال، بر اساس انتقال سیگنال‌های ساعت قرار گرفته‌اند. اما حتی این فناوری قابل اعتماد و اثبات شده نیز الزامات برنامه های کاربردی مدرن را برآورده نمی کند.

صفحات: قبلی | | 2

با استفاده از استاندارد Sync Ethernet

فناوری اترنت در ابتدا منحصراً برای استفاده در شبکه های محلی توسعه داده شد. روش‌های کدگذاری خطی اطلاعات در سطح فیزیکی مطابق با وظایفی که شامل انتقال سیگنال ساعت نبود، انتخاب شدند. شبکه‌های SDH در ابتدا از کدهای خط NRZ استفاده می‌کردند که برای انتقال همگام‌سازی در لایه فیزیکی کانال ارتباطی سازگار شده‌اند. هنگام ایجاد فناوری Sync Ethernet، لایه فیزیکی و روش های کدگذاری از فناوری SDH قرض گرفته شدند و لایه دوم (کانال) عملاً تحت تأثیر قرار نگرفت. ساختار فریم بدون تغییر باقی می ماند، به استثنای بایت وضعیت همگام سازی SSM. معانی آن نیز از فناوری SDH وام گرفته شده است.

اصل انتقال همگام سازی از طریق پروتکل Sync Ethernet

از مزایای فناوری Sync Ethernet می توان به استفاده از ساختار لایه فیزیکی SDH و در کنار آن، تجربه گسترده و ارزشمند در طراحی و ساخت شبکه های همگام سازی شبکه ساعتی اشاره کرد. هویت روش ها توصیه های قدیمی G.803، G.804، G.811، G.812 و G.813 را در فناوری جدید مرتبط نگه داشته است. دستگاه های گران قیمت - نوسانگرهای مرجع اولیه (PEG)، نوسانگرهای اصلی ثانویه (MSOs) - همچنین می توانند در شبکه حمل و نقل جدید ساخته شده بر اساس استاندارد Sync Ethernet استفاده شوند.

طرح همگام سازی معمولی با استفاده از فناوری همگام سازی اترنت

معایب شامل این واقعیت است که در کل شبکه انتقال، هر دستگاه باید از استاندارد جدید پشتیبانی کند و اگر دستگاهی در خط وجود داشته باشد که از Sync Ethernet پشتیبانی نمی کند، تمام دستگاه های پشت این گره نمی توانند در حالت همزمان کار کنند. در نتیجه، هزینه‌های مواد زیادی برای مدرن‌سازی کل شبکه مورد نیاز است. عیب دیگر این است که این روش فقط از انتقال همگام سازی فرکانس پشتیبانی می کند.

استفاده از PTP (IEEE1588v2)

و آخرین روش انتقال همگام سازی، که اخیراً به طور فزاینده ای محبوب شده است، پروتکل زمان دقیق (PTP) است. در توصیه 1588 IEEE توضیح داده شده است. در سال 2008، نسخه دوم این سند منتشر شد که استفاده از پروتکل را در شبکه های مخابراتی توصیف می کند. پروتکل زمان دقیق بسیار جوان است، اما خود فناوری انتقال زمان از پروتکل شبکه زمان پورتکل (NTP) قرض گرفته شده است. پروتکل NTP در آخرین نسخه خود دقت مورد نیاز برای برنامه های مدرن را ارائه نمی دهد و بنابراین ابزار خوبی برای همگام سازی زمانی باقی می ماند که به طور گسترده در همگام سازی سرورها، پایگاه های داده توزیع شده و غیره استفاده می شود. اما در ساخت یک شبکه همگام سازی شبکه ساعت، ادامه منطقی پروتکل NTP مناسب است - این پروتکل PTP است. عناصر شبکه که از طریق پروتکل PTP در تعامل شرکت می کنند، دستگاه های زیر هستند: PTP Grand Master و PTP Slave. به طور معمول، Grand Master زمان‌بندی را از گیرنده GNSS می‌گیرد و با استفاده از این اطلاعات، بسته‌ها را با دستگاه Slave مبادله می‌کند و دائماً اختلاف زمانی بین دستگاه‌های Grand Master و Slave را تصحیح می‌کند. هر چه این تبادل فعال تر باشد، دقت تعدیل بالاتر خواهد بود. نقطه ضعف چنین تبادل فعال، افزایش پهنای باندی است که به پروتکل PTP اختصاص داده می شود. مهمترین مشکل در محاسبه اختلاف در فواصل زمانی این است که بین دستگاه های Grand Master و Slave ممکن است روترهای لایه 3 "کلاسیک" وجود داشته باشد. اصطلاح "کلاسیک" در این مورد برای تأکید بر اینکه این دستگاه ها چیزی در مورد پروتکل لایه 5 PTP نمی دانند استفاده می شود.

مدیریت تأخیر در بافرهای چنین روترهایی بسیار دشوار است و ماهیت آنها تصادفی است. به منظور کنترل این خطاهای تصادفی و همچنین برای اینکه محاسبه اختلاف زمانی بین Master Master و Slave دقیق تر شود، یک پارامتر ویژه در پروتکل PTP معرفی شد - Time Stamp. این برچسب زمان عبور یک بسته از مسیریاب را نشان می دهد. اگر در طول کل مسیر از Grand Master به Slave روترها دارای عملکرد PTP باشند و یک برچسب زمانی تنظیم کنند، خطای تصادفی مربوط به عبور بسته های PTP از طریق شبکه IP را می توان به حداقل رساند.

نمونه ای از ساخت یک شبکه همگام سازی با استفاده از پروتکل PTP

مقایسه روش های انتقال همگام سازی در شبکه های بسته نسل جدید

عملکرد PTP در روترها مورد نیاز نیست، اما هنگام استفاده از پروتکل PTP بسیار توصیه می شود. لازم به ذکر است که اکثر سازندگان روتر این قابلیت را در دستگاه های خود قرار می دهند. نمونه ای از ساخت یک طرح همگام سازی برای اپراتور تلفن همراه در شکل زیر نشان داده شده است. مزیت PTP این است که پروتکل برای انتقال هر سه نوع همگام سازی طراحی شده است: فرکانس، فاز و زمان. عیب اصلی پروتکل وابستگی آن به بار است. هنگامی که ازدحام در یک شبکه IP وجود دارد که مدیریت آن دشوار است، اطمینان از رعایت دقیق قوانین برای انتقال همگام سازی در سراسر شبکه بسیار دشوار است.

فن آوری	مزایای	ایرادات
GNSS	ارائه همگام سازی فرکانس، فاز و زمان. به بار شبکه بستگی ندارد.	نصب آنتن اجباری عدم امکان استفاده در فضاهای بسته. تداخل احتمالی از دیگر دستگاه های رادیویی. افزونگی فقط با نصب یک گیرنده GNSS دوم فراهم می شود
همگام سازی اترنت	به بار شبکه بستگی ندارد. مشابه شبکه SDH	فقط همگام سازی فرکانس را فراهم می کند. پشتیبانی همگام سازی اترنت برای همه عناصر شبکه مورد نیاز است
PTP	ارائه همگام سازی فرکانس، فاز و زمان.	بستگی به بار شبکه دارد.

هر روش مزایا و معایب خاص خود را دارد که در جدول نشان داده شده است. برای تعیین رویکرد صحیح، توصیه می شود معیارهای زیادی را که مختص شبکه های مختلف است در نظر بگیرید.

میخائیل وکسلمن

صفحات: قبلی | | 2

تی. شوسیگ; B. Baumgartner، C. Riesch، M. Rudigier، OMICRON electronics، برای وب سایت

حاشیه نویسی

این مقاله مسائل کلی مربوط به پروتکل زمان دقیق شرح داده شده در استاندارد IEEE 1588-2008 را مورد بحث قرار می دهد و همچنین آخرین اطلاعات در مورد مسائل مربوط به همگام سازی و انتقال سیگنال زمانی را که در حال حاضر در صنعت برق مرتبط هستند ارائه می دهد. این مقاله همچنین مروری بر مسائل اصلی استاندارد IEEE C37.238-2011 دارد که وظیفه آن یکپارچه سازی همزمان سازی با استفاده از پروتکل زمان دقیق در نیروگاه های مدرن است. یکی از بخش‌ها به مشکلات پیاده‌سازی و انتقال به یک استاندارد همگام‌سازی جدید در تاسیسات برق، از جمله الزامات زیرساخت شبکه که باید برای استفاده موفقیت‌آمیز از همگام‌سازی با استفاده از پروتکل زمان دقیق برآورده شوند، اختصاص دارد. در پایان خلاصه ای از تمامی موارد بیان شده و چشم اندازهای اجرای همگام سازی زمانی در صنعت برق در نظر گرفته شده است.

معرفی

اجرای استاندارد IEC 61850 در حال حاضر در بسیاری از تاسیسات برق در حال انجام است. در این راستا، زیرساخت شبکه در پست ها در حال نوسازی قابل توجهی است. در بیشتر موارد، ارتباط بین دستگاه های چند منظوره (MFP) در یک پست یا بین یک MFP و کنترل کننده اصلی از طریق شبکه های اترنت انجام می شود. بنابراین، منطقی است که استدلال کنیم که همگام سازی همه این دستگاه ها باید روی زیرساخت شبکه یکسان انجام شود، در نتیجه از ایجاد کانال های اضافی برای سیگنال های همگام سازی زمانی جلوگیری می شود. اولین قدم در این مسیر ایجاد پروتکل زمان شبکه (NTP) در چارچوب استاندارد IEC 61850 بود که از شبکه اترنت برای انتقال سیگنال های زمانی استفاده می کند. مشخص است که پروتکل NTP امکان همگام سازی با دقت میلی ثانیه را فراهم می کند، اما اغلب در عمل به همگام سازی دقیق تری نیاز است، بنابراین باید از روش های دقیق تری (مثلا IRIG-B) به صورت موازی استفاده کرد. در نتیجه، نیاز به کانال های همگام سازی اضافی وجود دارد.

پروتکل زمان دقیق اولین روشی است که امکان استفاده از سیگنال همگام سازی را بر روی شبکه اترنت در ایستگاه های فرعی با دقت لازم در حالت ایمن فراهم می کند. این پروتکل دقت بالاتر از 1 میکرو ثانیه را ارائه می دهد و می تواند برای هر دستگاه اتوماسیون تاسیسات برق استفاده شود.

همگام سازی زمان در پست های مدرن

قبل از اینکه به بررسی عملکردها و مزایای اصلی پروتکل IEEE 1588-2008 بپردازیم، لازم است الزامات فنی برای روش های هماهنگ سازی و انتقال زمان در تاسیسات برق مدرن تعیین شود. این بخش همچنین یک نمای کلی از روش های اصلی همگام سازی که در حال حاضر استفاده می شود را ارائه می دهد.

الزامات دقت اندازه گیری زمان

با توجه به اینکه تمامی فرآیندها و رویدادها در تاسیسات برق (مثلاً پست ها) از یک مرکز اصلی کنترل می شوند، دقت مطلق زمان سیستم تاسیسات برق چندان مهم نیست. با این حال، زمان سنکرون هر شی (پست) اهمیت زیادی پیدا می کند، زیرا سیستم تجهیزات برق را در اشیاء مختلف خاموش و روشن می کند، که باید همگام شوند.

قطع برق آبشاری در شمال ایالات متحده در اوت 2003 نمونه بارز این است که وقتی داده‌های مربوط به زمان‌بندی رویدادها نادرست هستند، تحلیل پس از فاجعه چقدر می‌تواند دشوار باشد. در نتیجه پس از این حادثه، کمیته کارشناسی بررسی وضعیت خواستار ارائه دستورالعملی برای تعیین حداقل دقت مطلق رویدادهای اضطراری نوسان‌نگار شده در تأسیسات شد. با تصویب استاندارد NERC (همکاری قابلیت اطمینان الکتریکی آمریکای شمالی) PRC-018-1 در سال 2006، ایالات متحده ملزم شد تا اطمینان حاصل کند که تمام داده های اسیلوسکوپ دارای دقت زمانی 2 میلی ثانیه یا بیشتر نسبت به UTC (زمان هماهنگ جهانی) هستند. مقیاس).

امروزه، بسیاری از داده‌های اندازه‌گیری و کنترل در سیستم‌های قدرت باید دقت زمان‌بندی مطلق در حد ۱ میلی‌ثانیه را ارائه دهند:

• داده های سیستم های اسکادا (کنترل نظارتی و جمع آوری داده ها)
• داده های ضبط کننده رویداد و اسیلوسکوپ ها
• مهرهای زمانی از MFP ها و پایانه های حفاظتی
• اندازه گیری رعد و برق

دستیابی به دقت حدود 1 میلی ثانیه نسبتا آسان است. با این حال، طیف وسیعی از داده ها در دستگاه های مدرن نیاز به دقت بالاتری دارد. توابع زیر به دقت مطلق 1 میکرو ثانیه یا بهتر نیاز دارند:

• مقادیر نمونه
• اندازه گیری سنکروفازور (اندازه گیری بردار موج سینوسی همزمان)
• اندازه گیری OMF با استفاده از روش موج

برای همگام سازی اندازه گیری دستگاه ها با استفاده از این توابع، به عنوان یک قاعده، از زمان GPS با استفاده از تجهیزات همگام سازی پست (ساعت های پست) استفاده می شود.

