HR901GB網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步服務(wù)器

HR901GB網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步服務(wù)器

HR901GB網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步服務(wù)器

HR901GB網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步服務(wù)器

生產(chǎn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)方案
摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，設(shè)備的日益增多，許多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)安全對(duì)時(shí)間同步問題提出了迫切需求。因此基于NTP的時(shí)間同步解決方案成為解決這些問題的合理選擇。本方案介紹了大型生產(chǎn)型企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)中的NTP協(xié)議的原理、工作模式和體系結(jié)構(gòu)，并結(jié)合企業(yè)的MES網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)討論了NTP在企業(yè)網(wǎng)中的應(yīng)用。
1、 引言：
隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，許多企業(yè)單位都建了自己的園區(qū)網(wǎng)，使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器日益增多。這些設(shè)備都有自己的時(shí)鐘，而且是可以調(diào)節(jié)的。但是無法保證網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備和主機(jī)的時(shí)間是同步的，因?yàn)檫@些時(shí)鐘每天會(huì)產(chǎn)生數(shù)秒、甚至數(shù)分鐘的誤差。經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行，時(shí)間差會(huì)越來越大，這種偏差在單機(jī)中影響不太大，但在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用中可能會(huì)引發(fā)意想不到的問題。如在分布式計(jì)算環(huán)境中，由于每個(gè)主機(jī)時(shí)間不一致，會(huì)造成同一操作在不同主機(jī)的記錄時(shí)間不一致，將導(dǎo)致服務(wù)無法正常地進(jìn)行，對(duì)企業(yè)的業(yè)務(wù)來往導(dǎo)致的結(jié)果是可想而知的。
2、 時(shí)間同步的概述：
將網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的主機(jī)服務(wù)器或各種設(shè)備的時(shí)間信息(年月日時(shí)分秒)基于UTC（Universal Time Coordinated）時(shí)間偏差限定在足夠小的范圍內(nèi)（如1-10ms），這種同步過程叫做時(shí)間同步。
3、 NTP的工作原理：
3．1、NTP的概述
NTP最早由美國(guó)Delaware大學(xué)的教授設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，由時(shí)間協(xié)議、ICMP時(shí)間戳消息及IP時(shí)間戳選項(xiàng)發(fā)展而來。NTP用于將計(jì)算機(jī)客戶或服務(wù)器的時(shí)間同步到另一服務(wù)器或參考時(shí)鐘源。它使用UTC作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，是基于無連接的IP 協(xié)議和UDP協(xié)議的應(yīng)用層協(xié)議，使用層次式時(shí)間分布模型，所能取得的準(zhǔn)確度依賴于本地時(shí)鐘硬件的精確度和對(duì)設(shè)備及進(jìn)程延遲的嚴(yán)格控制。在配置時(shí)，NTP可以利用冗余服務(wù)器和多條網(wǎng)絡(luò)路徑來獲得時(shí)間的高準(zhǔn)確性和高可靠性。圖1是一個(gè)UDP分組中的NTP信息。其中，LI是潤(rùn)秒插入或刪除指示；VN是NTP協(xié)議版本號(hào)；Mode、Stratum和Precision分別代表工作模式、時(shí)鐘級(jí)別和本地鐘精度。Poll是當(dāng)前發(fā)送NTP消息的時(shí)間間隔的期望值。Root Delay表示主要參考源的總延遲。Root Dispersion表示相對(duì)于主要參考源的正常差錯(cuò)。Synchronizing Distance和Synchronizing Dispersion是當(dāng)前往返延遲和相對(duì)于PRS的誤差范圍。Reference Timestamp代表當(dāng)前時(shí)鐘參考源的種類和最近一次更新時(shí)間，為管理目的而設(shè)立。后面三個(gè)字段分別代表三個(gè)時(shí)間戳：Originate Timestamp發(fā)送方最后接觸包的時(shí)間，Receive Timestamp接收方收到包的時(shí)間，Transmit Timestamp接收方發(fā)送echo reply時(shí)最后接觸包的時(shí)間。Authenticator是密匙指示標(biāo)志和加密的校驗(yàn)盒。 
 
