智能站的时钟同步和采样同步课件

智能站的时钟同步和采样同步主讲人：矫坚智能站的时钟同步和采样同步主讲人：矫坚智能站装置时钟同步方式自带GPS秒脉冲（+串口绝对时标）//差分、TTL、光口分脉冲//差分、TTL、光口IRIG-B//差分、TTL、光口SNTP//以太网IEEE1588//以太网（硬件、软件打时标）智能站装置时钟同步方式自带GPSIEEE1588对时内容提要

对时原理

消息及其帧格式

时间域的转换设备节点类型及各种交换节点的比较SHR装置的IEEE1588对时实现IEEE1588对时内容提要对时原理IEEE1588对时原理（过程）对时的频率：多长时间对一次可保证精度？守时的精度：晶振的精度和跟随算法的精度打时标的精度：硬件支持在PHY或MAC层打时标发送端知道消息发出的准确时标，但来不及给本帧消息打上（一步时钟、两步时钟）接收端总能得到接收报文的准确时标通道延时的对称性：链路上、下行是对称的，或不对称时间差已知IEEE1588对时原理（过程）对时的频率：多长时间对一IEEE1588对时原理（调频）IEEE1588对时原理（调频）IEEE1588对时原理（调相）IEEE1588对时原理（调相）IEEE1588消息Eventmessages（发送和接收与精度相关，要有准确时标，上下行消息路径必须相同。）SyncDelay_ReqPdelay_ReqPdelay_RespGeneralmessagesFollow_UpDelay_RespPdelay_Resp_Follow_UpAnnounceManagementSignalingSync,Delay_Req,Follow_Up,和Delay_Resp消息用来产生和沟通时间信息，并使用请求响应的机制来同步普通和边界时钟。Pdelay_Req,Pdelay_Resp,和Pdelay_Resp_Follow_Up消息是用来测量实现peer延时机制的两个端口之间的链路延时。Announce消息用来建立同步架构。Management消息是用来查询和更新时钟维持的PTP数据集，这些消息用来定制PTP系统和初始化以及故障管理，管理消息在管理节点之间用。Signaling消息用来在时钟之间作其它用途。例如，信号消息可以用来协商主和从设备之间的单播消息的速率。IEEE1588消息EventmessagesSync,IEEE1588消息帧格式（1）目的MAC:01-1B-19-00-00-00源MAC:装置以太网MAC以太网FORMAT:88F7帧头：Follow_Up和Response类型的消息报文没有独立的sequenceIdIEEE1588消息帧格式（1）目的MAC:01-1IEEE1588消息帧格式（2）IEEE1588消息帧格式（2）IEEE1588消息帧格式（3）IEEE1588消息帧格式（3）IEEE1588消息帧格式（4）IEEE1588消息帧格式（4）时钟域的转换TAI：InternationalAtomicTime(现在：TAI-UTC=34s，闰秒差别)UTC:UniversalCoordinatedTimePTP：PrecisionTimeProtocol（1970年1月1日开始的TAI时间）NTP:NetworkTimeProtocol（1900年1月1日开始的UTC时间）GPS:GlobalPositioningSystem（1980年1月6日开始的TAI时间）时钟域的转换TAI：InternationalAtomiIEEE1588设备（节点）类型Ordinaryclock

可以是系统里的grandmaster时钟，或是主-从结构中的从时钟。Boundaryclock边界时钟可实现一个本地PTP时钟，它同步于某一端口的主设备并对其它的端口担当起主时钟。End-to-endtransparentclock(V2)转交PTP事件消息，补偿了消息从入口端传播到出口端的滞留时间。（滞留时间基于本地时钟计时，对每个输出端口可能不同）Peer-to-peertransparentclock(V2)处理和补偿PTP事件消息的方法与端对端不同。（提前计算各端口之间的延时，用于补偿）ManagementnodeIEEE1588设备（节点）类型OrdinaryclocIEEE1588透传节点的区别（消息）IEEE1588透传节点的区别（消息）IEEE1588透传节点的区别（补偿）补偿不同消息路由的延时IEEE1588透传节点的区别（补偿）补偿不同消息路由的延时IEEE1588交换节点的比较（1）IEEE1588交换节点的比较（1）IEEE1588交换节点的比较（2）IEEE1588交换节点的比较（2）SHR装置IEEE1588实现（功能）避免复杂的对时拓扑结构！SHR装置IEEE1588实现（功能）避免复杂的对时拓扑结SHR装置IEEE1588实现（配置）过程层装置：UDM人机接口工具：模件配置间隔层装置：SmartV工程配置：对时配置clockId：MAC地址中间加FFFE自动生成，无须配置SHR装置IEEE1588实现（配置）过程层装置：UDM人IEEE1588思考问题为什么IEEE1588对时精度比NTP更高？为什么IEEE1588对时精度比IRIG-B更高？影响对时精度的主要因素有哪些？如果只要求1ms的对时精度，可以对IEEE1588对时过程做怎样的简化处理？IEEE1588思考问题为什么IEEE1588对时精度比智能站装置采样同步方式