IEC 61850-90-5 الزامات اندازه‌گیری زمان‌بندی رویداد و زمان‌بندی اندازه‌گیری را در پنج کلاس زمانی از 1 میلی‌ثانیه تا 1 میکرو ثانیه ارائه می‌کند (جدول 1 و جدول 2 را ببینید).

جدول 1: کلاس های زمانی برای اندازه گیری رویداد طبق IEC6185090-5

کلاس زمان	دقت	اندازه گیری
	± 1 میلی ثانیه	مهرهای زمانی رویداد
	± 100 میکرو ثانیه	نقطه عبور صفر و داده ها برای کنترل زمان. سوئیچینگ تجهیزات با کنترل سنکرونیسم

جدول 2: کلاس های زمانی برای همگام سازی داده ها از ترانسفورماتورهای ابزار مطابق با IEC6185090-5

کلاس زمان	دقت
	± 25 میکرو ثانیه
	± 4 میکرو ثانیه
	± 1 میکرو ثانیه

روش های سنتی همگام سازی

بسته به الزامات و اندازه گیری های انجام شده، روش های مختلفی برای انتقال سیگنال های همگام سازی از تجهیزات همگام سازی پست به دستگاه های درگیر استفاده می شود. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، اکثر روش های سنتی نیاز به یک مدار سیگنال زمانی جداگانه دارند.

برنج. 1: نمودار عملکردی انتقال سیگنال همگام سازی از طریق یک کانال توزیع جداگانه

برای انتقال سیگنال همگام سازی در ایستگاه های فرعی، از روش های اصلی زیر استفاده می شود:

IRIG-ب. رمزگذاری با استفاده از روش کدهای زمانی IRIG (گروه ابزار بین برد) توسط وزارت ارتش ایالات متحده برای استانداردسازی اندازه‌گیری‌های به‌دست‌آمده از منابع دارای مکان‌های مختلف توسعه داده شد. در حال حاضر، رمزگذاری IRIG-B عمدتاً در برنامه های غیرنظامی از جمله تأسیسات تولید برق استفاده می شود. IRIG-B یک سیگنال همگام سازی را با سرعت 100 bps ارسال می کند. علاوه بر این، بسته به روش انتقال (کد بدون تعدیل (0/+5 ولت افست) یا کد مدوله شده (حامل 1 کیلوهرتز))، دقت همگام سازی از 1 میلی ثانیه تا 10 میکرو ثانیه امکان پذیر است. IRIG-B از کابل کواکسیال یا جفت تابیده برای انتقال سیگنال استفاده می کند.

1 پالس در ثانیه (1 PPS). سیگنال دیجیتال 1 PPS کاربرد گسترده ای به عنوان سیگنال همگام سازی دارد و در بسیاری از پست ها استفاده می شود. سیگنال یک پالس مستطیلی منظم با فرکانس 1 هرتز است که در آن یک لبه پیشرو یا سقوط نشان دهنده شروع یک ثانیه است. دقت همگام‌سازی هنگام استفاده از چنین پالسی در حد چند نانوثانیه است. با در نظر گرفتن تاخیر انتقال سیگنال در کانال انتقال فیزیکی، دقت به دست آمده با این روش می تواند 1 میکرو ثانیه باشد. سیگنال 1 PPS به خودی خود حاوی اطلاعات زمان اضافی نیست، بنابراین لبه پالس را می توان به یک زمان مطلق خاص گره زد. در نتیجه، اطلاعات زمان بندی اضافی باید با استفاده از یک سیستم زمان بندی کمکی جداگانه (به عنوان مثال NTP) به MFP منتقل شود. در این راستا، روش 1 PPS اخیراً ارتباط خود را برای اهداف همگام سازی در تأسیسات برق از دست داده است.

انتقال سیگنال سریال در ASCII. این روش همگام سازی به منظور ارائه کامل مطالب ارائه شده است. به دلیل در دسترس بودن جایگزین های بهتر، این روش به ندرت در صنعت برق استفاده می شود. در چنین طرح هایی، سیگنال ساعت از طریق یک کانال انتقال سریال در قالب ASCII منتقل می شود. دقت همگام سازی بسیار به سرعت انتقال و کیفیت تجهیزات و نرم افزار بستگی دارد. در سرعت های 19200 باود و بالاتر، دقت تا 1 میلی ثانیه معمولاً به دست می آید.

برنج. 2: نمودار عملکردی انتقال سیگنال همگام سازی از طریق شبکه ایستگاه

همانطور که در بالا ذکر شد، تعداد کاربردهای شبکه های اترنت در پست ها به طور پیوسته در حال افزایش است. در این راستا، ارتباط استفاده از سیستم های همگام سازی مبتنی بر چنین شبکه هایی افزایش می یابد (نمونه هایی را در شکل های 1 و 2 ببینید). قبل از توسعه استاندارد IEEE 1588-2008، NTP تنها روش همگام سازی پرکاربرد بود که نیازی به سیستم انتقال سیگنال زمانی جداگانه از طریق شبکه نداشت.

NTP. پروتکل زمان شبکه (NTP) برای همگام‌سازی زمان در شبکه‌های کامپیوتری استفاده می‌شود و در درجه اول برای همگام‌سازی قابل اعتماد بین نرخ‌های بسته‌های مختلف در شبکه‌هایی مانند اینترنت طراحی شده است. دقت همگام سازی به طور مستقیم به ترافیک شبکه و تاخیر در سیستم عامل ها بستگی دارد. برای تخمین میانگین تأخیرها در طول انتقال NTP از یک سرور به یک مشتری شبکه فردی، از الگوریتم‌های محاسباتی ویژه استفاده می‌شود. در محیط اینترنت، دقت به طور معمول به 10 میلی ثانیه می رسد. در شبکه های مورد استفاده در تاسیسات برق می توان به دقتی در حدود چند میلی ثانیه دست یافت. این دقت برای تنظیم یک زمان مطلق خاص برای لبه افزایشی سیگنال 1 PPS کافی است. با این حال، به دلیل این واقعیت که دو کانال انتقال زمان مرجع جداگانه مورد نیاز است، به ندرت از چنین طرحی استفاده می شود (به عنوان مثال، NTP و 1 PPS).

جدول 3: ویژگی های اصلی روش های همگام سازی سنتی

سیستم	دقتنقل و انتقالات	کانال انتقال مجزا	عدم قطعیت
IRIG-B	از 10 میکروثانیه تا 1 میلی ثانیه		1 سال
1 پی پی اس	1 میکرو ثانیه		1 ثانیه
پس از تولد. ASCII	1 میلی ثانیه		غایب
	از 1 میلی ثانیه تا 10 میلی ثانیه		غایب

جدول 3 ویژگی های اصلی روش های سنتی همگام سازی زمان را خلاصه می کند. از تجربه استفاده از این نوع سیستم ها، الزامات زیر را می توان استنباط کرد که یک سیستم هماهنگ سازی زمان بهبودیافته باید داشته باشد:

• دقت زمان بندی بالا
• (1 میکرو ثانیه یا بالاتر)
• امکان استفاده از شبکه اترنت موجود در سیستم هوشمندانهتوری
• جبران خودکار تاخیرهای انتشار سیگنال
• عدم قطعیت
• امکان افزونگی سیستم

پروتکل زمان دقیق (PTP)

پروتکل زمان استاندارد IEEE 1588-2008 همگام سازی را در شبکه های اطلاعاتی، به عنوان مثال، با استفاده از اترنت فراهم می کند. همانند NTP، یک کابل مشترک برای انتقال داده های اولیه و انتقال سیگنال همگام سازی استفاده می شود که امکان استفاده از یک شبکه اطلاعاتی موجود را فراهم می کند. برخلاف سیستم‌هایی که کانال‌های مجزا برای انتقال دارند، زمان‌های تاخیر در این مورد را نمی‌توان بر اساس طول کابل محاسبه کرد. سرعت بسته های داده ای که از یک شبکه اطلاعاتی عبور می کنند می تواند به صورت پویا تغییر کند و زیرساخت شبکه می تواند تغییر کند، بنابراین تاخیر انتقال هر بسته داده نیز باید به صورت پویا تنظیم شود. سوئیچ های شبکه همچنین می توانند تاخیر اضافی در هنگام ارسال بسته ها ایجاد کنند و این تاخیر می تواند بسیار بیشتر از تاخیر ناشی از طول کابل باشد. پروتکل زمان دقیق ماهیت پویایی تغییرات تاخیر در هنگام انتقال سیگنال را در نظر می گیرد و به شما امکان می دهد تنظیمات لازم را به طور خودکار انجام دهید.

همگام سازی از طریق پروتکل PTP

اصل عملکرد این روش در شکل 3 نشان داده شده است. دستگاه هماهنگ سازی اصلی Master (به عنوان مثال، یک همگام ساز GPS) و دستگاه Slave (به عنوان مثال، یک دستگاه حفاظت رله) از طریق یک شبکه اطلاعاتی متصل می شوند. وظیفه همگام سازی دستگاه های Slave و Master به گونه ای است که هر دوی آنها زمان یکسانی را به صورت همزمان ارائه دهند.

انحراف زمانی بین دستگاه ها با بیان می شود Δ تی ام اس. شکل 3 نیز این انحراف را به صورت صفرهای جابجا شده در محور زمان نشان می دهد. هدف اندازه گیری ارزش است Δ تی ام اس. برای انجام این کار، بسته داده A از دستگاه Master از طریق شبکه اترنت به دستگاه Slave ارسال می شود. در این حالت دستگاه M لحظه در زمان را تعیین می کند t 1زمانی که بسته ارسال شد بنابراین، زمان t 1این مقدار مطلق زمانی است که بسته داده از Clock Master ارسال شده است. بسته داده پس از مدت زمان معینی از طریق شبکه به دستگاه Slave می رسد. این تاخیر به عنوان تعیین شده است Δ tpدر شکل 3 و مجموع تمام تاخیرهای سیگنال در کابل و سوئیچ شبکه است. پس از این تاخیر، بسته داده به دستگاه Slave می رسد که در آن مهر زمان بعدی تولید می شود که به عنوان t 2".

برنج. 3: تعیین زمان انتقال سیگنال بین دستگاه ها هنگام ارسال 2 بسته داده در جهت مخالف

بنابراین، دستگاه Slave زمانی را تعیین می کند که بسته داده A به آن می رسد. در این حالت، رابطه بین زمان ها t 1و t 2"با فرمول تعیین می شود:

t 2 "= t 1 + Δ tp - Δ تی ام اس (1)

به دنبال این، دستگاه Slave یک بسته داده B را به دستگاه Master ارسال می کند. زمان ارسال بسته توسط دستگاه Slave ( t 3") و زمان دریافت بسته توسط دستگاه Master ( t 4) برای محاسبه بیشتر به خاطر سپرده می شود. اگر کانال فیزیکی بسته ها یکسان باشد، می توانیم تاخیر را فرض کنیم Δ tpدقیقاً یکسان خواهد بود و زمان نهایی برابر با:

t 4 = t 3" + Δ tp + Δ تی ام اس (2)

مقادیر زمان در هر دو دستگاه وجود دارد: t 1و t 4در دستگاه Master، t 2"و t 3"در دستگاه Slave به محض اینکه دستگاه Master مقادیر خود را ارسال کرد ( t 1و t 4) به دستگاه Slave در بسته داده، دستگاه Slave می تواند سیستم معادلات (1) و (2) را حل کند و بنابراین مقدار زمان را پیدا کند. Δ تی ام اسطبق فرمول:

Δ تی ام اس = (t 1 - t 2"- t 3" + t 4) / 2 (3)

در نتیجه دستگاه Slave می تواند از این اطلاعات برای تنظیم زمان خود استفاده کند. تکرار مداوم این اندازه گیری (معمولاً 1 بار در ثانیه) و تصحیح متعاقب آن زمان انتقال سیگنال بین دستگاه ها امکان کاهش انحراف زمان را تا 100 ns فراهم می کند.

برای اندازه گیری تاخیر در نظر گرفته شده، بسیار مهم است که زمان انتقال بسته های A و B یکسان باشد، یعنی. به جهت انتقال بسته بستگی ندارد. این الزام در توپولوژی های شبکه استاندارد برآورده نمی شود، زیرا سوئیچ های اترنت بسته های دریافتی را برای مدتی قبل از ارسال ذخیره می کنند. این زمان اقامت (زمانی که یک بسته قبل از ارسال در سوئیچ ذخیره می شود) بسته در سوئیچ به عوامل متعددی (مثلاً بار ترافیک) بستگی دارد و می تواند منجر به عدم دقت شود. برای حل این مشکل، استاندارد IEEE 1588-2008 از روش همگام ساز باز (OT) استفاده می کند. چنین همگام‌کننده‌ای سوئیچ‌ای است که زمان سفر یک پیام PTP را اندازه‌گیری می‌کند و این اطلاعات را به دستگاه‌هایی که پیام‌های PTP مربوطه را دریافت می‌کنند، منتقل می‌کند.