圖1：UDP分組中的NTP信息
3．2、NTP的工作原理 
NTP 協(xié)議精確度最關(guān)鍵的原因在于由網(wǎng)絡(luò)延遲的隨機(jī)性而引起的時(shí)鐘延遲計(jì)算的不準(zhǔn)確。由于延遲不準(zhǔn)確，所以無法依靠從時(shí)間服務(wù)器到客戶機(jī)的單邊傳輸來傳遞精確的時(shí)間信息。為了解決這個(gè)問題，在NTP協(xié)議中使用時(shí)間服務(wù)器和客戶機(jī)之間的雙向信息交換和時(shí)間戳（timestamp）的概念。 
3．3、NTP的工作模式 
NTP的工作模式有三種、
⑴客戶/服務(wù)器模式：客戶機(jī)周期性地向服務(wù)器請(qǐng)求時(shí)間信息，服務(wù)器用來同步客戶機(jī)但不能被客戶機(jī)同步?？蛻魴C(jī)首先向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)NTP 包，其中包含了該包離開客戶機(jī)時(shí)的時(shí)間戳，當(dāng)服務(wù)器接收到該包時(shí)，依次填入包到達(dá)時(shí)的時(shí)間戳、交換包的源地址和目的地址、填入包離開時(shí)的時(shí)間戳，然后立即把包返回給客戶機(jī)?？蛻魴C(jī)在接收到響應(yīng)包時(shí)再填入包返回時(shí)的時(shí)間戳?？蛻魴C(jī)用這些時(shí)間參數(shù)就能夠計(jì)算出2個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：包交換的往返延遲和客戶機(jī)與服務(wù)器之間的時(shí)鐘偏移?？蛻魴C(jī)使用時(shí)鐘偏移來調(diào)整本地時(shí)鐘，以使其時(shí)間與服務(wù)器時(shí)間一致。
⑵主/被動(dòng)對(duì)稱模式：與客戶/服務(wù)器模式基本相同。唯區(qū)別在于雙方均可同步對(duì)方或被對(duì)方同步。 
⑶廣播模式：沒有同步的發(fā)起方。在每個(gè)同步周期中，服務(wù)器向網(wǎng)絡(luò)廣播廣播帶有自己時(shí)間戳的消息包，所有的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)被動(dòng)接收這些消息，以此調(diào)整自己的時(shí)間。一般用于網(wǎng)絡(luò)延時(shí)非常小，或者對(duì)時(shí)間精度要求不高的地方，如同局域網(wǎng)內(nèi)，使用廣播模式可節(jié)省帶寬。 
3．4、NTP系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 
NTP采用層次式時(shí)間分布模型。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)主要包括主時(shí)間服務(wù)器、從時(shí)間服務(wù)器、客戶機(jī)和各節(jié)點(diǎn)之間的傳輸路徑。主時(shí)間服務(wù)器與高精度時(shí)間源進(jìn)行同步，為其他節(jié)點(diǎn)提供時(shí)間服務(wù)。各客戶端從時(shí)間服務(wù)器經(jīng)由主服務(wù)器獲得時(shí)間同步。正常情況下，節(jié)點(diǎn)（包括時(shí)間服務(wù)器和客戶機(jī)）只用最可靠、最準(zhǔn)確的服務(wù)器及傳輸路徑進(jìn)行同步，所以通常的同步路徑為一個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中，主時(shí)間服務(wù)器位于根節(jié)點(diǎn)，其他從時(shí)間服務(wù)器隨同步精度增加而位于靠近葉子節(jié)點(diǎn)的層上，主機(jī)和服務(wù)器處于葉子節(jié)點(diǎn)。NTP將傳輸路徑分為主動(dòng)同步路徑和備份同步路徑，兩者都同時(shí)進(jìn)行時(shí)間信息包的傳輸，但節(jié)點(diǎn)只用主動(dòng)同步路徑數(shù)據(jù)進(jìn)行同步處理。
 
