Технологии

Продукты MOBATIME поддерживают все виды технологий: от традиционных импульсных решений с обычным двухпроводным подключением до высокоточных и сложных сетевых систем. Все наши устройства могут быть адаптированы в случае необходимости или разработаны с нуля в зависимости от цели использования, технических требований или пожеланий заказчика.

Синхронизация вторичных часов

При построении систем, отображающих единое время, обычно используется один из пяти основных способов синхронизации вторичных часов. Вы можете узнать самые важные ключевые факты о них здесь, или вы можете связаться с нами для получения дополнительной информации. Наши специалисты будут рады ответить на любые другие ваши вопросы.

Первичные часы системы отправляют подчинённым часам разнополярные электрические импульсы один раз в минуту, или в секунду — если на вторичных часах требуется отображать текущие значения секунд. Вторичные часы — обычно это стрелочные — оснащаются часовыми механизмами, которые с каждым полученным импульсом передвигают стрелку на одно деление вперёд.

Для передачи импульсов используется простой двухпроводной кабель, топология системы — свободная. Такие системы просты и недороги, поэтому долгое время импульсные системы являлись стандартной технологией систем часофикации.

Основной недостаток импульсных систем является продолжением их простоты — при передаче импульсов полностью отсутствуют какие-либо данные, позволяющие определить значение текущего времени и даты. Эксплуатация импульсных систем требует большого количества дополнительных действий. Например, при запуске системы или восстановлении работоспособности её отдельных сегментов всегда требуется останов всей системы, установка одинаковых значений времени на всех вторичных часах, контрольный запуск системы и последующая проверка всех часов. При несовпадении полярности начального импульса и текущего положения отдельного часового механизма, требуется выполнить останов системы, переключить полярность входного разъёма и произвести повторный запуск. Кроме того, процесс подгона, длящийся от момента запуска системы до установки значений текущего времени на вторичных часах (или при переходе на сезонное время), занимает очень длительное время, особенно в системах с секундными импульсами.

Импульсные системы всё ещё используются во многих местах, и эта технология может быть использована для улучшения или расширения уже существующих систем часофикации. Однако для развертывания новых и проектируемых систем единого времени использование этой технологии не рекомендуется.

Первичные часы отправляют подчинённым часам полноформатные данные о текущем значении времени и даты. В системах MOBATIME используется собственная технология линий вторичных самоустанавливающихся часов MOBALine.

Для передачи данных, как и в традиционных импульсных системах, используется простой двухпроводной кабель, топология системы — свободная. Для кодирования передаваемых данных в линии MOBALine используется низковольтное переменное напряжение с частотной и амплитудной модуляцией. Во вторичных часах используются микропроцессорные часовые механизмы с датчиками положения стрелок. Питание механизмов вторичных стрелочных часов обычно* выполняется от линии MOBALine, дополнительных источников питания не требуется.

В отличие от традиционных импульсных систем, самоустанавливающиеся часы MOBALine работают в соответствии с принципом «Plug and Play»: подключил — заработало. Не требуется останова и выполнения сложных процедур запуска системы при восстановлении работоспособности или добавления в неё новых компонентов. К одной и той же линии могут подключаться как стрелочные, так и цифровые часы, с отображением секунд или без них. Для реализации стендов мирового времени, одновременно отображающих текущее время различных часовых поясов, может использоваться одна и та же линия MOBALine. При отображении часовых поясов с переводом времени, переход на сезонное время выполняется автоматически и достаточно быстро даже на стрелочных часах. Также к линии MOBALine могут быть подключены дополнительные устройства MOBATIME — канальные реле для управления внешним оборудованием (например, освещение, звонки и т. п.) в соответствии с заданным расписанием, различные интерфейсы-преобразователи для формирования данных о времени в других форматах.

Использование линий MOBALine является стандартным эффективным решением для проектирования и построения всех типов систем часофикации.

* — При использовании стрелочных часов с диаметрами циферблатов от 25 до 80 см.

В наши дни протокол NTP де-факто является стандартом для синхронизации систем, устройств и оборудования, подключаемого к сетям Ethernet. При реализации системы единого времени по такой технологии, первичные часы являются сервером времени (NTP-сервером), а вторичные часы — NTP-клиентами.

Использование сетей Ethernet и протокола NTP для синхронизации подключенных к ним устройств — одна из самых современных и активно развивающихся технологий. Она позволяет не только отображать точное время, но и осуществлять постоянный контроль работоспособности каждых отдельных часов. Контроль работоспособности может выполняться на компьютере, подключенном в любой точке сети. При таком способе отпадает необходимость проектирования и прокладки отдельных линий связи, выделенных только для системы единого времени — в качестве транспортной среды передачи данных используется ЛВС объекта. Питание некоторых моделей вторичных часов может выполняться по технологии PoE (Power over Ethernet), что упрощает построение системы единого времени, поскольку отпадает необходимость проектирования и прокладки дополнительных линий электропитания (но и требует поддержки PoE со стороны используемого в ЛВС сетевого оборудования).