مکانیسم های اندازه گیری تاخیر

بر اساس اصل ذکر شده در بالا، استاندارد IEEE 1588-2008 دو مکانیسم را برای اندازه گیری تاخیر پیشنهاد می کند: end-to-end (E2E) و peer-to-peer (P2P). برای همگام سازی ایمن، همه دستگاه های موجود در یک شبکه باید از مکانیزم اندازه گیری یکسانی استفاده کنند.

مکانیسم اندازه گیری تاخیر سرتاسرهنگام استفاده از مکانیزم E2E، همگام‌ساز باز سیستم، زمان ماندگاری پیام PTP را اندازه‌گیری می‌کند و این اطلاعات را در قسمت تصحیح رویداد ثبت می‌کند. اگر یک پیام PTP از چندین همگام ساز باز عبور کند، تمام زمان های اقامت این پیام در همگام سازها در قسمت تصحیح جمع می شود.

مکانیسم اندازه‌گیری تأخیر همتا به همتا.اگر در مکانیزم E2E همگام‌کننده‌های باز فقط زمان ماندگاری پیام را اندازه‌گیری می‌کنند، در مکانیسم P2P همگام‌کننده‌های باز تأخیر بین پورت‌های دریافت و ارسال پیام را نیز اندازه‌گیری می‌کنند. در نتیجه، فیلد تصحیح پیام PTP شامل زمان اقامت در همه همگام‌کننده‌های باز و زمان تاخیر بین پیوندها در کانال انتقال خواهد بود.

در پیکربندی E2E، اندازه گیری تأخیر به صورت جداگانه بین دستگاه Master و هر دستگاه Slave متصل به آن انجام می شود، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است. در نتیجه ترافیک به سمت دستگاه ایجاد می شوداستاد افزایش خواهد یافت زیرااستاد تمام دستگاه های متصل به آن را می بیند.

برنج. 4: توپولوژی حلقه برای اندازه گیری تاخیر سرتاسر

در پیکربندی P 2 P همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است، همگام سازهای باز، تأخیرهای سیگنال را بین همگام سازهای مجاور اندازه گیری می کنند.

برنج. 5: توپولوژی حلقه برای اندازه گیری تاخیر همتا به همتا

اندازه گیری تأخیر همچنین بر روی بخش های انتقالی که توسط پروتکل های افزونگی مسدود شده اند (به عنوان مثال درخت پوشا سریع) انجام می شود. به این ترتیب، پیکربندی مجدد ایمن همگام سازی امکان پذیر است، زیرا هنگام تغییر شبکه همگام سازی، نیازی به محاسبه مجدد تاخیرهای زمانی نخواهد بود.

الگوریتم بهترین همگام ساز

یکی دیگر از ویژگی های پروتکل شرح داده شده در استاندارد IEEE 1588-2008، الگوریتم بهترین ساعت اصلی (BMCA) است. این الگوریتم به طور خودکار به شما امکان می دهد کارآمدترین همگام ساز را تعیین کنید که متعاقباً به عنوان اصلی برای کل شبکه استفاده می شود. این همگام ساز پیشرو می شود و همه همگام سازهای دیگر زمان خود را با آن تنظیم می کنند. به این ترتیب نیازی به انتخاب دستی همگام ساز اصلی شبکه نیست. بهترین الگوریتم ساعت اصلی همچنین شامل یک تابع افزونگی است. اگر همگام‌کننده اصلی کار نکند، همگام‌ساز کارآمد بعدی به‌طور خودکار به همگام‌کننده اصلی تبدیل می‌شود. برای زیرساخت های شبکه پیچیده، پروتکل عملکرد تعریف یک هماهنگ کننده اصلی را ارائه می دهد که برای همگام سازی بیشتر استفاده می شود.

برنج. 6: بهترین الگوریتم ساعت اصلی (BMCA) ) در یک سیستم از دو زیرسیستم با شش همگام ساز (ج 1… ج 6).

شکل 6 شبکه ای متشکل از 6 همگام ساز (C1...C6) را نشان می دهد که از طریق 2 سوئیچ (S1 و S2) متصل شده اند. همگام ساز C4 از نظر ویژگی ها بهترین است، زیرا گیرنده GPS دارد و بنابراین می تواند سیگنال با دقت بالایی از ماهواره دریافت کند. با توجه به این واقعیت که این همگام ساز بالاترین دقت را ارائه می دهد، الگوریتم BMCA همگام ساز C4 را به عنوان اصلی برای کل شبکه تنظیم می کند. تمام دستگاه های دیگر در شبکه (C1، C2 ... که ممکن است بخشی از پایانه های حفاظتی و غیره باشند) نسبت به زمان دستگاه C4 همگام هستند.

C3 در یک حالت خاص عمل می کند. این دستگاه دارای 2 پورت است که می تواند از طریق سوئیچ های S1 و S2 دو شبکه را به یکدیگر متصل کند. با توجه به الگوریتم BMCA، پورت شبکه دستگاه C3 در سمت سوییچ S1 به صورت Slave (که در شکل 6 با حرف S مشخص شده است) پیکربندی شده و با زمان دستگاه اصلی C4 تنظیم می شود. برای سیستمی که از طریق سوئیچ S2 کار می کند، همگام ساز C3 به عنوان اصلی تبدیل می شود و زمان دریافتی از C4 را به دستگاه های C5 و C6 منتقل می کند. در اصطلاحات IEEE 1588-2008، دستگاه C3 Boundary Clock نامیده می شود. چنین دستگاهی به شما امکان می دهد زمان دو شبکه ایزوله را نسبت به زمان مرجع مشترک همگام کنید. این پیکربندی به طور خودکار توسط الگوریتم BMCA ارائه می شود. وقتی دستگاهی را قطع می کنید یا دستگاه جدیدی اضافه می کنید، سیستم به طور خودکار پیکربندی مجدد می شود.

پروفایل های PTP

IEEE 1588-2008 یک استاندارد نسبتاً پیچیده است که به شما امکان می دهد تنظیمات سفارشی را برای برنامه های مختلف که در آن از پروتکل PTP استفاده می شود، تنظیم کنید. برای اطمینان از عملکرد انعطاف‌پذیر و پیکربندی سریع تجهیزاتی که از طریق PTP کار می‌کنند، استاندارد شامل پروفایل‌های پیکربندی از پیش تعیین‌شده است. پروفایل ها بسته به برنامه تنظیمات پیش فرض و همچنین انواع همگام سازی را تعریف می کنند. ضمیمه J IEEE 1588-2008 دو نمایه پیش فرض را تعریف می کند: نمایه PTP پیش فرض Request-Response (یا نمایه E2E) و نمایه PTP پیش فرض Peer-to-Peer. سازمان‌های علاقه‌مند (استانداردسازی، کمیته‌های صنعتی و غیره) فرصت ایجاد پروفایل‌های اضافی را دارند.

PTP POWER PROFILE

برای عملکرد ایمن تجهیزات طبق پروتکل PTP در زمینه استاندارد صنعت برق IEEE C 37.238-2011 به اصطلاح تعریف می کندنمایه قدرت . این پروفایل توسط گروه های کاری ایجاد شده است WG H 7 از کمیته رله سیستم های قدرت IEEE و WG C 7 از کمیته پست سیستم های قدرت . هر دو گروه زیر نظر جامعه کار می کنند IEEE Power and Energy Society.

این نمایه، تعریف شده در IEEE 1588-2008، ایجاد شده برای اطمینان از همگام سازی زمان در گره های حیاتی سیستم قدرت که 24 ساعت شبانه روز کار می کنند. برای این منظور علاوه بر پارامترهای انتخاب شده IEEE 1588-2008 پارامترهای سیستم مشخصات خاص تعریف شد.

پارامترهای IEEE 1588-2008 PTP Power Profile

این بخش پارامترهای اصلی IEEE 1588-2008 را که در پروفایل قدرت PTP استفاده می‌شوند، توضیح می‌دهد. شرح کامل پارامترها در استاندارد آمده است.

نوع همگام سازدر نمایه برق PTP، می‌توانید یک همگام‌کننده یک مرحله‌ای (یک همگام‌کننده یک مرحله‌ای یک مهر زمانی را مستقیماً در پیام PTP قرار می‌دهد (مثلاً همگام‌سازی). یک همگام‌کننده دو مرحله‌ای مهر زمانی را در یک پیام Follow_Up جداگانه ارسال می‌کند) یا یک دو همگام ساز مرحله توصیه می شود از یک سنکرونایزر تک مرحله ای استفاده کنید که مدرن تر است. همگام‌سازهای دو مرحله‌ای تنها به دلیل در دسترس بودن آن‌ها در صنعت در نمایه گنجانده شدند. همچنین امکان انتخاب انواع همگام سازهای شرح داده شده در IEEE -1588-2008 (ساده، باز، لبه) وجود دارد.

الگوریتم بهترین همگام ساز (بهتریناستادساعتالگوریتم). پروفیل توان PTP از الگوریتم BMCA استفاده می کند. ویژگی اصلی راه‌اندازی BMCA این است که فقط همگام‌کننده‌های اصلی بالقوه (یک هماهنگ‌کننده اصلی بالقوه سیگنال مرجع با دقت بالایی دارد (مثلاً یک سیستم GPS)) توانایی این را دارند که به عنوان استادان نامزد عمل کنند. همه همگام سازهای ساده دیگر در حالت Slave-Only کار می کنند. بنابراین، تنها یک هماهنگ کننده اصلی بالقوه مرتبط با یک سیگنال مرجع خارجی می تواند یک استاد پست باشد.

مکانیزم تاخیر همتا به همتامشخصات توان PTP مکانیزم همتا را برای تاخیرهای انتقال مشخص می کند. مزیت این راه اندازی این است که پیش اندازه گیری تمام تأخیرهای بین گره ها به شما امکان می دهد به سرعت انتقال را هنگام اندازه گیری پیکربندی شبکه تنظیم کنید و بار روی اصلی هماهنگ سازی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

TLV-برچسب زمان محلیدر نمایه قدرت PTP، همگام‌کننده‌های اصلی بالقوه باید یک TLV به پیام‌های شناسایی خود اضافه کنند (پیام‌های شناسایی در IEEE 1588-2008 تعریف شده‌اند و حاوی اطلاعاتی درباره همگام‌کننده هستند (مثلاً برچسب‌های کیفیت همگام‌کننده، برچسب‌های شناسایی و غیره). نشانگر TLV حاوی اطلاعات منطقه زمانی و سایر اطلاعات لازم برای دستگاه برای تبدیل زمان UTC به زمان محلی.

پارامترهای خاص نمایه قدرت PTP

این بخش پارامترهای اضافی را توضیح می دهد که باید برای یکپارچه سازی دستگاه ها بر اساس استاندارد تنظیم شوند IEEE 1588-2008 در پست های پست با استفاده از IEC 61850 , :

تضمین عملکرد پایدار.برای اطمینان از دقت زمانی مورد نیاز حتی در پیچیده ترین کاربردها (سنکروفازورها، مقادیر نمونه برداری)، پارامترهایی برای انتقال پایدار سیگنال های همگام سازی زمان به دستگاه های برده (مانند پایانه های حفاظتی) تنظیم می شوند.

خطای کل در ورودی همگام ساز برده نباید از 1 میکرو ثانیه پس از 16 ارسال مجدد تجاوز کند. همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است، همگام ساز اصلی حداکثر خطای بیش از 200 ns را مجاز می کند و همگام سازهای باز می توانند خطای اضافی بیش از 50 ns ایجاد کنند. این پایداری عملکرد برای 80 درصد بار شبکه تعیین می شود. برای دستیابی به عملکرد پایدار در چنین محدوده‌هایی، همگام‌کننده‌های باز باید حداقل همگام‌سازی شوند (اگر مدت زمان یک ثانیه در آنها یکسان باشد، دستگاه‌ها همزمان می‌شوند. دوره‌های نمونه‌برداری دستگاه‌ها ممکن است متفاوت باشد).

برنج. 7: U شرایط برای اطمینان از کار پایدار در IEEE C 37.238-2011

زمان انتقال عملکرد همگام ساز اصلی به دستگاه دیگری است. در استاندارد IEEE 1588-2008 تغییر زمانی هنگام انتقال عملکرد همگام ساز اصلی از یک دستگاه به دستگاه دیگر تعریف نشده است. در مشخصاتمشخصات قدرت PTP حداکثر جابجایی 2 میکرو ثانیه برای 5 ثانیه در دمای ثابت مشخص شده است. این بدان معنی است که اگر همگام سازی از بین برود، همگام ساز اصلی نباید بیش از 2 میکرو ثانیه در 5 ثانیه حرکت کند. این مدت برای اطمینان از اینکه دستگاه دیگری در سیستم زمان کافی برای وارد شدن به حالت اصلی دارد، ضروری در نظر گرفته می شود.