圖2：客戶/服務(wù)器模式的一個(gè)實(shí)現(xiàn)模型
該模型中，本地時(shí)鐘進(jìn)程：處理由修正模塊得出的偏移量并且用NTP中專用算法對(duì)本地時(shí)鐘的相位和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳送進(jìn)程：由和每個(gè)遠(yuǎn)端實(shí)體對(duì)應(yīng)的不同定時(shí)器觸發(fā)，用以從數(shù)據(jù)庫中收集信息，并向遠(yuǎn)端實(shí)體發(fā)送NTP消息。每個(gè)消息包括發(fā)送時(shí)的本地時(shí)間戳，前一次收到的時(shí)間戳，還有用來判斷同步網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)以及管理連接的信息。接收進(jìn)程：接收NTP消息，計(jì)算出遠(yuǎn)端時(shí)鐘和本地時(shí)鐘之間的偏移量。修正模塊：處理與各個(gè)遠(yuǎn)端實(shí)體之間的偏移量，并用NTP中的一個(gè)算法選擇最的一個(gè)。本地時(shí)鐘進(jìn)程：處理由修正模塊得出的偏移量并且用NTP中專用算法對(duì)本地時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)節(jié)。 
4、 時(shí)鐘服務(wù)器在企業(yè)MES系統(tǒng)的應(yīng)用
4．1、MES的概述
MES (Manufacturing Execution System)工廠制造執(zhí)行管理系統(tǒng)是企業(yè)信息集成的紐帶，是實(shí)施企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略和實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)敏捷化的基本技術(shù)。MES以產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售為處理對(duì)象，聚焦于定貨、交貨期、成本和顧客的聯(lián)系等，對(duì)時(shí)間的要求是苛刻的。
4．2、MES系統(tǒng)時(shí)間同步框架
如此重要的MES系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的重要性是可見的，時(shí)鐘服務(wù)器就是針對(duì)MES系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等進(jìn)行校正時(shí)間的高科技產(chǎn)品，時(shí)鐘服務(wù)器它從GPS衛(wèi)星上獲取標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間信號(hào)，將這些信息通過各種NTP網(wǎng)絡(luò)接口來傳輸給MES系統(tǒng)中需要時(shí)間信息的設(shè)備，這樣網(wǎng)絡(luò)中有了標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘源就可以達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間同步（見圖3）。
 
圖3、MES系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步拓?fù)鋱D
4．3、時(shí)鐘服務(wù)器產(chǎn)品介紹
⑴、HR型時(shí)鐘服務(wù)器采用SMT表面貼裝技術(shù)生產(chǎn)，大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，以高速芯片進(jìn)行控制，具有精度高、穩(wěn)定性好、功能強(qiáng)、無積累誤差、不受地域氣候等環(huán)境條件限制、性價(jià)比高、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，全自動(dòng)智能化運(yùn)行，免操作維護(hù)，適合無人值守且廣泛應(yīng)用于電力、金融、通信、交通、廣電、石化、冶金、國(guó)防、教育、IT、公共服務(wù)設(shè)施等各個(gè)領(lǐng)域（產(chǎn)品圖4）。
 
HR型時(shí)鐘服務(wù)器有2路RS232串行信號(hào)，2路RS422/485串行信號(hào)，1路NTP網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)信號(hào)
⑵、時(shí)鐘服務(wù)器特點(diǎn)
①時(shí)間精度高，NTP信號(hào)精度可達(dá)1-10ms。
②機(jī)箱經(jīng)防磁處理，抗干擾能力強(qiáng)。
③采用高性能、寬范圍開關(guān)電源，工作穩(wěn)定。
④GPS接收天線重點(diǎn)考慮了防雷設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、抗干擾設(shè)計(jì)， 信號(hào)接收可靠性高，⑤不受地域條件和環(huán)境的限制。
⑥串口、脈沖信號(hào)輸出可編程，按鍵設(shè)置,操作方便。
⑦裝置的所有輸出信號(hào)均經(jīng)隔離輸出，抗干擾能力強(qiáng)。
⑧裝置具有多種串行信息輸出與交互方式，以滿足不同用戶的需求。
⑨裝置可通過數(shù)碼管在線顯示當(dāng)前收星個(gè)數(shù)，直觀反映裝置的同步狀況。
⑩架裝式結(jié)構(gòu)，1U、19”標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱,安裝方便。
如有問題來電垂詢！
岳峰 15901092122 