统一的采样脉冲

单板上采样脉冲的延伸；以功能为单位的局部同步采样；电子式互感器采集单元标准/GEHardFiberSystem统一的秒脉冲全站同步采样；各种时钟同步方式最终都可以等效为秒脉冲；秒脉冲产生采样脉冲；过程层、间隔层各装置采样同步

插值再采样不依赖同步对时的同步采样；以功能为单位的局部同步采样；方便补偿调整各通道相位；过程层、间隔层各装置采样同步/IEC60044-8智能站装置采样同步方式统一的采样脉冲插值再采样同步基本原理精度鲁棒性适用前提和场合

插值再采样同步基本原理插值再采样同步原理（线性插值）

其中T1为基波周期，TS为采样间隔，TC为解码用时钟周期，即插值的最小划分，k为谐波次数，n为采样点序列，m=△T/TC其中为对应标准采样序列M点的实际值，为插值后的计算值，离散化后：插值再采样同步原理（线性插值）其中T1为基波周期，TS为插值再采样同步的精度（线性插值）

对（3）（4）信号进行DFT变换：由此插值算法带来的采样值、幅值和相位的误差分别为：80点采样插值幅值、相位误差（内部用再采样时钟为2MHz时）插值再采样同步的精度（线性插值）对（3）（4）信号进行D插值再采样同步的鲁棒性采样的鲁棒性

允许不精确等间距采样不需要高精度的守时时钟接收采样报文的鲁棒性

允许丢点（80点采样时可以连续丢2点）时钟同步的鲁棒性不依赖同步时钟，靠本地时钟同步

插值再采样同步的鲁棒性采样的鲁棒性插值再采样同步的适用前提和场合插值精度满足功能需要谐波等测量精度受影响大插值点的时间（以本地时间为基准）可以精确确定国内合并单元标准规定：SV报文发送抖动<10us（有文献用锁相环平滑此抖动）

一般用于点对点方式有同步时钟源时同样可以采用插值再采样算法插值再采样同步的适用前提和场合插值精度满足功能需要插值再采样同步思考问题插值再采样同步到什么时钟了？什么情况下不能用插值再采样同步？影响插值再采样精度的主要因素有哪些？与全站秒脉冲同步相比，插值再采样有哪些优势和劣势？插值再采样同步思考问题插值再采样同步到什么时钟了？致谢谢谢大家！致谢谢谢大家！智能站的时钟同步和采样同步主讲人：矫坚智能站的时钟同步和采样同步主讲人：矫坚智能站装置时钟同步方式自带GPS秒脉冲（+串口绝对时标）//差分、TTL、光口分脉冲//差分、TTL、光口IRIG-B//差分、TTL、光口SNTP//以太网IEEE1588//以太网（硬件、软件打时标）智能站装置时钟同步方式自带GPSIEEE1588对时内容提要