برچسب های IEEE802.1Q. مشخصات قدرت PTP این الزام را اعمال می کند که همه پیام های PTP با تعاریف IEEE 802.1Q مطابقت داشته باشند. هر فریم حاوی برچسبی است که اولویت قاب و وضعیت فریم را در شبکه مجازی نشان می دهد VLAN (شبکه مجازی). فیلد اولویت تضمین می کند که مهم ترین پیام ها (مثلاً پیام های حفاظتی پست) دارای بالاترین اولویت هستند. فیلدهای VLAN به شما امکان می دهند یک شبکه فیزیکی را به گونه ای تقسیم کنید که پیام های در نظر گرفته شده برای یک دستگاه خاص به آن دستگاه خاص منتقل شوند. استفاده از VLAN ها می تواند با مسدود کردن تهدیدات امنیتی و اطمینان از محرمانه بودن پیام، امنیت سیستم را بهبود بخشد. در نتیجه کل ترافیک شبکه نیز کاهش می یابد.

پایگاه کنترل IEEEسی37.238. مشخصات قدرت PTP پایه کنترل را مشخص می کند پایگاه اطلاعات مدیریت (MIB)برای ثبت پروتکل مدیریت شبکه ساده (SNMP).تله های SNMP در MIB گنجانده شده است برای نشان دادن تغییرات رویداد (مثلاً تغییر ساعت اصلی).

برچسب هاTLVIEEE C37.238. مشخصات برق PTP تگ های TLV را تعریف می کند که حاوی اطلاعاتی در مورد همگام ساز اصلی، خطای زمان بندی هماهنگ کننده اصلی و خطای زمان بندی شبکه است. این پارامترها می توانند توسط MFP برای تعیین محتمل ترین خطای زمانی مورد استفاده قرار گیرند و بنابراین ارزیابی کیفیت مهرهای زمانی صادر شده را ممکن می سازند.

پیاده سازی و سناریوهای انتقال به استاندارد در پست های جدید

ساختار جامع استاندارد IEEE 1588-2008 به شما این امکان را می دهد که بسته به خواسته های مشتری مفاهیم هماهنگ سازی زمانی مختلف را برای یک مرکز برق خاص توسعه دهید.

اجرای PTP در پست های در حال ساخت

اگر پستی در حال ساخت باشد، می توان طراحی اولیه شبکه همگام سازی را مطابق با آن انجام داد IEEE 1588-2008، زیرا کل زیرساخت شبکه می تواند الزامات IEC را از قبل در نظر بگیرد 61850 و پروتکل PTP.

زیرساخت شبکه طراحی زیرساخت شبکه را می توان به عنوان یک پست استاندارد با IEC پذیرفت61850 همه ملاحظات امنیتی یا افزونگی شبکه (به عنوان مثال توپولوژی حلقه) را می توان در نظر گرفت. تنها مورد نیاز برای سخت افزار همگام سازی این است که شبکه بر روی دستگاه هایی ساخته شود که پشتیبانی می کنند PTP (=همگام‌سازهای باز). برای اطمینان از قابلیت همکاری، همه دستگاه های موجود در شبکه باید بتوانند در یک نمایه کار کنندمشخصات قدرت PTP

رزرو.برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد PTP، توصیه می شود که 2 یا 3 هماهنگ کننده اصلی بالقوه در شبکه وجود داشته باشد. آنتن های GPS این دستگاه ها باید در مکان های مختلف نصب شوند تا خطر از دست رفتن سیگنال به دلیل مشکلات دریافت به حداقل برسد.

امنیت شبکه. به طور کلی، الزامات و توصیه های مشابه برای IEC باید اعمال شود61850. علاوه بر این، توصیه می شود از تابع شبکه مجازی استفاده کنیدبرچسب های VLAN IEEE 802.1 Q پروفایل PTP power profile . برای این کار سوئیچ های مورد استفاده باید از دریافت و تحویل ترافیک با برچسب پشتیبانی کنند IEEE 802.1Q.

ساختار پارامترهای زمان بندی سیستم.برخی از توابع (به عنوان مثال سنکروفازورها، مقادیر نمونه برداری) به زمان بندی دقیق و اطلاعات کیفیت همگام سازی نیاز دارند. همگام‌سازهای موجود در نمایه قدرت PTP چنین اطلاعاتی را ارائه می‌دهند (به برچسب‌های IEEE C 37.238 TLV مراجعه کنید). مشخصات قدرت PTP اطلاعات ضمیمه C چگونگی گنجاندن پارامترهای زمان بندی را در عملکردهای IEC61850، مانند مهرهای زمانی دستگاه یا مقادیر نمونه برداری شده، شرح می دهد.

از آنجایی که گزینه های زیرساختی بسیار زیادی وجود دارد، هیچ راه واحدی برای تنظیم تمام پارامترها وجود ندارد.

برنج. 8: نمونه ای از پیاده سازی PTP در یک پست مدرن

شکل 8 نمونه ای از اجرای یک پست IEC 61850 را نشان می دهد. برای سادگی، گذرگاه ایستگاه IEC 61850 و گذرگاه فرآیند IEC 61850 با استفاده از همگام سازهای باز S1 و S2 نشان داده شده اند (در واقع، زیرساخت با استفاده از چندین سوئیچ پیاده سازی می شود). این سوال که چگونه می توان اتوبوس های فرآیند و ایستگاه را پیاده سازی کرد (و اینکه آیا اصلاً باید این کار انجام شود) چندین بار مورد بحث قرار گرفته است. راه حل ها می توانند متفاوت باشند: از دو شبکه کاملا مستقل تا یک زیرساخت شبکه مشترک. از نقطه نظر IEEE 1588-2008، تمام دستگاه های موجود در یک مرکز برق باید با یک همگام ساز اصلی هماهنگ شوند. این بدان معناست که اتوبوس ایستگاه و گذرگاه فرآیند باید به نحوی به یکدیگر متصل شوند. همانطور که در شکل 8 نشان داده شده است، یک سوئیچ باز، یک مسیریاب با قابلیت PTP یا یک همگام‌کننده مرزی می‌تواند این هدف را انجام دهد. در صورت نیاز به چنین معماری، یک همگام‌کننده مرزی از اتصال مستقیم بین گذرگاه ایستگاه IEC 61850 و گذرگاه پردازش IEC 61850 جلوگیری می‌کند. . مدار نشان داده شده نیز افزونگی کامل را فراهم می کند. اگر همگام ساز C1 از دقت لازم فراتر رود، دستگاه بعدی در سیستم - به احتمال زیاد C2 - همگام ساز اصلی کل سیستم می شود.

انتقال به استاندارد در پست های موجود

هنگام پیاده سازی IEEE 1588-2008 در پست های جدید ساخته شده با IEC 61850 ممکن است مشکلات خاصی ایجاد شود. اگر بتوان از اتصالات کابلی شبکه موجود استفاده کرد، دستگاه های شبکه باید با دستگاه هایی جایگزین شوند که از پروتکل پشتیبانی می کنند. PTP کموتاتورها (=همگام سازهای باز). با این حال، مثبت است که همه دستگاه های شبکه نیازی به تعویض همزمان ندارند. پیاده سازی PTP ممکن است محدود به مناطقی باشد که دقت زمان‌بندی بالا مورد نیاز است. همگام سازهای مدرن PTP می تواند با استفاده از پروتکل ها به صورت موازی کار کند NTP و PTP از طریق همان شبکه بنابراین، مناطقی که دقت زمان کمتری مجاز است، می توانند طبق پروتکل کار کنند NTP.

یکپارچه سازی دستگاه هایی که از PTP پشتیبانی نمی کنند به روش های مختلفی قابل انجام است. یکی از روش ها ارائه سیگنال های ساعت به صورت محلی است، همانطور که در شکل 8 نشان داده شده است. دستگاه C 3 با ساعت اصلی همگام می شود و به صورت محلی سیگنال های ساعت (مانند IRIG-B یا 1 PPS) را به دستگاه های غیر PTP ارائه می دهد. این دستگاه ها (در شکل 8 به رنگ خاکستری نشان داده شده است) به گذرگاه پردازش IEC61850 متصل می شوند و سیگنال همگام سازی زمانی را از دستگاه C 3 از طریق یک کانال ارتباطی جداگانه دریافت می کنند. همگام‌سازهای باز با خروجی‌های IRIG -B اضافی برای اتصال انواع دستگاه‌های قدیمی‌تر در حال حاضر تولید می‌شوند.

U دستگاه هایی که پشتیبانی نمی کنند PTP ، رابط کاربری ندارندشبکه محلی کابلی ، ارائه همگام سازی سخت افزاری که برای کار دقیق روی آن ضروری است PTP . اما، در اصل، در برخی از دستگاه های مدرن امکان به روز رسانی نرم افزار و سخت افزار وجود دارد که امکان همگام سازی توسط PTP . هنگام استفاده از مهرهای زمانی نرم افزار، دقت کل می تواند از 20 میکرو ثانیه تا 100 میکرو ثانیه برسد. این برای الزامات عمومی که در IEC تعریف شده کافی است61850-90-5 (جدول 1 را ببینید)، اما برای کلاس های دقت کافی نیست T 3… T 5 (جدول 2 را ببینید). بنابراین، برای دستگاه هایی که باید کلاس های دقت را از T 3 به T 5، لازم است قبل از استفاده از همگام سازی سخت افزار بتوان آنها را ارتقا داد یا باید با دستگاه های جدید جایگزین شوند. با توجه به اینکه در حال حاضر از بسیاری از پست هایی که نیاز به همگام سازی زمانی است استفاده می شود IRIG-B، در استاندارد IEEE C 37.238-2011 (ضمیمه های C و D ) دستورالعمل های مقاوم سازی را برای کاربرد ارائه می دهدمشخصات قدرت PTP در چنین امکاناتی

تاخیر در کابل آنتن

در بالا نشان داده شد که هنگام اجرای PTP، تمام تاخیرهای ایجاد شده توسط شبکه و تجهیزات شبکه را می توان به طور خودکار جبران کرد. تنها چیزی که باقی می ماند نیاز به جبران تاخیر ایجاد شده توسط کابل بین آنتن GPS و هماهنگ کننده اصلی است. علاوه بر این، حتی کابل‌های با فرکانس بالا نیز تضعیف نسبتاً بالایی در فرکانس دریافت GPS (1.57542 گیگاهرتز) دارند که حداکثر طول کابل را به 50 تا 100 متر محدود می‌کند. اگر به دلیل دشواری دریافت سیگنال یا شرایط عملیاتی خاص (مثلاً ایستگاه در معدن قرار دارد)، لازم است مسافت طولانی را برای انتقال طی کنید، باید اقدامات اضافی انجام شود (تقویت کننده های سیگنال، استفاده از فرکانس متوسط).

برنج. 9: هماهنگ کننده اصلی که در آنتن تعبیه شده است

اگر همگام ساز اصلی PTP در آنتن تعبیه شده باشد (شکل 9 را ببینید)، کابل کواکسیال بین همگام ساز و آنتن مورد نیاز نخواهد بود. ارتباط بین دستگاه ها و همگام ساز اصلی از طریق یک شبکه اترنت اجرا می شود. همگام ساز اصلی می تواند از طریق کابل اترنت با استفاده از فناوری Power over Ethernet (PoE) تغذیه شود. هنگام استفاده از کابل اترنت استاندارد، انتقال سیگنال در فاصله تا 100 متر امکان پذیر است. اگر از یک کانال اترنت نوری استفاده شود، فاصله بین یک آنتن خارجی با یک هماهنگ کننده اصلی داخلی و دستگاه های همگام سازی شده در شبکه را می توان تا 2 کیلومتر افزایش داد. در این صورت نیازی به جبران تاخیر کابل آنتن به دلیل عدم وجود آن نیست.

مسائل و چشم اندازهای فعلی

استاندارد IEEE 1588-2008 با مشخصات توان PTP مطابق با IEEE C 37.238 راه حلی جامع برای اجرای همگام سازی دقیق زمان بر روی یک شبکه اترنت ارائه می دهد. در این مورد، سؤالاتی که مطرح می شود، به عنوان یک قاعده، مربوط به مشکلات کلی است که مستقیماً به IEEE 1588-2008 مربوط نمی شود یا به طور غیر مستقیم به استاندارد مربوط می شود.

یکی از این مشکلات کلی در چارچوب موضوع همگام سازی زمان، بحث قابلیت اطمینان سیستم GPS است. در حال حاضر، GPS تنها استاندارد سیستم قدرت در حال استفاده است که دقت زیر میکروثانیه را ارائه می دهد. یک راه حل ممکن، استفاده از سیستم های پشتیبان بر اساس استانداردها و فناوری های دیگر (GLONASS یا نوسان سازهای بسیار پایدار برای جبران تلفات سیگنال GPS) است.

موضوع دیگر امنیت شبکه اطلاعات به طور کلی است. در این راستا، استفاده از روش انتخاب مسیر انتقال (جداسازی مدار) با استفاده از تگ های IEEE 802.1Q مطابق با مشخصات توان PTP توصیه می شود. این ماده همچنین با استاندارد امنیتی IEC 62351-6 (قسمت 4.1) سازگار است، که استفاده از انتخاب مسیر را به جای رمزگذاری برای فرآیندهای حیاتی همگام‌سازی توصیه می‌کند.