HR901GB網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步服務(wù)器

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生產(chǎn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)方案
摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，設(shè)備的日益增多，許多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)安全對(duì)時(shí)間同步問題提出了迫切需求。因此基于NTP的時(shí)間同步解決方案成為解決這些問題的合理選擇。本方案介紹了大型生產(chǎn)型企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)中的NTP協(xié)議的原理、工作模式和體系結(jié)構(gòu)，并結(jié)合企業(yè)的MES網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)討論了NTP在企業(yè)網(wǎng)中的應(yīng)用。
1、 引言：
隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，許多企業(yè)單位都建了自己的園區(qū)網(wǎng)，使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器日益增多。這些設(shè)備都有自己的時(shí)鐘，而且是可以調(diào)節(jié)的。但是無法保證網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備和主機(jī)的時(shí)間是同步的，因?yàn)檫@些時(shí)鐘每天會(huì)產(chǎn)生數(shù)秒、甚至數(shù)分鐘的誤差。經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行，時(shí)間差會(huì)越來越大，這種偏差在單機(jī)中影響不太大，但在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用中可能會(huì)引發(fā)意想不到的問題。如在分布式計(jì)算環(huán)境中，由于每個(gè)主機(jī)時(shí)間不一致，會(huì)造成同一操作在不同主機(jī)的記錄時(shí)間不一致，將導(dǎo)致服務(wù)無法正常地進(jìn)行，對(duì)企業(yè)的業(yè)務(wù)來往導(dǎo)致的結(jié)果是可想而知的。
2、 時(shí)間同步的概述：
將網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的主機(jī)服務(wù)器或各種設(shè)備的時(shí)間信息(年月日時(shí)分秒)基于UTC（Universal Time Coordinated）時(shí)間偏差限定在足夠小的范圍內(nèi)（如1-10ms），這種同步過程叫做時(shí)間同步。
3、 NTP的工作原理：
3．1、NTP的概述
NTP最早由美國(guó)Delaware大學(xué)的教授設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，由時(shí)間協(xié)議、ICMP時(shí)間戳消息及IP時(shí)間戳選項(xiàng)發(fā)展而來。NTP用于將計(jì)算機(jī)客戶或服務(wù)器的時(shí)間同步到另一服務(wù)器或參考時(shí)鐘源。它使用UTC作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，是基于無連接的IP 協(xié)議和UDP協(xié)議的應(yīng)用層協(xié)議，使用層次式時(shí)間分布模型，所能取得的準(zhǔn)確度依賴于本地時(shí)鐘硬件的精確度和對(duì)設(shè)備及進(jìn)程延遲的嚴(yán)格控制。在配置時(shí)，NTP可以利用冗余服務(wù)器和多條網(wǎng)絡(luò)路徑來獲得時(shí)間的高準(zhǔn)確性和高可靠性。圖1是一個(gè)UDP分組中的NTP信息。其中，LI是潤(rùn)秒插入或刪除指示；VN是NTP協(xié)議版本號(hào)；Mode、Stratum和Precision分別代表工作模式、時(shí)鐘級(jí)別和本地鐘精度。Poll是當(dāng)前發(fā)送NTP消息的時(shí)間間隔的期望值。Root Delay表示主要參考源的總延遲。Root Dispersion表示相對(duì)于主要參考源的正常差錯(cuò)。Synchronizing Distance和Synchronizing Dispersion是當(dāng)前往返延遲和相對(duì)于PRS的誤差范圍。Reference Timestamp代表當(dāng)前時(shí)鐘參考源的種類和最近一次更新時(shí)間，為管理目的而設(shè)立。后面三個(gè)字段分別代表三個(gè)時(shí)間戳：Originate Timestamp發(fā)送方最后接觸包的時(shí)間，Receive Timestamp接收方收到包的時(shí)間，Transmit Timestamp接收方發(fā)送echo reply時(shí)最后接觸包的時(shí)間。Authenticator是密匙指示標(biāo)志和加密的校驗(yàn)盒。 
 