对时原理

消息及其帧格式

时间域的转换设备节点类型及各种交换节点的比较SHR装置的IEEE1588对时实现IEEE1588对时内容提要对时原理IEEE1588对时原理（过程）对时的频率：多长时间对一次可保证精度？守时的精度：晶振的精度和跟随算法的精度打时标的精度：硬件支持在PHY或MAC层打时标发送端知道消息发出的准确时标，但来不及给本帧消息打上（一步时钟、两步时钟）接收端总能得到接收报文的准确时标通道延时的对称性：链路上、下行是对称的，或不对称时间差已知IEEE1588对时原理（过程）对时的频率：多长时间对一IEEE1588对时原理（调频）IEEE1588对时原理（调频）IEEE1588对时原理（调相）IEEE1588对时原理（调相）IEEE1588消息Eventmessages（发送和接收与精度相关，要有准确时标，上下行消息路径必须相同。）SyncDelay_ReqPdelay_ReqPdelay_RespGeneralmessagesFollow_UpDelay_RespPdelay_Resp_Follow_UpAnnounceManagementSignalingSync,Delay_Req,Follow_Up,和Delay_Resp消息用来产生和沟通时间信息，并使用请求响应的机制来同步普通和边界时钟。Pdelay_Req,Pdelay_Resp,和Pdelay_Resp_Follow_Up消息是用来测量实现peer延时机制的两个端口之间的链路延时。Announce消息用来建立同步架构。Management消息是用来查询和更新时钟维持的PTP数据集，这些消息用来定制PTP系统和初始化以及故障管理，管理消息在管理节点之间用。Signaling消息用来在时钟之间作其它用途。例如，信号消息可以用来协商主和从设备之间的单播消息的速率。IEEE1588消息EventmessagesSync,IEEE1588消息帧格式（1）目的MAC:01-1B-19-00-00-00源MAC:装置以太网MAC以太网FORMAT:88F7帧头：Follow_Up和Response类型的消息报文没有独立的sequenceIdIEEE1588消息帧格式（1）目的MAC:01-1IEEE1588消息帧格式（2）IEEE1588消息帧格式（2）IEEE1588消息帧格式（3）IEEE1588消息帧格式（3）IEEE1588消息帧格式（4）IEEE1588消息帧格式（4）时钟域的转换TAI：InternationalAtomicTime(现在：TAI-UTC=34s，闰秒差别)UTC:UniversalCoordinatedTimePTP：PrecisionTimeProtocol（1970年1月1日开始的TAI时间）NTP:NetworkTimeProtocol（1900年1月1日开始的UTC时间）GPS:GlobalPositioningSystem（1980年1月6日开始的TAI时间）时钟域的转换TAI：InternationalAtomiIEEE1588设备（节点）类型Ordinaryclock

可以是系统里的grandmaster时钟，或是主-从结构中的从时钟。Boundaryclock边界时钟可实现一个本地PTP时钟，它同步于某一端口的主设备并对其它的端口担当起主时钟。End-to-endtransparentclock(V2)转交PTP事件消息，补偿了消息从入口端传播到出口端的滞留时间。（滞留时间基于本地时钟计时，对每个输出端口可能不同）Peer-to-peertransparentclock(V2)处理和补偿PTP事件消息的方法与端对端不同。（提前计算各端口之间的延时，用于补偿）ManagementnodeIEEE1588设备（节点）类型OrdinaryclocIEEE1588透传节点的区别（消息）IEEE1588透传节点的区别（消息）IEEE1588透传节点的区别（补偿）补偿不同消息路由的延时IEEE1588透传节点的区别（补偿）补偿不同消息路由的延时IEEE1588交换节点的比较（1）IEEE1588交换节点的比较（1）IEEE1588交换节点的比较（2）IEEE1588交换节点的比较（2）SHR装置IEEE1588实现（功能）避免复杂的对时拓扑结构！SHR装置IEEE1588实现（功能）避免复杂的对时拓扑结SHR装置IEEE1588实现（配置）过程层装置：UDM人机接口工具：模件配置间隔层装置：SmartV工程配置：对时配置clockId：MAC地址中间加FFFE自动生成，无须配置SHR装置IEEE1588实现（配置）过程层装置：UDM人IEEE1588思考问题为什么IEEE1588对时精度比NTP更高？为什么IEEE1588对时精度比IRIG-B更高？影响对时精度的主要因素有哪些？如果只要求1ms的对时精度，可以对IEEE1588对时过程做怎样的简化处理？IEEE1588思考问题为什么IEEE1588对时精度比智能站装置采样同步方式

统一的采样脉冲

单板上采样脉冲的延伸；以功能为单位的局部同步采样；电子式互感器采集单元标准/GEHardFiberSystem统一的秒脉冲全站同步采样；各种时钟同步方式最终都可以等效为秒脉冲；秒脉冲产生采样脉冲；过程层、间隔层各装置采样同步

插值再采样不依赖同步对时的同步采样；以功能为单位的局部同步采样；方便补偿调整各通道相位；过程层、间隔层各装置采样同步/IEC60044-8智能站装置采样同步方式统一的采样脉冲插值再采样同步基本原理精度鲁棒性适用前提和场合

插值再采样同步基本原