با توجه به علاقه روزافزون به استاندارد IEEE 1588-2008 در شبکه های با استفاده از اترنت، در حال حاضر طیف گسترده ای از دستگاه ها و همگام سازهای شبکه وجود دارد که می توانند در این محیط استفاده شوند. یکپارچه سازی PTP قبلاً برای بسیاری از دستگاه های موجود پیاده سازی شده است یا توسط سازندگان پیشرو برنامه ریزی شده است. بنابراین، در نظر گرفتن IEEE 1588-2008 می تواند برای استفاده در پست های جدید یا در ساخت تاسیسات برنامه ریزی شده توصیه شود.

نتیجه

استاندارد IEEE 1588 به طور مداوم تمام مراحل را برای ارائه یک سیستم همگام سازی زمانی قابل اعتماد، ایمن و با استفاده آسان تعریف می کند. در این مورد، یک کانال ارتباطی جداگانه از طریق کابل مورد نیاز نیست، یعنی. هزینه ها کاهش می یابد و سازماندهی یک شبکه همگام سازی زمانی جداگانه مورد نیاز نیست. نمایه قدرت IEEE C 37.238-2011 PTP یکپارچه سازی کامل IEEE 1588-2008 را در یک سیستم با استفاده از IEC61850 فراهم می کند. بنابراین، دلایل زیادی برای این باور وجود دارد که پروتکل زمان دقیق روشی بهینه و انعطاف‌پذیر برای اطمینان از همگام‌سازی زمانی در تاسیسات تولید برق مدرن است.

ادبیات

1. IEEE 1588-2008، "استاندارد IEEE برای یک پروتکل هماهنگ سازی ساعت دقیق برای سیستم های اندازه گیری و کنترل شبکه ای"، IEEE، 2008

2. IEEE C37.238-2011، "نمایه استاندارد IEEE برای استفاده از پروتکل زمان دقیق IEEE 1588 در کاربردهای سیستم قدرت"، IEEE، 2011

3. IEC 61850 Ed.2، "شبکه ها و سیستم های ارتباطی در مواد"، IEC

4. RFC 5905، "نسخه 4 پروتکل زمان شبکه: مشخصات پروتکل و الگوریتم ها"، گروه وظیفه مهندسی اینترنت (IETF)، 2010

5. استاندارد IRIG 200-04، «فرمت‌های کد زمان سریال IRIG». شورای فرماندهان محدوده، 2004

6. Baumgartner B, Riesch C, Rudigier M, "IEEE 1588/PTP: The Future of Time Synchronization in the Electric Industry" کنفرانس جهانی PAC 2012، بوداپست، مجارستان، 2012

7. PRC-018-1، "نصب تجهیزات نظارت بر اختلال و گزارش داده" NERC، 2006

8. Dickson B، "Substance Time Synchronisation" PAC World Magazine، شماره تابستان 2007، 2007

9. Weibel H، "به روز رسانی فناوری در IEEE 1588 - نسخه دوم پروتکل هماهنگ سازی ساعت با دقت بالا"، Embedded World 2009، نورنبرگ، آلمان، 2009

10. Antonova G، "نمایه استاندارد برای استفاده از IEEE Std 1588-2008 Precision Time Protocol (PTP) در کاربردهای سیستم قدرت"، کنفرانس جهانی PAC 2012، بوداپست، مجارستان، 2012

11. IEEE 802.1Q-2011، "پل های کنترل دسترسی رسانه (MAC) و شبکه های محلی پل مجازی"، IEEE، 2011

12. Eidson J C، "اندازه گیری، کنترل و ارتباطات با استفاده از IEEE 1588."، Springer-Verlag، لندن، 2006

13. Steinhauser F, Riesch C, Rudigier M: “IEEE 1588 for time synchronization of دستگاهها در صنعت برق، ISPCS 2010; پورتسموث، NH، ایالات متحده آمریکا، 2010

14. IEC 62531-6، "مدیریت سیستم های قدرت و تبادل اطلاعات مرتبط - امنیت داده ها و ارتباطات - قسمت 6: امنیت برای IEC 61850"، IEC، 2012

چرا به زمان دقیق نیاز دارید؟

اصلاً چه کسی به این زمان دقیق نیاز دارد؟ البته ما کاربران به آن نیاز داریم تا کمتر دیر کنیم. بیایید یک فرودگاه مدرن را تصور کنیم - برای عملکرد آن، صدها خلبان و اعزام کننده باید از یک ساعت بدون خطا استفاده کنند. سیستم ثبت کالا در انبارها، بیمارستان ها، دفاتر فروش بلیط راه آهن و بسیاری از مؤسسات دیگر ایجاب می کند که زمان تمام اشیاء سامانه تا حدی یکسان باشد. مخصوصا کامپیوترها آنها خدمات و برنامه های زیادی را اجرا می کنند که عملکرد عادی آنها به زمان دقیق و به طور معمول زمان دقیق تر از آنچه ما انسان ها معمولاً نیاز داریم نیاز دارد. خدمات سیستم، اجزای سیستم امنیتی و برنامه های کاربردی ساده می توانند برای دقت ساعت بسیار مهم باشند. بارزترین نمونه از این خدمات، پروتکل احراز هویت Kerberos است. بنابراین، برای کارکرد آن، لازم است که در رایانه هایی که با استفاده از این پروتکل به آنها دسترسی دارید، زمان سیستم حداکثر 5 دقیقه متفاوت باشد. علاوه بر این، زمان دقیق در همه رایانه‌ها، تجزیه و تحلیل گزارش‌های امنیتی را هنگام بررسی حوادث در شبکه محلی بسیار تسهیل می‌کند.

پروتکل NTP

NTP (پروتکل زمان شبکه) پروتکلی است که برای همگام سازی زمان در شبکه طراحی شده است. این مجموعه ای از الگوریتم های نسبتاً پیچیده است که برای اطمینان از دقت بالا (تا چند میکروثانیه) و تحمل خطا در سیستم همگام سازی زمان طراحی شده است. بنابراین، پروتکل شامل همگام سازی همزمان با چندین سرور است.

چندین نسخه از این پروتکل وجود دارد، با برخی تفاوت ها. نسخه سوم این پروتکل در سال 1992 به عنوان RFC 1305 استاندارد شد. نسخه چهارم (در حال حاضر آخرین) در مقایسه با نسخه سوم پیشرفت هایی (پیکربندی خودکار و احراز هویت، الگوریتم های هماهنگ سازی بهبود یافته) دارد، اما هنوز در RFC استاندارد نشده است.

علاوه بر این، علاوه بر پروتکل NTP، SNTP (پروتکل زمان شبکه ساده) نیز وجود دارد. در سطح بسته، این دو پروتکل کاملاً سازگار هستند. تفاوت اصلی بین آنها این است که SNTP سیستم های فیلترینگ پیچیده و تصحیح خطای چند مرحله ای موجود در NTP را ندارد. بنابراین، SNTP یک نسخه ساده شده و آسان برای پیاده سازی NTP است. این برای استفاده در شبکه هایی در نظر گرفته شده است که در آن به دقت زمان بسیار بالایی نیاز نیست، و در پیاده سازی مایکروسافت، دقت را در مدت 20 ثانیه در یک سازمان و حداکثر 2 ثانیه در یک سایت واحد ارائه می دهد. پروتکل SNTP به صورت RFC 1769 (نسخه 3) و RFC 2030 (نسخه 4) استاندارد شده است.

مدل همگام سازی NTP یک ساختار سلسله مراتبی را در نظر می گیرد. در سطح اول سلسله مراتب به اصطلاح سرورهای زمانی "اولیه" (لایه اول) وجود دارد. آنها در نقاط مختلف دنیا قرار دارند و دقیق ترین زمان را دارند. چنین سرورهای نسبتا کمی وجود دارد، زیرا زمان دقیق روی آنها با استفاده از تجهیزات تخصصی گران قیمت (کانال رادیویی، کانال ماهواره ای) حفظ می شود. سرورهای سطح دوم (لایه دوم) با سرورهای سطح اول با استفاده از پروتکل NTP هماهنگ می شوند. در حال حاضر تعداد قابل توجهی از آنها وجود دارد، اما نسبت به سرورهای "اصلی" تا حدودی هماهنگ نیستند (از 1 تا 20 میلی ثانیه). بعدی می تواند سرورهای سطوح سوم، چهارم و بعدی باشد:

با انتقال به هر سطح، خطا نسبت به سرور اولیه کمی افزایش می یابد، اما تعداد کل سرورها افزایش می یابد و در نتیجه بار آنها کاهش می یابد. بنابراین، به عنوان یک منبع خارجی همگام سازی، به جای استفاده از سرورهای اولیه که دقیق ترین زمان را دارند، توصیه می شود از سرورهای ثانویه به دلیل بارگذاری کمتر استفاده شود.

برای همگام سازی زمان در ویندوز 2000/XP/2003 از پروتکل SNTP استفاده می شود. پشتیبانی از این پروتکل در قالب سرویس سیستم Windows Time که بخشی از سیستم عامل MS Windows 2000/XP/2003 است پیاده سازی شده است. ویژگی متمایز این پیاده سازی این است که سرویس Windows Time از احراز هویت دامنه هنگام دسترسی به سرور زمان مرجع پشتیبانی می کند که از نظر امنیتی مهم است.

چندین گزینه برای اجرای سرویس SNTP موجود در ویندوز وجود دارد:

• سلسله مراتبی (NT5DS). به طور پیش فرض برای همه رایانه های متصل به یک دامنه استفاده می شود. همگام سازی زمان در ایستگاه های کاری و سرورهای دامنه به صورت سلسله مراتبی انجام می شود. بنابراین، ایستگاه‌های کاری و سرورهای عضو با کنترل‌کننده دامنه که ورود را تأیید کرده است، همگام‌سازی می‌شوند، کنترل‌کننده‌های دامنه با اصلی عملیات شبیه‌ساز PDC، که به نوبه خود با کنترل‌کننده دامنه واقع در سطح بالاتری از سلسله مراتب همگام‌سازی می‌شود. لازم به ذکر است که این ترتیب همگام سازی "به طور پیش فرض" استفاده می شود و می تواند به صورت دستی یا با استفاده از خط مشی های گروهی لغو شود. نحوه انجام این کار در زیر مورد بحث قرار خواهد گرفت.
• همگام سازی اجباری با سرور NTP انتخابی (NTP). در این حالت، منبع زمان مرجع برای سرویس Windows Time به صورت دستی یا با استفاده از خط مشی های گروه تنظیم می شود.
• غیرفعال کردن همگام سازی (NoSync). این حالت برای یک طرح مدیریت زمان ترکیبی لازم است، که در آن از یک محصول شخص ثالث برای همگام‌سازی با یک منبع خارجی استفاده می‌شود، و زمان ویندوز برای حفظ زمان در دامنه استفاده می‌شود.

بنابراین، در مورد یک گروه کاری، همگام سازی زمان همچنان باید به صورت دستی پیکربندی شود. به عنوان مثال، یکی از رایانه ها را می توان برای همگام سازی با یک سرور خارجی با استفاده از پروتکل SNTP پیکربندی کرد و بقیه را می توان برای همگام سازی با آن پیکربندی کرد. مراحل مورد نیاز برای این کار در ادامه توضیح داده خواهد شد.

برای یک دامنه، استفاده از همگام سازی سلسله مراتبی با استفاده از پروتکل SNTP توصیه می شود. در بیشتر موارد، دقت زمانی سیستم قابل قبولی را در جنگل دامنه ارائه می کند. علاوه بر این، به طور خودکار با پشتیبانی از احراز هویت اکتیو دایرکتوری، امنیت به روز رسانی زمانی را تضمین می کند. برای حفظ زمان "صحیح" در دامنه، لازم است کنترل کننده دامنه سطح بالا، که دارای نقش "مشابه PDC" است، با یک سرور NTP خارجی همگام سازی شود. در مثال ما، نقش چنین سروری یک ماشین لینوکس با دیمون ntpd در حال اجرا خواهد بود.

راه اندازی SNTP در ویندوز

برای پیکربندی سرویس Windows Time، از دو ابزار استفاده می شود:

• زمان خالص
• W32tm

زمان خالص در درجه اول برای پیکربندی سرویس زمان استفاده می شود و w32tm برای نظارت و عیب یابی عملیات استفاده می شود. با این حال، در ویندوز XP/2003، ابزار w32tm دستخوش تغییرات قابل توجهی شده است و می توان از آن برای پیکربندی سرویس زمان استفاده کرد. پیکربندی NTP بیشتر با استفاده از Windows XP/2003 به عنوان مثال انجام خواهد شد.

بنابراین، برای تعیین "دستی" منبع همگام سازی با استفاده از زمان خالص، فقط در خط فرمان بنویسید:

et time /setsntp:list_of_time_servers_separated by_space

برای به دست آوردن اطلاعات در مورد سرور زمان فعلی:

زمان خالص /querysntp

شما می توانید زمان را در یک کنترل کننده دامنه به این شکل پیدا کنید:

زمان خالص /domain:domain_name

و زمان را با یک Domain Controller مانند زیر همگام کنید:

زمان خالص /domain:domain_name /set

ابزار سیستم w32tm می تواند همین کار را انجام دهد و حتی بیشتر:

• w32tm /resync - با استفاده از این دستور، می توانید یک رایانه محلی یا راه دور را مجبور کنید که ساعت سیستم خود را با سرور زمانی که استفاده می کند، همگام کند.
• w32tm /config – این دستور برای پیکربندی سرویس Windows Time استفاده می شود. با کمک آن می توانید لیست سرورهای استفاده شده و نوع همگام سازی (سلسله مراتبی یا انتخاب شده توسط سرورها) را مشخص کنید.