圖1：UDP分組中的NTP信息
3．2、NTP的工作原理 
NTP 協(xié)議精確度最關(guān)鍵的原因在于由網(wǎng)絡(luò)延遲的隨機(jī)性而引起的時(shí)鐘延遲計(jì)算的不準(zhǔn)確。由于延遲不準(zhǔn)確，所以無法依靠從時(shí)間服務(wù)器到客戶機(jī)的單邊傳輸來傳遞精確的時(shí)間信息。為了解決這個(gè)問題，在NTP協(xié)議中使用時(shí)間服務(wù)器和客戶機(jī)之間的雙向信息交換和時(shí)間戳（timestamp）的概念。 
3．3、NTP的工作模式 
NTP的工作模式有三種、
⑴客戶/服務(wù)器模式：客戶機(jī)周期性地向服務(wù)器請(qǐng)求時(shí)間信息，服務(wù)器用來同步客戶機(jī)但不能被客戶機(jī)同步。客戶機(jī)首先向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)NTP 包，其中包含了該包離開客戶機(jī)時(shí)的時(shí)間戳，當(dāng)服務(wù)器接收到該包時(shí)，依次填入包到達(dá)時(shí)的時(shí)間戳、交換包的源地址和目的地址、填入包離開時(shí)的時(shí)間戳，然后立即把包返回給客戶機(jī)?？蛻魴C(jī)在接收到響應(yīng)包時(shí)再填入包返回時(shí)的時(shí)間戳。客戶機(jī)用這些時(shí)間參數(shù)就能夠計(jì)算出2個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：包交換的往返延遲和客戶機(jī)與服務(wù)器之間的時(shí)鐘偏移?？蛻魴C(jī)使用時(shí)鐘偏移來調(diào)整本地時(shí)鐘，以使其時(shí)間與服務(wù)器時(shí)間一致。
⑵主/被動(dòng)對(duì)稱模式：與客戶/服務(wù)器模式基本相同。唯區(qū)別在于雙方均可同步對(duì)方或被對(duì)方同步。 
⑶廣播模式：沒有同步的發(fā)起方。在每個(gè)同步周期中，服務(wù)器向網(wǎng)絡(luò)廣播廣播帶有自己時(shí)間戳的消息包，所有的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)被動(dòng)接收這些消息，以此調(diào)整自己的時(shí)間。一般用于網(wǎng)絡(luò)延時(shí)非常小，或者對(duì)時(shí)間精度要求不高的地方，如同局域網(wǎng)內(nèi)，使用廣播模式可節(jié)省帶寬。 
3．4、NTP系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 
NTP采用層次式時(shí)間分布模型。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)主要包括主時(shí)間服務(wù)器、從時(shí)間服務(wù)器、客戶機(jī)和各節(jié)點(diǎn)之間的傳輸路徑。主時(shí)間服務(wù)器與高精度時(shí)間源進(jìn)行同步，為其他節(jié)點(diǎn)提供時(shí)間服務(wù)。各客戶端從時(shí)間服務(wù)器經(jīng)由主服務(wù)器獲得時(shí)間同步。正常情況下，節(jié)點(diǎn)（包括時(shí)間服務(wù)器和客戶機(jī)）只用最可靠、最準(zhǔn)確的服務(wù)器及傳輸路徑進(jìn)行同步，所以通常的同步路徑為一個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中，主時(shí)間服務(wù)器位于根節(jié)點(diǎn)，其他從時(shí)間服務(wù)器隨同步精度增加而位于靠近葉子節(jié)點(diǎn)的層上，主機(jī)和服務(wù)器處于葉子節(jié)點(diǎn)。NTP將傳輸路徑分為主動(dòng)同步路徑和備份同步路徑，兩者都同時(shí)進(jìn)行時(shí)間信息包的傳輸，但節(jié)點(diǎn)只用主動(dòng)同步路徑數(shù)據(jù)進(jìn)行同步處理。
 
