兆越打造 | GPS/北斗高精度時間同步網(wǎng)絡(luò)方案

PTP協(xié)議是一種用于網(wǎng)絡(luò)時間同步的協(xié)議，它能夠在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實現(xiàn)高精度的時間同步。PTP協(xié)議利用以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，將高精度時間信息從時間源分發(fā)到網(wǎng)絡(luò)中的各個設(shè)備。

GPS和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能夠提供全球范圍內(nèi)的高精度時間信息。這些系統(tǒng)利用原子鐘技術(shù)，能夠提供納秒級的時間精度，為高精度時間同步提供了可靠的時間源。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等科技技術(shù)的發(fā)展，對時間同步的需求也越來越高。為了滿足現(xiàn)代社會對高精度時間同步的迫切需求，上海兆越通訊推出基于GPS/北斗的高精度PTP對時系統(tǒng)的MWG-2620-PTP主時鐘與MIE-2820-PTP交換機(jī)在PTP對時中的應(yīng)用方案，確保網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備的時間同步，適用于智能交通的路側(cè)設(shè)備精準(zhǔn)對時、工業(yè)控制對時、移動通信等多個領(lǐng)域。

面臨的挑戰(zhàn)

當(dāng)前PTP對時網(wǎng)絡(luò)，大部分是基于網(wǎng)絡(luò)層級對時，在實際使用過程中，存在著如下問題：

1. 主時鐘負(fù)載過重：在使用TC對時模式時，因網(wǎng)絡(luò)中對時終端較多，主時鐘面對大量終端時，負(fù)載過重，導(dǎo)致對時精度無法保障。

2、BC模式對時精度不足：采用交換機(jī)作為BC模式進(jìn)行對時，可減輕主時鐘的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，但會增加對時誤差，目前普遍的理想誤差是100ns/跳。存在多跳BC時，對時誤差累計，無法完全滿足對時精度要求。

3、PTP主時鐘成本過高：當(dāng)前PTP主時鐘成本仍較高，因成本壓力無法分散式布署。

4、小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)實施成本過高：因PTP主時鐘成本較高，對于小規(guī)模PTP對時應(yīng)用，難以負(fù)擔(dān)昂貴的PTP主時鐘成本。

兆越方案

本解決方案使用了基于GPS/北斗的小型PTP主時鐘，將PTP主時鐘分散式布署，并在可部署小型化網(wǎng)絡(luò)的場景組建小型PTP網(wǎng)絡(luò)，實施方案如下：

1. 分散式部署方式
   在各匯聚交換機(jī)位置，增加MWG-2620-PTP主時鐘，以實現(xiàn)分散式部署，一是可以提高區(qū)域部分終端的對時精度，二是可作為備份時鐘使用。

MWG-2620-PTP內(nèi)置高精度GPS/北斗對時模塊，通過天線接收衛(wèi)星信號，授時精度可達(dá)20ns。設(shè)備接收到衛(wèi)星時間后，將其作為基準(zhǔn)時間，通過PTP協(xié)議進(jìn)行分發(fā)。

1. 小型網(wǎng)絡(luò)的獨立高精度PTP組網(wǎng)

用MWG-2620-PTP和MIE-2820-PTP交換機(jī)，可實現(xiàn)小型化的PTP組網(wǎng)。該方案的核心設(shè)備為MWG-2620-PTP，通過其內(nèi)置的GPS/北斗對時模塊接收衛(wèi)星時間信號，實現(xiàn)高精度時間同步。MWG-2620-PTP作為PTP主時鐘，將同步后的時間通過PTP協(xié)議分發(fā)給網(wǎng)絡(luò)中的各個終端設(shè)備。MIE-2820-PTP交換機(jī)則作為PTP網(wǎng)絡(luò)中的中繼設(shè)備，確保時間信號在網(wǎng)絡(luò)中的準(zhǔn)確傳遞。

方案優(yōu)勢：

實現(xiàn)了基于GPS/北斗的高精度對時。

實現(xiàn)主時鐘分散化布署，提高各區(qū)域網(wǎng)絡(luò)對時精度。

在小型PTP對時網(wǎng)絡(luò)中，可極大地降低主時鐘成本。

工業(yè)級設(shè)備，可適應(yīng)各類工業(yè)環(huán)境，適應(yīng)性好。

產(chǎn)品介紹

MWG-2620-PTP 集成GPS/北斗的高精度PTP時鐘服務(wù)器

1、GPS/北斗對時模塊：實現(xiàn)高精度的衛(wèi)星授時。

2、PTP對時功能：支持PTP協(xié)議（IEEE 1588），能夠作為PTP主時鐘為網(wǎng)絡(luò)中各終端設(shè)備提供精準(zhǔn)的時間同步。

3、多種模式支持：支持主時鐘（Master）、邊界時鐘（BC）、透明時鐘（TC）模式，適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。

4、高精度對時：GPS授時精度可達(dá)20ns，PTP對時精度可達(dá)100ns。

5、供電電壓：DC12/24V。

6、安裝方式：壁掛式或卡軌式，可根據(jù)實際應(yīng)用情況進(jìn)行選擇。

MIE-2820-PTP PTP對時網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)

1、MIE-2820-PTP交換機(jī)是一款高性能網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，支持PTP對時的BC/TC工作模式，可以與MWG-2620-PTP配合使用，構(gòu)建高精度的PTP對時網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)基于GPS/北斗的高精度PTP對時網(wǎng)絡(luò)。

2、高精度時間同步：集成GPS接收器，能夠接收來自GPS衛(wèi)星的精準(zhǔn)原子鐘時間信號，實現(xiàn)全網(wǎng)設(shè)備納秒級別的高精度時間同步，確保分布式系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)嚴(yán)格同步。

3、實時網(wǎng)絡(luò)控制：支持IEEE 1588v2精確時間同步協(xié)議，可以實現(xiàn)微秒甚至納秒級別的精確時間同步。

4、精準(zhǔn)時間戳：協(xié)議允許設(shè)備之間精確傳遞時間戳信息，能夠準(zhǔn)確測量和控制網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的傳輸延遲，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸和處理。

5、多跳透明時鐘支持：支持E2E（End-to-End）透明時鐘和P2P（Peer-to-Peer）透明時鐘模式，能夠在不引入額外延遲的情況下修正時鐘誤差，確保整個網(wǎng)絡(luò)中的時間同步更加準(zhǔn)確。

應(yīng)用場景

智能交通

在智能交通系統(tǒng)中，路側(cè)設(shè)備需要精準(zhǔn)的時間同步以確保交通信息的準(zhǔn)確采集和傳輸。MWG-2620-PTP可作為主時鐘設(shè)備，向各路側(cè)設(shè)備提供高精度時間信號，提高系統(tǒng)的整體效率和安全性。

工業(yè)控制

工業(yè)控制系統(tǒng)對時間同步的要求極高，以確保各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)一致。通過MWG-2620-PTP和MIE-2820-PTP交換機(jī)的組合，可以實現(xiàn)整個工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的高精度時間同步，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

移動通信

在移動通信系統(tǒng)中，基站之間的時間同步至關(guān)重要。MWG-2620-PTP作為PTP主時鐘設(shè)備，能夠為基站提供高精度的時間同步服務(wù)，確保通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行和高效數(shù)據(jù)傳輸。