به عنوان مثال، برای نادیده گرفتن مقادیر پیش فرض و تنظیم همگام سازی زمان با یک منبع خارجی، می توانید از دستور استفاده کنید:

w32tm /config /syncfromflags:manual /manualpeerlist:PeerList

و برای اینکه Windows Time تنظیمات جدید را اعمال کند، به جای راه اندازی مجدد سرویس، می توانید از دستور زیر استفاده کنید:

w32tm /config /update

علاوه بر این، w32tm گزینه های زیر را در رابطه با نظارت بر زمان در رایانه ها ارائه می دهد:

• w32tm /monitor – با استفاده از این گزینه می توانید متوجه شوید که زمان سیستم این رایانه با زمان کنترل کننده دامنه یا رایانه های دیگر چقدر متفاوت است.
• w32tm / stripchart - به صورت گرافیکی تفاوت زمانی بین رایانه فعلی و راه دور را نشان می دهد.
• w32tm /register – سرویس Windows Time را به عنوان یک سرویس در این رایانه ثبت می کند. این گزینه می تواند برای رایانه هایی که بخشی از یک دامنه نیستند مفید باشد، زیرا به طور پیش فرض سرویس زمان در آنها متوقف شده است.

اطلاعات دقیق تر در مورد پارامترهای برنامه زمان خالص و w32tm را می توان با استفاده از کلید /؟ به دست آورد. یا با باز کردن بخش مناسب از Help and Support Center MS Windows XP/2003 help system.

حدس زدن اینکه تنظیمات سرویس Windows Time در رجیستری ویندوز در بخش HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\W32Time\ ذخیره شده است دشوار نیست.

در ریشه بخش، پارامترهای عملیاتی خود سرویس تعریف شده است، در زیر کلید Config – تنظیمات مربوط به عملکرد خود پروتکل SNTP، حالت همگام سازی در زیر کلید Parameters تعریف شده است. تنظیمات سرویس گیرنده و سرور SNTP به ترتیب در اتصالات TimeProviders\NtpClient و TimeProviders\NtpServer قرار دارند. بیایید به مقادیر اصلی که تنظیمات سرویس گیرنده و سرور NTP را تعیین می کنند نگاه کنیم:

• نوع - حالت عملکرد سرویس گیرنده NTP را تعیین می کند (NTDS5 - سلسله مراتبی، NTP - "دستی"، NoSync - همگام سازی نشود، AllSync - همه انواع همگام سازی در دسترس هستند).
• فعال - تعیین می کند که آیا این مؤلفه (مشتری یا سرور) فعال است یا خیر.
• CrossSiteSyncFlags - تعیین می کند که در صورت استفاده از همگام سازی سلسله مراتبی، امکان همگام سازی زمان با منبعی که در خارج از دامنه قرار دارد وجود دارد یا خیر (0 - امکان پذیر نیست، 1 - فقط با شبیه ساز PDC، 2 - با همه).
• EventLogFlags - تعیین می کند که آیا پیام های Windows Time ثبت می شوند یا خیر (یک ویژگی بسیار مفید هنگام اشکال زدایی).

گزینه دیگر برای پیکربندی سرویس Windows Time استفاده از Group Policies است. تنظیمات در Group Policy Object در آدرس زیر تعریف شده است: “Computer Configuration –> Administrative Templates –> System –> Windows Time Service”.

اگر Windows 2000 Server را نصب کرده اید و چنین تنظیماتی را پیدا نکرده اید، ناامید نشوید، فقط باید "Administrative Templates" را به روز کنید. برای انجام این کار، تمام فایل‌های adm را از پوشه system32\GroupPolicy\Adm سیستم هر دستگاهی که ویندوز XP نصب شده است، در سروری که یک کنترل‌کننده دامنه است، کپی کنید. در مرحله بعد، در حین تعریف GPO، روی “Administrative templates” کلیک راست کرده و “Add/Remove templates...” را انتخاب کنید. پس از کلیک بر روی دکمه "OK"، الگوها به روز می شوند و می توانید سرویس زمان را با استفاده از خط مشی های گروه پیکربندی کنید:

به راحتی می توان فهمید که این عمدتاً تمام تنظیماتی را که می توان در رجیستری تغییر داد فهرست می کند. هیچ چیز شگفت‌انگیزی در این مورد وجود ندارد، زیرا بیشتر سیاست‌های گروه دقیقاً به همین شکل عمل می‌کنند.

در Windows XP، روش دیگری برای تنظیم یک سرور زمان ظاهر شده است، که می تواند برای تنظیم همگام سازی در رایانه خانگی یا رایانه ای که بخشی از یک گروه کاری است، بسیار راحت باشد:

سرور NTP برای لینوکس - همگام سازی خارجی برای دامنه ویندوز

همانطور که در بالا ذکر شد، پروتکل NTP در برابر خطا مقاوم تر است، بنابراین بهتر است از یک سرور NTP به عنوان منبع زمان مرجع برای همگام سازی خارجی استفاده کنید. علاوه بر این، کنترل کننده دامنه سطح بالا همیشه از طریق پورت UDP 123 که برای عملیات NTP استفاده می شود، به اینترنت دسترسی ندارد. دسترسی ممکن است به دلایل امنیتی ممنوع شود، که این روش معمول برای سازمان های بزرگ است. در چنین مواردی، برای حل این مشکل، می توانید سرور زمان خود را در DMZ نصب کنید، پیکربندی شده برای همگام سازی با یک منبع خارجی، و از آن به عنوان منبع زمانی مرجع برای همگام سازی کنترل کننده دامنه سطح بالا استفاده کنید. هر رایانه ای، نه لزوماً مدرن، با یک سیستم عامل *nix مانند، به عنوان مثال، لینوکس، نصب شده در پیکربندی حداقل، بدون سرور X و سایر موارد بالقوه آسیب پذیر، کاملاً مناسب است.

برنامه های همگام سازی زمان زیادی برای سیستم عامل لینوکس وجود دارد. معروف ترین آنها Xntpd (NTP نسخه 3)، ntpd (NTP نسخه 4)، Crony و ClockSpeed ​​هستند. در مثال خود، از سرور ntpd ntp موجود در Redhat 9، ارائه شده در بسته ntp-4.1.2-0.rc1.2.i386.rpm استفاده خواهیم کرد.

این بسته شامل چندین برنامه است که برای کار با NTP طراحی شده اند.

در اینجا موارد اصلی وجود دارد:

• Ntpd – شبح ntp که زمان دقیق را در پس‌زمینه حفظ می‌کند.
• Ntpq ابزاری است که برای نظرسنجی از سرورهای NTP که از پروتکل استاندارد نظرسنجی حالت NTP 6 پشتیبانی می‌کنند، طراحی شده است.
• Ntptdc - ابزاری که با آن می توانید شبح ntpd را بازجویی کنید و آماری از عملکرد آن به دست آورید.
• Ntpdate برنامه ای برای تنظیم زمان جاری سیستم با استفاده از پروتکل NTP است.

یکی از ویژگی های استاندارد پروتکل NTP توانایی انجام احراز هویت است. در این حالت هم می توان از الگوریتم های متقارن (DES) که در نسخه دوم پروتکل ظاهر شد و هم از الگوریتم های نامتقارن با کلید عمومی که یک نوآوری در نسخه چهارم است استفاده کرد.

در مورد استفاده از طرح احراز هویت متقارن، مشتری و سرور یک شناسه دلخواه و یکی از 65534 کلید تعریف شده توسط استاندارد را انتخاب می کنند. هنگام استفاده از الگوریتم های نامتقارن، از طرح موسوم به Autokey استفاده می شود که ویژگی بارز آن عدم نیاز به پیش توزیع کلیدهای عمومی سرور است.

برای پیکربندی احراز هویت در ntpd، ابزارهای کمکی ntp-genkeys، ntpq و ntpdc وجود دارد.

تمام قابلیت های NTP مربوط به پشتیبانی دقیق زمان در دیمون ntpd پیاده سازی شده است. این به روش معمول یونیکس پیکربندی شده است - با ویرایش فایل پیکربندی ntp.conf واقع در پوشه /etc.

بیایید گزینه های زیر را برای سرور NTP تنظیم کنیم.

ابتدا اجازه دهید سرورهایی را که همگام سازی زمانی با آنها انجام می شود را مشخص کنیم:

سرور ntp.nasa.gov # سرور طبقه 1 در nasa.org
سرور ntp1.demos.net # سرور لایه 2 در demos.net

محدودیت ntp.research.gov mask 255.255.255.255 nomodify notrap noquery

در اینجا ماسک 255.255.255.255 برای محدود کردن دسترسی به سرور ما از سرور ntp.nasa.gov استفاده می شود. اکنون بیایید لیستی از میزبان ها در شبکه محلی خود را تعریف کنیم که می خواهیم اجازه دسترسی به سرور NTP خود را برای دریافت زمان بدهیم:

محدودیت 192.168.1.0 mask 255.255.255.0 notrust nomodify notrap

ما همچنین نیاز داریم که ماشین لینوکس به منابع سرور خود دسترسی کامل داشته باشد:

محدود کردن 127.0.0.1

و اکنون مهمترین چیز: باید مطمئن شویم که رد پیش فرض که اولویت بالاتری دارد، نظر داده شود:

#restrict نادیده گرفتن پیش‌فرض

پس از ذخیره فایل ntp.conf، می توان پیکربندی را کامل در نظر گرفت، اما ممکن است این اتفاق بیفتد که پس از راه اندازی دیمون، زمان همچنان همگام سازی نشود. واقعیت این است که پروتکل NTP در ابتدا به عنوان پروتکلی برای حفظ زمان و نه تنظیم آن توسعه داده شد. بنابراین، اگر اختلاف بین خوانش های ساعت به اندازه کافی زیاد باشد (بیش از چند دقیقه)، همگام سازی رخ نخواهد داد. در این مورد، منطقی است که ابتدا زمان را به صورت دستی با استفاده از دستور ntpdate تنظیم کنید (همچنین می توانید دستور ntpdate را به اسکریپت های راه اندازی دستگاه اضافه کنید):

# ntpdate clock.vsu.ru
17 فوریه 23:44:54 ntpdate: سرور مرحله ای 198.123.30.132 افست 25.307598 ثانیه

17 فوریه 23:45:05 ntpdate: تنظیم زمان سرور 198.123.30.132 افست 0.002181 ثانیه
# ntpdate clock.vsu.ru

دیمون ntp از طریق اسکریپت های اولیه راه اندازی می شود. اگر برنامه از یک بسته rpm نصب شده باشد، به احتمال زیاد تمام مشکلات مربوط به راه اندازی خودکار آن قبلا حل شده است. برای تایید این موضوع می توانید از دستور زیر استفاده کنید:

# chkconfig -list ntpd
ntpd 0:on 1:off 2:off 3:on 4:off 5:on 6:off

اگر این خط را نمی بینید به این معنی است که ntpd برای شروع خودکار پیکربندی نشده است. برای رفع این مشکل، تایپ کنید:

# chkconfig –سطح 035 ntpd روشن است

برای مدیریت NTP (شروع، راه اندازی، راه اندازی مجدد، وضعیت)، یک اسکریپت اولیه سازی استاندارد استفاده می شود:

# /etc/init.d/ntpd شروع کنید

برای مشاهده آمار همگام سازی سرور می توانید از دستور زیر استفاده کنید:

# ntpq -p
از راه دور refid st t در زمانی که نظرسنجی به تأخیر برسد، لرزش را جبران کند
==============================================================================
*tick.usnogps.na .USNO. 1 u 38 64 377 220.00 0.149 7.08
-navobs1.wustl.e.PSC. 1 u 55 64 377 193.47 6.857 4.81
-ntp-nasa.arc.na .GPS. 1 u 43 64 377 254.88 7.471 9.58
-ntp0.NL.net .GPS. 1 u 144 512 377 122.54 12.515 13.75
-ntp2.ien.it .IEN. 1 u 558 1024 377 133.94 14.594 41.99
+timekeeper.isi. .جی پی اس. 1 u 13 64 377 245.30 3.454 15.08
+news-zero.demos ntp0.usno.navy. 2 u 16 64 377 37.51 -3.239 11.14
LOCAL(0) LOCAL(0) 10 L - 64 377 0.00 0.000 10.01

حالت های عملکرد سرور / سرویس گیرنده NTP

مشتری/سرور

این حالت تا حد زیادی رایج ترین مورد استفاده در اینترنت است. طرح کار کلاسیک است. کلاینت درخواستی را ارسال می کند که سرور در مدت زمانی به آن پاسخ می دهد. کلاینت با استفاده از دستورالعمل سرور در فایل پیکربندی پیکربندی می شود، جایی که نام DNS سرور زمان مشخص شده است.

