СЕРВЕР СИНХРОНИЗАЦИИ ВРЕМЕНИ

Полезная модель относится к средствам синхронизации времени и может быть использована в системах обеспечения единого времени, системах и комплексах регистрации времени событий, синхронизации или коррекции шкал времени промышленных контроллеров, компьютеров, контрольно-измерительной аппаратуры.
Известно устройство синхронизации времени, представленное в описании к патенту на полезную модель №108865, кл. МПК G04C 11/02, опубл. 27.09.2011, включающее приемник сигналов от навигационных космических аппаратов (НКА), выполненный с возможностью точной установки времени, процессор обработки данных и тактовый генератор, которые соединены с источником питания. НКА имеет первый вход для подключения антенны ГЛОНАСС/GPS (антенный вход), второй вход для подключения источника питания, и два выхода, соединенные с процессором обработки данных, имеющим пять входов: первый и второй входы, соединенные соответственно с выходами от приемника сигналов от НКА, третий вход для входа внешнего сигнала «Событие», четвертый вход, соединенный с выходом тактового генератора; пятый вход соединен с источником питания, и три выхода: первый - для связи по COM-порту с внешним компьютером, второй - для связи с блоком световой индикации и третий - для выдачи импульсного сигнала на любую внешнюю аппаратуру, имеющую вход синхронизации.
Данное устройство имеет следующие недостатки: во-первых, в устройстве отсутствует приемная антенна, что обусловливает необходимость подключения внешней антенны при помощи радиочастотного кабеля, ограничивая тем самым спектр применений данного устройства в силу того, что затухание и задержка полезного сигнала в радиочастотном кабеле делает необходимым размещение устройства в непосредственной близости от приемной антенны; во-вторых, в устройстве отсутствует сетевой интерфейс, что не позволяет использовать устройство для синхронизации времени в сети.
Известна система синхронизации времени, представленная в описании к патенту на полезную модель №113379 кл. МПК G04C 11/02, опубл. 10.02.2012, содержащая блок синхронизации времени, шнур питания, антенну ГЛОНАСС и GPS, кабель антенный, по меньшей мере, одни цифровые вторичные часы, по меньшей мере, один пульт дистанционного управления цифровыми вторичными часами, а также источник бесперебойного питания и, по меньшей мере, один модуль сопряжения. Синхронизация времени в системе осуществляется по сигналам шкал времени UTC(SU)/UTC/TJTOHACC/GPS (выбирается с использованием web-интерфейса или консоли системы синхронизации времени) передаваемым по глобальным навигационным спутниковым системам ГЛОНАСС и GPS. Блок синхронизации времени в устройстве обеспечивает выдачу синхроимпульсов, управление настройками, задание режимов работы и контроль работы антенны и приемного модуля сигналов спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS.
Описанная система имеет недостаток, заключающийся в том, что в системе используются одни цифровые вторичные часы и не предусмотрена возможность синхронизации времени в других внешних устройствах, являющихся вторичными часами.
Известен сервер единого времени, представленный в описании к патенту на полезную модель №155966, кл. МПК G06F 19/00, опубл. 20.10.2014, содержащий приемную антенну сигналов систем ГЛОНАСС и GPS, приемный модуль, осуществляющий обработку принятых данных, микроконтроллер, управляющий работой всех остальных узлов, кварцевый генератор, системные часы, хранящие системное время и интерфейсные узлы. Сервер работает следующим образом. Радиосигнал со спутников ГЛОНАСС и/или GPS принимается и усиливается приемной антенной и передается в приемный модуль, который по информации, содержащейся в принимаемом сигнале, определяет время UTC и через интерфейс RS-422 передает его в микроконтроллер, который осуществляет обработку этих данных, корректирует время во внутренних системных часах и выдает последовательный временной код по интерфейсам RS-485 или Ethernet в систему пользователя.