Использование синхронизации с помощью NTP по Ethernet рекомендуется при проектировании и реализации новых и современных объектов. Системы единого времени часто интегрируются в обширные IT-инфраструктуры объектов.

В некоторых случаях подключение вторичных часов к первичным становится невозможным — например, из-за их удаленного расположения или невозможности прокладки линий связи по разным причинам. В этом случае могут использоваться автономные часы, ведущие отсчёт времени с помощью собственного кварцевого генератора.

Если место установки часов может обеспечить прямую радиовидимость небесной полусферы, автономные часы могут быть оборудованы собственным устройством радиокоррекции, использующим сигналы глобальных навигационных систем, что позволяет отображать на часах очень точное время в течение всего срока эксплуатации.

Для электропитания автономных часов используются собственные батареи или подключение к электросети.

Автономные часы могут устанавливаться, например, в качестве городских уличных или рекламных часов, отдельно стоящих часов на платформах или в публичных зданиях, и т. п.

В некоторых случаях может потребоваться использование вторичных часов внутри помещений с беспроводной синхронизацией, использующей нелицензируемый частотный спектр. Обычно для таких целей используется синхронизация по WiFi.

Выбор такого решения всегда требует тщательного предварительного анализа зоны покрытия и стабильности работы системы при её проектировании и эксплуатации.

Синхронизация компонентов СЕВ и внешнего оборудования

Обычно при создании системы единого времени используется один из пяти основных вариантов или протоколов. Вы можете узнать самые важные ключевые факты о них здесь, или вы можете связаться с нами для получения дополнительной информации. Наши специалисты будут рады ответить на любые другие ваши вопросы.

В настоящее время наиболее распространённым способом синхронизации устройств в сетях Ethernet является протокол NTP (Network Time Protocol — протокол сетевого времени). Он обеспечивает точную и надёжную синхронизацию в локальных или глобальных сетях для различных систем и приложений.

Использование NTP позволяет выполнять синхронизацию с точностью в диапазоне 1…10 мс. Передача данных обеспечивается как в локальных, так и в глобальных сетях, в качестве шкалы времени для распределённых систем используется UTC. Решения на основе развёртывания NTP просты, так как не предъявляются какие-либо особые требования к среде передачи данных.

Такие решения могут использоваться в центрах обработки данных, узлах электросетей, на электростанциях, в сферах финансов, телекоммуникации, авиадиспетчерских служб, на железных дорогах, больницах, университетах и в общественных зданиях — все сектора, где требуется точная и надежная привязка времени.

При синхронизации в сетях Ethernet могут использоваться различные протоколы. Для обеспечения максимально точного и надёжного способа синхронизации в локальных или глобальных сетях для различных систем и приложений используется протокол PTP (Precision Time Protocol — протокол точного времени), который описывается стандартом IEEE 1588.

Протокол PTP обеспечивает наиболее точное время и синхронизацию, вплоть до долей микросекунд. В качестве шкалы времени для распределенных систем протокол использует международное атомное время TAI. Обеспечение этого уровня производительности в локальных или глобальных сетях является сложной задачей и в зависимости от требований, требует специального сетевого оборудования.

Такие решения могут использоваться в центрах обработки данных, узлах электросетей, на электростанциях, в сферах финансов, телекоммуникации, авиадиспетчерских служб, на железных дорогах — все сектора, где требуется высокоточная и надежная привязка времени.

SyncE (Synchronous Ethernet, синхронный Ethernet) обеспечивает частотные сигналы синхронизации для ведомых часов оборудования сетей Ethernet. Синхронные часы Ethernet, совместимые с часами SDH, описываются стандартом ITU-T G.8262.

Применение SyncE означает, что физический уровень всего сегмента сети Ethernet синхронизируется высокостабильным источником частоты — внешними первичными часами или первичным эталонным генератором (ПЭГ). Сам по себе SyncE не передаёт данных о значениях текущего времени, поэтому часто он используется совместно с PTP (IEEE 1588).

SyncE используется в сотовых сетях, магистральных сетях связи, телекоммуникационных технологиях доступа, приложениях IPTV и VoIP.

Различные выходы технических сигналов для высокоточной синхронизации. PRC (Primary Reference Clock — ПЭГ, первичный эталонный генератор) с сигналом E1 / 2,048 МГц (G811) для синхронизации сетей SDH. Другие частотные или импульсные выходы для синхронизации различных устройств, такие как: частота 10 МГц, синхроимпульсы 1PPS, последовательный ToD или IRIG-B.