حالت متقارن فعال/غیرفعال

این حالت در صورتی استفاده می شود که همگام سازی زمانی بین تعداد زیادی ماشین همتا انجام شود. علاوه بر این واقعیت که هر ماشین با یک منبع خارجی همگام می شود، با همسایگان خود (همتایان) همگام می شود و به عنوان مشتری و سرور زمان برای آنها عمل می کند. بنابراین حتی اگر یک ماشین یک منبع خارجی را "از دست بدهد"، باز هم می تواند زمان دقیقی را از همسایگان خود بدست آورد. همسایه ها می توانند در دو حالت فعال و غیرفعال کار کنند. وقتی در حالت فعال کار می کند، خود ماشین زمان خود را به تمام ماشین های همسایه فهرست شده در بخش peers فایل پیکربندی ntp.conf ارسال می کند. اگر همسایگان در این بخش مشخص نشده باشند، دستگاه در حالت غیرفعال کار می کند. برای جلوگیری از به خطر انداختن یک مهاجم از ماشین های دیگر با معرفی به عنوان منبع فعال، باید از احراز هویت استفاده شود.

حالت پخش

این حالت برای استفاده در مواردی توصیه می شود که تعداد کمی از سرورها به تعداد زیادی از مشتریان سرویس می دهند. هنگام کار در این حالت، سرور به صورت دوره ای بسته هایی را با استفاده از آدرس پخش زیرشبکه ارسال می کند. کلاینت پیکربندی شده برای همگام سازی به این روش بسته پخش سرور را دریافت کرده و با سرور همگام می شود. یکی از ویژگی های این حالت این است که زمان در یک زیر شبکه تحویل داده می شود (بسته های پخش را محدود می کند). علاوه بر این، احراز هویت باید برای محافظت در برابر مهاجمان استفاده شود.

حالت چندپخشی

این حالت از بسیاری جهات شبیه پخش است. تفاوت این است که آدرس های چندپخشی شبکه های کلاس D فضای آدرس IP برای تحویل بسته ها استفاده می شود. برای کلاینت ها و سرورها آدرس گروه چندپخشی مشخص شده است که از آن برای همگام سازی زمانی استفاده می کنند. این امکان همگام سازی گروه هایی از ماشین های مستقر در زیرشبکه های مختلف را فراهم می کند، مشروط بر اینکه روترهای متصل کننده آنها از پروتکل IGMP پشتیبانی کرده و برای انتقال ترافیک چندپخشی پیکربندی شده باشند.

حالت Multicast

این حالت یک نوآوری در نسخه چهارم پروتکل NTP است. این شامل جستجوی مشتری برای سرورهای manycast در میان همسایگان شبکه خود، دریافت نمونه‌های زمانی از هر یک از آنها (با استفاده از رمزنگاری) و بر اساس این داده‌ها، انتخاب سه "بهترین" سرورهای چندپخشی است که مشتری با آنها همگام می‌شود. اگر یکی از سرورها خراب شود، کلاینت به طور خودکار لیست خود را به روز می کند.

برای انتقال نمونه های زمانی، کلاینت ها و سرورهایی که در حالت چندپخشی کار می کنند از آدرس های گروه چندپخشی (شبکه های کلاس D) استفاده می کنند. کلاینت‌ها و سرورهایی که از یک آدرس استفاده می‌کنند، ارتباط یکسانی را تشکیل می‌دهند. تعداد ارتباط ها با تعداد آدرس های چندپخشی استفاده شده تعیین می شود.

سوالات متداول

چرا زمان بعد از دستور net time /setsntp:server همگام نمی شود؟

مطمئن شوید که نوع راه اندازی سرویس w32time روی Automatic تنظیم شده است.
مطمئن شوید که پورت UDP 123 سرور NTP مورد استفاده شما در دسترس است.
اطمینان حاصل کنید که زمان بین مشتری و سرور زیاد متفاوت نیست.

آیا یک سرویس گیرنده SNTP می تواند با یک سرور NTP همگام شود؟

بله، می تواند، زیرا پروتکل SNTP زیرمجموعه ای از NTP است و کاملاً با آن سازگار است.

آیا می توانم از یک سرور NTP شخص ثالث در ویندوز 2000/XP/2003 استفاده کنم؟

بله، می توانید از هر سروری، پولی یا رایگان استفاده کنید. ابتدا باید کامپوننت های مناسب (کلاینت یا سرور) سرویس های Windows Time را غیرفعال کنید.

چرا سرویس گیرنده NTP روی رایانه ای که MS SQL Server نصب شده است کار نمی کند؟

به احتمال زیاد مشکل این است که SQL Server به نوعی پورت UDP 123 را اشغال کرده است. یک راه حل ممکن است اجرای کلاینت NTP قبل از MS SQL Server باشد.

دیمون ntpd بعد از شروع به مدت 10-20 دقیقه اجرا می شود و پس از آن متوقف می شود. مشکل از چی میتونه باشه؟

اطمینان حاصل کنید که زمان سرویس گیرنده و سرور تفاوت زیادی با هم ندارند (بیش از 5 دقیقه). در غیر این صورت، همزمان سازی را با استفاده از ntpdate اجباری کنید.

آیا امکان همگام سازی زمان در سیستم عامل Windows NT4, 95, 98, Me وجود دارد؟

با استفاده از برنامه های شخص ثالث، به عنوان مثال، NetTime، Automacahron، World Time5، پورت ntpd ویندوز NT امکان پذیر است.

هنگام تلاش برای ورود به یک دامنه ویندوز، پیامی ظاهر می شود که زمان بین کنترل کننده دامنه و ایستگاه کاری بسیار متفاوت است، با وجود این واقعیت که همگام سازی دقیقاً پیکربندی شده است.

به احتمال زیاد مشکل این است که زمان بسیار اشتباه رفته است (تنظیم مجدد CMOS، خرابکاری هکرها) و سرویس قادر به احراز هویت با استفاده از پروتکل Kerberos نیست. برای حل این مشکل، باید یا به صورت دستی زمان را تنظیم کنید یا از این نوع احراز هویت هنگام به روز رسانی زمان استفاده نکنید.

مقالات زیادی در مورد پروتکل معروف شبکه زمان (NTP) نوشته شده است، برخی از آنها به پروتکل زمان دقیق اشاره می کنند که ظاهراً امکان دستیابی به دقت همگام سازی زمانی به ترتیب نانوثانیه ها (به عنوان مثال و ) را ممکن می سازد. بیایید بفهمیم که این پروتکل چیست و چگونه چنین دقتی حاصل می شود. ما همچنین نتایج کار من را با این پروتکل خواهیم دید.

معرفی

"پروتکل زمان دقیق" توسط استاندارد IEEE 1588 توصیف شده است. 2 نسخه از استاندارد وجود دارد. اولین نسخه در سال 2002 منتشر شد، سپس استاندارد در سال 2008 بازنگری شد و پروتکل PTPv2 منتشر شد. سازگاری به عقب حفظ نشده است.
من با نسخه دوم پروتکل کار می کنم، نسبت به اولی پیشرفت های زیادی دارد (دقت، ثبات، همانطور که ویکی به ما می گوید). من با NTP مقایسه نمی‌کنم، صرفاً اشاره به دقت همگام‌سازی، و دقت PTP در واقع با پشتیبانی «سخت‌افزاری» به ده‌ها نانوثانیه می‌رسد، نشان‌دهنده برتری نسبت به NTP است.
پشتیبانی سخت افزاری برای پروتکل می تواند به طور متفاوتی در دستگاه های مختلف پیاده سازی شود. در واقع حداقل چیزی که برای پیاده سازی PTP لازم است، توانایی سخت افزار برای گذاشتن مهر زمانی بر لحظه دریافت پیام در پورت است. از زمان وارد شده برای محاسبه خطا استفاده می شود.

چرا ساعت خراب می شود؟

خطاها می توانند از هر جایی به وجود بیایند. بیایید با این واقعیت شروع کنیم که مولدهای فرکانس در دستگاه ها متفاوت هستند و احتمال بسیار کمی وجود دارد که دو دستگاه مختلف به موقع به خوبی کار کنند. این را می توان به تغییر مداوم شرایط محیطی که بر فرکانس تولید شده تأثیر می گذارد نسبت داد.

ما تلاش می کنیم تا چه چیزی را بدست آوریم؟

فرض کنید دستگاهی داریم که در شرایط ایده آل کار می کند، نوعی ساعت اتمی که تا پایان جهان اصلاً حرکت نمی کند (البته قبل از ساعت واقعی و نه آن چیزی که در تقویم مایاها پیش بینی شده است) و ما این وظیفه به دست آوردن حداقل تقریباً (با دقت 9-10 ثانیه) همان ساعت داده می شود. ما باید این ساعت ها را همگام کنیم. برای این کار می توانید پروتکل PTP را پیاده سازی کنید.

تفاوت بین پیاده سازی صرفا نرم افزاری و پیاده سازی با "پشتیبانی سخت افزاری"

یک پیاده سازی صرفاً نرم افزاری به دقت وعده داده شده دست نخواهد یافت. زمان سپری شده از لحظه دریافت پیام (به طور دقیق تر، دریافت سیگنال برای دریافت پیام در دستگاه) تا انتقال به نقطه ورود وقفه یا پاسخ به تماس را نمی توان به طور دقیق تعریف کرد. "سخت افزار هوشمند" با پشتیبانی PTP می تواند این مهرهای زمانی را به طور مستقل تنظیم کند (به عنوان مثال، تراشه های Micrel، من درایور برای KSZ8463MLI می نویسم).
علاوه بر مهرهای زمانی، پشتیبانی «سخت‌افزار» همچنین شامل توانایی تنظیم نوسان‌گر کوارتز (برای تراز کردن فرکانس با اصلی)، یا توانایی تنظیم ساعت (افزایش مقدار ساعت به میزان X ns در هر سیکل ساعت) است. بیشتر در این مورد در زیر.

بیایید به سراغ استاندارد IEEE 1588 برویم

این استاندارد در 289 صفحه توصیف شده است. بیایید حداقل های لازم برای اجرای پروتکل را در نظر بگیریم. PTP یک پروتکل همگام سازی مشتری-سرور است، به عنوان مثال. حداقل 2 دستگاه برای پیاده سازی پروتکل مورد نیاز است. بنابراین، دستگاه Master یک ساعت اتمی است و دستگاه Slave ساعتی است که باید ساخته شود تا به طور دقیق کار کند.

تبادل زبان

اعلام پیام– پیام اعلان، حاوی اطلاعاتی است که توسط استاد به تمام دستگاه های Slave ارسال می شود. دستگاه Slave می تواند از این پیام برای انتخاب بهترین استاد استفاده کند (الگوریتم BMC (بهترین ساعت اصلی) برای این کار وجود دارد). BMC چندان جالب نیست. این الگوریتم را می توان به راحتی در استاندارد یافت. انتخاب بر اساس فیلدهای پیام مانند دقت، واریانس، کلاس، اولویت و غیره است. بریم سراغ پیام های دیگه.

Sync/Follow Up، DelayResp، PDelayResp/PDelayFollowUp- توسط استاد ارسال می شوند؛ در زیر به آنها با جزئیات بیشتری نگاه خواهیم کرد.

DelayReq، PDelayReq- درخواست های دستگاه برده

همانطور که می بینید، دستگاه Slave پرمخاطب نیست؛ Master تقریباً تمام اطلاعات را خودش ارائه می دهد. ارسال به آدرس های Multicast (در صورت تمایل، می توانید از حالت Unicast استفاده کنید) انجام می شود که دقیقاً در استاندارد تعریف شده است. برای PDDelayپیام ها دارای یک آدرس جداگانه هستند (01-80-C2-00-00-0E برای اترنت و 224.0.0.107 برای UDP). سایر پیام ها به شماره 01-1B-19-00-00-00 یا 224.0.1.129 ارسال می شوند. بسته ها بر اساس فیلدها متفاوت هستند ClockIdentity(شناسه ساعت) و SequenceId(شناسه بسته).

جلسه کاری

فرض کنید Master با استفاده از الگوریتم BMC انتخاب شده است، یا Master تنها در شبکه است. تصویر روش برقراری ارتباط بین دستگاه اصلی و هماهنگ شده را نشان می دهد.