В данном сервере реализована корректировка времени во внутренних системных часах и выдача последовательного временного кода по интерфейсам RS-485 или Ethernet в систему пользователя, но не предусмотрена возможность выдачи на внешние устройства синхронизирующих импульсов привязанных ко времени UTC. Кроме того, в сервере не предусмотрен запрос времени по инициативе внешних устройств. Указанные недостатки существенно ограничивают сферу применения данного сервера.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство синхронизации времени, представленное в описании к патенту на полезную модель №106005, кл. МПК G04C 11/00, опубл. 27.06.2014, выполнено в виде электронного модуля в едином герметичном корпусе, содержащем приемную антенну, принимающую и усиливающую радиосигнал спутниковых навигационных систем (СНС) ГЛОНАСС и GPS, приемный модуль сигналов СНС ГЛОНАСС и/или GPS, осуществляющий обработку принимаемых данных, выдающий информацию о местоположении и времени, формирующий импульс РРS(один импульс в секунду), синхронизированный с всемирным координированным временем UTC, микроконтроллер, обрабатывающий данные, поступающие от приемного модуля, и формирующий последовательный временной код, стартовый бит начала которого синхронизирован с всемирным координированным временем UTC, кварцевый генератор, осуществляющий тактирование микроконтроллера, преобразователь напряжения, осуществляющий преобразование напряжения внешнего питания в напряжение питания функциональных узлов устройства и узел интерфейсный, осуществляющий передачу импульса PPS или последовательного временного кода по интерфейсу RS-485.
Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели, следующие: приемная антенна, приемный модуль сигналов спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, кварцевый генератор, микроконтроллер, выходной импульсный сигнал PPS и узел интерфейсный в составе электронного модуля в герметичном корпусе.
Описанное устройство синхронизации времени имеет недостатки, обусловленные применением в устройстве интерфейса RS-485, который требует выделенной линии связи и не поддерживает наиболее распространенные протоколы синхронизации времени: Network Time Protocol (NTP) и Precision Time Protocol (PTP). Протоколы NTP и PTP обеспечивают компенсацию временных задержек передачи сообщений синхронизации путем двухстороннего информационного обмена. Причем при реализации протокола PTP обеспечивается более высокая точность синхронизации времени за счет использования специального аппаратного обеспечения. Указанные недостатки существенно ограничивают область применения данного устройства.
Техническим результатом заявленной полезной модели является расширение области применения, повышение точности синхронизации времени, сокращение внешних цепей подключения и повышение надежности устройства.
Вышеуказанный технический результат достигается в рамках предлагаемого сервера синхронизации времени введением, по меньшей мере, одного коммуникационного интерфейса Ethernet, выполненного по технологии Power over Ethernet (PoE) для питания сервера и поддерживающий протоколы синхронизации времени NTP, SNTP и PTP (IEEE1588-2008) с фиксацией меток времени сообщений синхронизации PTP на аппаратном уровне для достижения высокой точности синхронизации времени.
Предложенный сервер синхронизации времени реализуется в едином герметичном корпусе в виде электронного модуля, содержащего приемную антенну, принимающую и усиливающую радиосигнал спутниковых навигационных систем (СНС) ГЛОНАСС и GPS, приемный модуль сигналов СНС ГЛОНАСС и/или GPS, осуществляющий обработку принимаемых данных, выдающий в микроконтроллер информацию о времени, формирующий и передающий на внешний выход импульсы PPS, синхронизированные с всемирным координированным временем UTC, микроконтроллер, обрабатывающий данные, поступающие от приемного модуля и формирующий и передающий в узел интерфейсный последовательный временной код по протоколам синхронизации времени NTP, SNTP и PTP (IEEE1588-2008), кварцевый генератор, осуществляющий тактирование микроконтроллера, и узел интерфейсный, содержащий один или два интерфейса Ethernet, выполненные по технологии Power over Ethernet (PoE) для питания сервера и фиксирующие метки времени сообщений синхронизации РТР на аппаратном уровне, что обеспечивает высокую точность синхронизации времени. Причем при реализации сервера с двумя равнозначными интерфейсами Ethernet с PoE питание одного из интерфейсов используется как резервное, что повышает надежность сервера.
Использование предложенного сервера синхронизации времени проиллюстрируем на примере энергетических объектов. Например, для объектов с МЭК 61850. Такие объекты имеют две независимые Ethernet сети - станционную шину МЭК 61850 и процессную шину МЭК 61850. Согласно IEEE 1588-2008 все устройства на энергетическом объекте должны быть синхронизированы под один ведущий синхронизатор. Это означает, что станционная шина и процессная шина должны быть каким-либо образом связаны. Для этой цели может служить данный сервер синхронизации времени, выполненный с двумя интерфейсами Ethernet. Причем к данным сетям могут одновременно подключаться внешние устройства энергетического объекта по любому из протоколов NTP, SNTP и PTP. Использование последовательности импульсов PPS как способа синхронизации времени для устройств энергетического объекта предусмотрено МЭК 60044-8, например, как цифрового интерфейса для измерительных трансформаторов по МЭК 61850-9-2LE.