В качестве высокоточных серверов времени, первичных эталонных генераторов, обеспечивающих сети связи эталонными сигналами синхронизации с наиболее стабильными временными и частотными выходами с фазовой синхронизацией могут использоваться генераторы с высочайшей стабильностью — например, атомный рубидиевый генератор.

Такие решения могут использоваться в энергетике, телекоммуникациях, авиадиспетчерских служб, на железных дорогах — все сектора, где требуется высокоточная, стабильная и надежная привязка времени.

TSN (Time-Sensitive Networking, сетевое взаимодействие со строгой синхронизацией) — это набор стандартов, разрабатываемый целевой группой Time-Sensitive Networking task group, созданной рабочей группой по стандартизации IEEE 802.1. TSN — это расширение обычного Ethernet.

Стандарт не определяется какой-либо одной крупной компанией, как, например, Profinet. Одним из важных применений TSN является передача в реальном времени видео- и аудиопотоков, команд управления автономными системами, цифровым промышленным производством и т. д. Протокол имеет большие перспективы для использования в области автоматизации, автомобилестроения, коммунального хозяйства.

Брендирование

Мобатайм Системс может разработать конструкцию и изготовить часы, полностью соответствующую дизайну заказчика. Брендирование может включать в себя нанесение логотипов на циферблат, окраску корпуса, выполнение циферблата и других элементов (например, стрелок, надписей для табло мирового времени) в соответствии с требованиями к внешнему виду и месту размещения часов.

Отказоустойчивость

На объектах, к которым предъявляются высочайшие требования к надёжности оборудования, нет места для компромиссов. Когда требуется обеспечить работоспособность оборудования при любых условиях, для создания отказоустойчивых систем единого времени применяются методы резервирования оборудования.


При построении традиционных систем отказоустойчивый комплекс формируется из двух идентичных первичных часов (система №1 и система №2) с батареями активного запаса хода (резервными бесперебойными источниками питания) и одного блока аварийного переключения. В автоматическом режиме работы при возникновении ошибок в работе активной системы блок произведёт переключение на резервную систему.

NTP-серверы могут использоваться в избыточной конфигурации для создания отказоустойчивых источников синхронизации. В зависимости от используемого режима, рекомендуется использовать следующие схемы создания отказоустойчивых источников синхронизации.

1. Режим Unicast

В сети размещаются два и более независимых сервера NTP. NTP-клиентам (при помощи DHCP или вручную) могут быть назначены до 4-х различных адресов серверов NTP. При отсутствии ответа от выбранного в качестве источника сервера или при получении от него недостоверных данных, клиент переключается на следующий доступный NTP-сервер.

2. Режим Multicast

В сети размещаются два NTP-сервера, ведущих рассылку данных на один и тот же групповой (multicast) адрес. Периоды отправки данных серверами выбираются таким образом, чтобы в нормальных условиях синхронизация выполнялась основным сервером, а при его отказе — резервным. Для этого периоды отправки должны соотноситься в пропорции около 1:4, например:
— период отправки данных основным сервером: 1 раз в 1 минуту
— период отправки данных резервным сервером: 1 раз в 4 минуты
NTP-клиенты используют как основной тот сервер, который выполняет рассылку NTP-пакетов с более коротким интервалом. При отсутствии данных от основного сервера, клиенты автоматически переключаются на получение данных от резервного сервера.

3. Функции взаимного контроля

Некоторые модели серверов времени, выпускаемых Мобатайм Системс, при работе в отказоустойчивом режиме могут дополнительно использовать функции взаимного контроля и синхронизации. Для реализации этих функций два сервера оснащаются собственными ГНСС-приёмниками и выполняется подключение двух серверов оптическим кабелем через miniGBIC-модули.

Распределение ролей основной / подчинённый в таком режиме выполняется серверами автоматически. При отсутствии данных от приёмника ГНСС свыше заданной величины, на устройстве, являющемся в данный момент основным, выполняется проверка данных от подчинённого устройства. Если подчинённое устройство в этот момент продолжает получать достоверные данные от собственного приёмника ГНСС, оно становится основным, а бывшее основным – становится подчинённым (выполняется переключение ролей основной/подчинённый). При этом ставшее подчинённым устройство начинает использовать в качестве источника внешней синхронизации основное устройство через оптическое подключение, а его уровень стратума увеличивается на 1.

Для обеспечения работоспособности первичного оборудования в периоды нестабильности параметров питающей электросети могут использоваться собственные источники бесперебойного питания, аккумуляторные батареи резерва или дополнительные входы источников резервного электропитания.