1. همه چیز با ارسال پیام استاد شروع می شود همگام سازیو به طور همزمان زمان ارسال t1 را ثبت می کند. حالت های عملیاتی یک و دو مرحله ای وجود دارد. تشخیص آنها بسیار آسان است: اگر پیامی وجود داشته باشد پیگیری– سپس با یک پیاده سازی دو مرحله ای روبرو هستیم، فلش نقطه چین پیام های اختیاری را نشان می دهد
2. پیگیریپیام بعد از آن ارسال می شود همگام سازیو شامل زمان t1 است. اگر انتقال در یک مرحله انجام شود، پس همگام سازیحاوی t1 در متن پیام است. در هر صورت t1 توسط دستگاه ما دریافت خواهد شد. در زمان دریافت پیام همگام سازی timestamp t2 در Slave ایجاد می شود. بنابراین ما t1، t2 را دریافت می کنیم
3. Slave یک پیام تولید می کند DelayReqهمزمان با نسل t3
4. استاد دریافت می کند DelayReqپیام هنگام تولید t4
5. t4 به دستگاه Salve در ارسال می شود DelayRespپیام

پیام های آنلاین

یک جلسه تبادل مانند آنچه در بالا نشان داده شده است تنها در صورتی می تواند موفقیت آمیز باشد که کوارتز فرکانس های کاملاً مساوی را برای دستگاه های در حال هماهنگ سازی ایجاد کند. در واقع، معلوم می شود که فرکانس ساعت متفاوت است، یعنی. در یک دستگاه، در 1 ثانیه، مقدار ساعت 1 ثانیه، و در دستگاه دیگر، به عنوان مثال، 1.000001 ثانیه افزایش می یابد. اینجاست که واگرایی ساعت ظاهر می شود.
این استاندارد نمونه ای از محاسبه نسبت زمان سپری شده روی Master و Slave را برای یک بازه زمانی مشخص توصیف می کند. این نسبت ضریب فرکانس دستگاه Slave خواهد بود. اما نشانه ای وجود دارد که تنظیم را می توان به روش های مختلفی انجام داد. بیایید به دو مورد از آنها نگاه کنیم:

1. فرکانس ساعت دستگاه Slave را تغییر دهید (مثال در استاندارد)
2. فرکانس ساعت را تغییر ندهید، اما برای هر تیک مدت T، مقدار ساعت نه به اندازه T، بلکه با T+∆t افزایش می یابد (در اجرای من استفاده می شود)

در هر دو روش، باید تفاوت مقادیر زمانی را در دستگاه Master در یک بازه زمانی مشخص و همچنین تفاوت زمان را در همان بازه زمانی در دستگاه Slave محاسبه کنید. ضریب در روش اول:

روش دوم مستلزم محاسبه ∆t است. ∆t مقداری است که در هر بازه زمانی معینی به مقدار زمانی اضافه می شود. در شکل می بینید که در حالی که 22 – 15 = 7 ثانیه روی Master گذشت، 75+ (87-75)/2 –(30+ (37-30)/2) = 47.5 بر روی Slave گذشت.

فرکانس - فرکانس پردازنده، به عنوان مثال، 25 مگاهرتز - یک چرخه پردازنده 1/(25*10 6) = 40 ثانیه طول می کشد.
بسته به قابلیت های دستگاه، مناسب ترین روش انتخاب می شود.
برای رفتن به بخش بعدی، بیایید افست را کمی متفاوت بیان کنیم:

حالت های عملکرد PTP

با نگاهی به استاندارد، می توانید متوجه شوید که تنها یک راه برای محاسبه زمان تحویل وجود ندارد. 2 حالت عملیاتی PTPv2 وجود دارد. این E2E (انتخاب به انتها)، در بالا مورد بحث قرار گرفت، حالت نیز توضیح داده شده است P2P (Peer-to-Peer). بیایید بفهمیم که کجا از کدام روش استفاده کنیم و تفاوت آنها چیست.
در اصل، شما می توانید از هر یک از حالت ها به دلخواه استفاده کنید، اما نمی توان آنها را در یک شبکه ترکیب کرد.

• در حالت E2Eزمان تحویل از پیام‌هایی که از طریق بسیاری از دستگاه‌ها دریافت می‌شوند محاسبه می‌شود که هر کدام از آنها وارد قسمت تصحیح پیام می‌شوند همگام سازییا پیگیری(اگر ارسال دو مرحله ای) زمانی که بسته در این دستگاه به تأخیر افتاده است (در صورت اتصال مستقیم دستگاه ها، هیچ اصلاحی انجام نمی شود، بنابراین ما آنها را با جزئیات در نظر نمی گیریم). پیام های استفاده شده: Sync/FollowUp، DelayReq/DelayResp
• در حالت P2Pدر قسمت تصحیح، نه تنها زمانی که بسته به تاخیر افتاده است، (t2-t1) به آن اضافه می شود (می توانید آن را در استاندارد بخوانید). پیام های استفاده شده Sync/FollowUp، PDelayReq/PDelayResp/PDelayRespFollowUp

طبق استاندارد ساعتی که پیام های PTP با تغییر در فیلد تصحیح از آن عبور می کنند نامیده می شود ساعت شفاف (TC). بیایید به تصاویر نگاه کنیم تا ببینیم پیام ها در این دو حالت چگونه منتقل می شوند. فلش های آبی پیام ها را نشان می دهد همگام سازیو پیگیری.


حالت End-to-End


حالت همتا به همتا
می بینیم که چند فلش قرمز در حالت P2P ظاهر شده است. اینها پیام های باقی مانده ای است که ما به آنها اشاره نکرده ایم PDlayReq, PDelayRespو PDlayFollowUp. در اینجا تبادل این پیام ها آمده است:

خطای زمان تحویل

استاندارد اجرای پروتکل را در انواع مختلف شبکه ها توصیف می کند. من از یک شبکه اترنت استفاده می کردم و پیام هایی را در سطح اترنت دریافت می کردم. در چنین شبکه هایی، زمان تحویل بسته به طور مداوم در حال تغییر است (به خصوص زمانی که با دقت نانوثانیه کار می کنید قابل توجه است). فیلترهای مختلفی برای فیلتر کردن این مقادیر استفاده می شود.

آنچه باید فیلتر شود:

1. زمان تحویل
2. جانبداری

درایور من تقریباً از همان سیستم فیلترینگ دیمون لینوکس استفاده می کند PTPdکه منابع آن را می توان یافت و اطلاعاتی نیز دارد. من فقط یک نمودار به شما می دهم:

فیلتر LP IIR (کم گذر پاسخ بی نهایت ضربه).(فیلتر پاسخ بی نهایت ضربه) با فرمول شرح داده شده است:

، جایی که س– ضریبی که به شما اجازه می دهد تا قطع فیلتر را تنظیم کنید.

محاسبه تنظیم

بیایید به تنظیم برویم، به دلتای که باید به مقدار دوم اضافه شود. طرح محاسبه مورد استفاده در سیستم من:

من از فیلتر کالمن برای فیلتر کردن لرزش تنظیم قوی به دلیل تداخل شبکه استفاده کردم، واقعاً از آن خوشم آمد. به طور کلی، می توانید از هر فیلتری که دوست دارید استفاده کنید، به شرطی که نمودار را صاف کند. که در PTPdبه عنوان مثال، فیلتر کردن ساده تر است - میانگین مقادیر فعلی و قبلی محاسبه می شود. در نمودار می توانید نتایج فیلتر Kalman را در درایور من مشاهده کنید (خطای تنظیم نشان داده شده است که در زیر نانوثانیه در یک تراشه 25 مگاهرتز بیان می شود):

بیایید به تنظیم تنظیم ادامه دهیم، تنظیم باید به یک ثابت تمایل داشته باشد، از یک کنترل کننده PI استفاده می شود. که در PTPdافست ساعت تنظیم شده است (تنظیم بر اساس افست است)، اما من از آن برای تنظیم تنظیم استفاده می کنم (ویژگی KSZ8463MLI). می بینیم که کنترلر کاملاً پیکربندی نشده است، اما در مورد من این تنظیم کافی است:

نتیجه کار

نتیجه در نمودار نشان داده شده است. آفست ساعت از -50 تا 50 ثانیه متغیر است. در نتیجه، من به دقتی که در مقالات متعدد ذکر شده است، دست یافتم. البته بسیاری از ویژگی های کوچک اجرا در پشت صحنه باقی ماند، اما حداقل های لازم نشان داده شد.

NTP (پروتکل زمان شبکه)

این پروتکل همگام سازی زمان شبکه در حال حاضر محبوب ترین است. NTP یک روش رایج برای همگام سازی ساعت های سخت افزاری در شبکه های محلی و گسترده است. مفهوم اصلی پروتکل NTP در سال 1988 در به اصطلاح "نسخه 1" RFC منتشر شد. جنبه های عملی استفاده از این پروتکل در اینترنت منجر به ظهور "نسخه 2" در سال 1989 شد. در حال حاضر "نسخه 3" (Mills90) پروتکل NTP بر اساس توصیه RFC-1305 استفاده می شود.

روش کار NTP تا حدودی با اکثر پروتکل های دیگر متفاوت است. NTP تمام ساعت های متصل به شبکه را همگام نمی کند، سلسله مراتبی از سرورهای زمانی و کلاینت ها را سازماندهی می کند. هر سطح در این سلسله مراتب لایه نامیده می شود. Stratum-1 بالاترین سطح است. سرور زمان در این سطح خود را از یک منبع سیگنال ساعت مرجع خارجی همگام می کند: سیگنال های رادیویی، سیگنال های سیستم های ناوبری ماهواره ای GPS/GLONASS، ژنراتور بسیار پایدار داخلی و غیره. سپس سیگنال همگام سازی در سراسر شبکه به چندین مشتری که در سطح پایین تری از سلسله مراتب لایه-2 قرار دارند، توزیع می شود.

پروتکل NTP به شما امکان مقایسه زمان سخت افزار محلی و تنظیم ساعت را می دهد. دقت همگام سازی با استفاده از پروتکل NTP به طور متوسط ​​10 میلی ثانیه است. دقتی در حدود 0.2 میلی ثانیه اغلب می توان به دست آورد.

پروتکل IRIG

در سال 1956، سازمان آمریکایی گروه ابزار دقیق بین برد (IRIG)وظیفه استانداردسازی فرمت های انتقال کد زمانی را بر عهده داشت. سند شماره 104-60 فرمت اصلی پروتکل IRIG را تعریف کرد. در حال حاضر آخرین نسخه پروتکل IRIG با استاندارد 200-98 مطابقت دارد.

شرح فرمت IRIG

هدر پروتکل IRIG از یک حرف و سه عدد تشکیل شده است. هر حرف یا عدد نشان دهنده ویژگی کد IRIG مربوطه است. جدول زیر انواع فرمت استاندارد پروتکل IRIG را مطابق با استاندارد 200-98 نشان می دهد:

IRIG A	IRIG B	IRIG D	IRIG E	IRIG G	IRIG H
A000	B000	D001	E001	G001	H001
A003	B003	D002	E002	G002	H002
A130	B120	D111	E111	G141	H111
A132	B122	D112	E112	G142	H112
A133	B123	D121	E121		H121
		D122	E122		H122

فرمت های کد به صورت زیر کامپایل می شوند:

حرف اول: تعیین نرخ	آ ب D E جی اچ	1000 PPS 100 PPS 1 پی پی ام 10 PPS 10000 PPS 1pps
رقم اول: طراحی فرم	0 1	تغییر سطح DC (DCLS)، عرض کد شده، بدون حامل حامل موج سینوسی، مدوله شده با دامنه
رقم دوم: قطعنامه حامل	0 1 2 3 4	بدون حامل (DCLS) وضوح 100 هرتز / 10 میلی ثانیه وضوح 1 کیلوهرتز / 1 میلی ثانیه وضوح 10 کیلوهرتز / 100 میکروثانیه وضوح 100 کیلوهرتز / 10 میکروثانیه
رقم سوم: عبارات کدگذاری شده	0 1 2 3	BCD، CF، SBS BCD، CF BCD BCD، SBS

اختصارات پذیرفته شده:
BCD - اعشاری کدگذاری شده باینری، کدگذاری زمان (HH,MM,SS,DDD)
SBS - مستقیم باینری دوم روز (0....86400)
CF - کنترل توابع بسته به برنامه کاربر

ساختار کلی کد IRIG:
(برای بزرگنمایی روی عکس کلیک کنید)

کدهای مدوله شده IRIG

کدهای مدوله شده IRIG شامل یک فرکانس حامل است که توسط یک کد زمان مدوله می شود. فرکانس حامل با نام قالب کد زمان، همانطور که در جدول قبلی نشان داده شده است، تعیین می شود.

مثال: B123

• رقم دوم فرکانس حامل را نشان می دهد (2 -> 1 کیلوهرتز)
• بسته حامل با کد تعدیل نشده مطابقت دارد
• نسبت کار معمولی 10:3 است (می تواند از 10:3 تا 10:6 متغیر باشد)

فرمت نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد AFNOR NFS-87-500. این یک نوع کد IRIG نیست، اما بسیار شبیه به آن است.

فن آوری های انتقال کد مدوله شده:

• کابل کواکسیال 50 اهم، یا بارگذاری شده با یک بار امپدانس بالا (روش استاندارد).
• جفت پیچ خورده متعادل؛
• فرستنده و گیرنده نوری آنالوگ (به ندرت استفاده می شود).

سطح سیگنال کد IRIG در استاندارد IRIG 200-98 تعریف نشده است.

کدهای IRIG بدون تعدیل

• شرح داده شده در استاندارد IRIG 200-98
• کدهای افست سطح سیگنال DC بدون استفاده از حامل

فن آوری های انتقال کد بدون تعدیل:

• سطوح TTL از طریق کابل کواکسیال با انتهای مناسب
• سطح دیفرانسیل RS422، جفت پیچ خورده
• سطح RS232، کابل محافظ (فقط در فواصل کوتاه)
• کابل نوری

شرکت Prime Time طیف گسترده ای از سرورهای زمان دقیق را ارائه می دهد که از پروتکل های NTP، IRIG و AFNOR استفاده می کنند. اطلاعات دقیق تر محصول