智能站的時鐘同步和采樣同步課件

智能站的時鐘同步和采樣同步主講人：矯堅智能站裝置時鐘同步方式自帶GPS秒脈沖（+串口絕對時標(biāo)）//差分、TTL、光口分脈沖//差分、TTL、光口IRIG-B//差分、TTL、光口SNTP//以太網(wǎng)IEEE1588//以太網(wǎng)（硬件、軟件打時標(biāo)）IEEE1588對時內(nèi)容提要

對時原理

消息及其幀格式

時間域的轉(zhuǎn)換設(shè)備節(jié)點(diǎn)類型及各種交換節(jié)點(diǎn)的比較SHR裝置的IEEE1588對時實(shí)現(xiàn)IEEE1588對時原理（過程）對時的頻率：多長時間對一次可保證精度？守時的精度：晶振的精度和跟隨算法的精度打時標(biāo)的精度：硬件支持在PHY或MAC層打時標(biāo)發(fā)送端知道消息發(fā)出的準(zhǔn)確時標(biāo)，但來不及給本幀消息打上（一步時鐘、兩步時鐘）接收端總能得到接收報文的準(zhǔn)確時標(biāo)通道延時的對稱性：鏈路上、下行是對稱的，或不對稱時間差已知IEEE1588對時原理（調(diào)頻）IEEE1588對時原理（調(diào)相）IEEE1588消息Eventmessages（發(fā)送和接收與精度相關(guān)，要有準(zhǔn)確時標(biāo)，上下行消息路徑必須相同。）SyncDelay_ReqPdelay_ReqPdelay_RespGeneralmessagesFollow_UpDelay_RespPdelay_Resp_Follow_UpAnnounceManagementSignalingSync,Delay_Req,Follow_Up,和Delay_Resp消息用來產(chǎn)生和溝通時間信息，并使用請求響應(yīng)的機(jī)制來同步普通和邊界時鐘。Pdelay_Req,Pdelay_Resp,和Pdelay_Resp_Follow_Up消息是用來測量實(shí)現(xiàn)peer延時機(jī)制的兩個端口之間的鏈路延時。Announce消息用來建立同步架構(gòu)。Management消息是用來查詢和更新時鐘維持的PTP數(shù)據(jù)集，這些消息用來定制PTP系統(tǒng)和初始化以及故障管理，管理消息在管理節(jié)點(diǎn)之間用。Signaling消息用來在時鐘之間作其它用途。例如，信號消息可以用來協(xié)商主和從設(shè)備之間的單播消息的速率。IEEE1588消息幀格式（1）目的MAC:01-1B-19-00-00-00源MAC:裝置以太網(wǎng)MAC以太網(wǎng)FORMAT:88F7幀頭：Follow_Up和Response類型的消息報文沒有獨(dú)立的sequenceIdIEEE1588消息幀格式（2）IEEE1588消息幀格式（3）IEEE1588消息幀格式（4）時鐘域的轉(zhuǎn)換TAI：InternationalAtomicTime(現(xiàn)在：TAI-UTC=34s，閏秒差別)UTC:UniversalCoordinatedTimePTP：PrecisionTimeProtocol（1970年1月1日開始的TAI時間）NTP:NetworkTimeProtocol（1900年1月1日開始的UTC時間）GPS:GlobalPositioningSystem（1980年1月6日開始的TAI時間）IEEE1588設(shè)備（節(jié)點(diǎn)）類型Ordinaryclock

可以是系統(tǒng)里的grandmaster時鐘，或是主-從結(jié)構(gòu)中的從時鐘。Boundaryclock邊界時鐘可實(shí)現(xiàn)一個本地PTP時鐘，它同步于某一端口的主設(shè)備并對其它的端口擔(dān)當(dāng)起主時鐘。End-to-endtransparentclock(V2)轉(zhuǎn)交PTP事件消息，補(bǔ)償了消息從入口端傳播到出口端的滯留時間。（滯留時間基于本地時鐘計時，對每個輸出端口可能不同）Peer-to-peertransparentclock(V2)處理和補(bǔ)償PTP事件消息的方法與端對端不同。（提前計算各端口之間的延時，用于補(bǔ)償）ManagementnodeIEEE1588透傳節(jié)點(diǎn)的區(qū)別（消息）IEEE1588透傳節(jié)點(diǎn)的區(qū)別（補(bǔ)償）補(bǔ)償不同消息路由的延時IEEE1588交換節(jié)點(diǎn)的比較（1）IEEE1588交換節(jié)點(diǎn)的比較（2）SHR裝置IEEE1588實(shí)現(xiàn)（功能）避免復(fù)雜的對時拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)！SHR裝置IEEE1588實(shí)現(xiàn)（配置）過程層裝置：UDM人機(jī)接口工具：模件配置間隔層裝置：SmartV工程配置：對時配置clockId：MAC地址中間加FFFE自動生成，無須配置IEEE1588思考問題為什么IEEE1588對時精度比NTP更高？為什么IEEE1588對時精度比IRIG-B更高？影響對時精度的主要因素有哪些？如果只要求1ms的對時精度，可以對IEEE1588對時過程做怎樣的簡化處理？智能站裝置采樣同步方式

統(tǒng)一的采樣脈沖

單板上采樣脈沖的延伸；以功能為單位的局部同步采樣；電子式互感器采集單元標(biāo)準(zhǔn)/GEHardFiberSystem統(tǒng)一的秒脈沖全站同步采樣；各種時鐘同步方式最終都可以等效為秒脈沖；秒脈沖產(chǎn)生采樣脈沖；過程層、間隔層各裝置采樣同步

插值再采樣不依賴同步對時的同步采樣；以功能為單位的局部同步采樣；方便補(bǔ)償調(diào)整各通道相位；過程層、間隔層各裝置采樣同步/IEC60044-8插值再采樣同步基本原理精度魯棒性適用前提和場合

插值再采樣同步原理（線性插值）

其中T1為基波周期，TS為采樣間隔，TC為解碼用時鐘周期，即插值的最小劃分，k為諧波次數(shù)，n為采樣點(diǎn)序列，m=△T/TC其中為對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)采樣序列M點(diǎn)的實(shí)際值，為插值后的計算值，離散化后：插值再采樣同步的精度（線性插值）

對（3）（4）信號進(jìn)行DFT變換：由此插值算法帶來的采樣值、幅值和相位的誤差分別為：80點(diǎn)采樣插值幅值、相位誤差（內(nèi)部用再采樣時鐘為2MHz時）插值再采樣同步的魯棒性采樣的魯棒性

允許不精確等間距采樣不需要高精度的守時時鐘接收采樣報文的魯棒性

允許丟點(diǎn)（80點(diǎn)采樣時可以連續(xù)丟2點(diǎn)）時鐘同步的魯棒性不依賴同步時鐘，靠本地時鐘同步

插值再采樣同步的適用前提和場合插值精度滿足功能需要諧波等測量精度受影響大插值點(diǎn)的時間（以本地時間為基準(zhǔn)）可以精確確定國內(nèi)合并單元標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：SV報文發(fā)送抖動<1