圖2：客戶/服務(wù)器模式的一個(gè)實(shí)現(xiàn)模型
該模型中，本地時(shí)鐘進(jìn)程：處理由修正模塊得出的偏移量并且用NTP中專用算法對(duì)本地時(shí)鐘的相位和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳送進(jìn)程：由和每個(gè)遠(yuǎn)端實(shí)體對(duì)應(yīng)的不同定時(shí)器觸發(fā)，用以從數(shù)據(jù)庫中收集信息，并向遠(yuǎn)端實(shí)體發(fā)送NTP消息。每個(gè)消息包括發(fā)送時(shí)的本地時(shí)間戳，前一次收到的時(shí)間戳，還有用來判斷同步網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)以及管理連接的信息。接收進(jìn)程：接收NTP消息，計(jì)算出遠(yuǎn)端時(shí)鐘和本地時(shí)鐘之間的偏移量。修正模塊：處理與各個(gè)遠(yuǎn)端實(shí)體之間的偏移量，并用NTP中的一個(gè)算法選擇最的一個(gè)。本地時(shí)鐘進(jìn)程：處理由修正模塊得出的偏移量并且用NTP中專用算法對(duì)本地時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)節(jié)。 
4、 時(shí)鐘服務(wù)器在企業(yè)MES系統(tǒng)的應(yīng)用
4．1、MES的概述
MES (Manufacturing Execution System)工廠制造執(zhí)行管理系統(tǒng)是企業(yè)信息集成的紐帶，是實(shí)施企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略和實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)敏捷化的基本技術(shù)。MES以產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售為處理對(duì)象，聚焦于定貨、交貨期、成本和顧客的聯(lián)系等，對(duì)時(shí)間的要求是苛刻的。
4．2、MES系統(tǒng)時(shí)間同步框架
如此重要的MES系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的重要性是可見的，時(shí)鐘服務(wù)器就是針對(duì)MES系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等進(jìn)行校正時(shí)間的高科技產(chǎn)品，時(shí)鐘服務(wù)器它從GPS衛(wèi)星上獲取標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間信號(hào)，將這些信息通過各種NTP網(wǎng)絡(luò)接口來傳輸給MES系統(tǒng)中需要時(shí)間信息的設(shè)備，這樣網(wǎng)絡(luò)中有了標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘源就可以達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間同步（見圖3）。
 
圖3、MES系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步拓?fù)鋱D
4．3、時(shí)鐘服務(wù)器產(chǎn)品介紹
⑴、HR型時(shí)鐘服務(wù)器采用SMT表面貼裝技術(shù)生產(chǎn)，大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，以高速芯片進(jìn)行控制，具有精度高、穩(wěn)定性好、功能強(qiáng)、無積累誤差、不受地域氣候等環(huán)境條件限制、性價(jià)比高、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，全自動(dòng)智能化運(yùn)行，免操作維護(hù)，適合無人值守且廣泛應(yīng)用于電力、金融、通信、交通、廣電、石化、冶金、國(guó)防、教育、IT、公共服務(wù)設(shè)施等各個(gè)領(lǐng)域（產(chǎn)品圖4）。
 
HR型時(shí)鐘服務(wù)器有2路RS232串行信號(hào)，2路RS422/485串行信號(hào)，1路NTP網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)信號(hào)
⑵、時(shí)鐘服務(wù)器特點(diǎn)
①時(shí)間精度高，NTP信號(hào)精度可達(dá)1-10ms。
②機(jī)箱經(jīng)防磁處理，抗干擾能力強(qiáng)。
③采用高性能、寬范圍開關(guān)電源，工作穩(wěn)定。
④GPS接收天線重點(diǎn)考慮了防雷設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、抗干擾設(shè)計(jì)， 信號(hào)接收可靠性高，⑤不受地域條件和環(huán)境的限制。
⑥串口、脈沖信號(hào)輸出可編程，按鍵設(shè)置,操作方便。
⑦裝置的所有輸出信號(hào)均經(jīng)隔離輸出，抗干擾能力強(qiáng)。
⑧裝置具有多種串行信息輸出與交互方式，以滿足不同用戶的需求。
⑨裝置可通過數(shù)碼管在線顯示當(dāng)前收星個(gè)數(shù)，直觀反映裝置的同步狀況。
⑩架裝式結(jié)構(gòu)，1U、19”標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱,安裝方便。
如有問題來電垂詢！
岳峰 15901092122 

HR901GB網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步服務(wù)器

HR901GB網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步服務(wù)器

HR901GB網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步服務(wù)器

生產(chǎn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)方案
摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，設(shè)備的日益增多，許多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)安全對(duì)時(shí)間同步問題提出了迫切需求。因此基于NTP的時(shí)間同步解決方案成為解決這些問題的合理選擇。本方案介紹了大型生產(chǎn)型企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)中的NTP協(xié)議的原理、工作模式和體系結(jié)構(gòu)，并結(jié)合企業(yè)的MES網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)討論了NTP在企業(yè)網(wǎng)中的應(yīng)用。
1、 引言：
隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，許多企業(yè)單位都建了自己的園區(qū)網(wǎng)，使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器日益增多。這些設(shè)備都有自己的時(shí)鐘，而且是可以調(diào)節(jié)的。但是無法保證網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備和主機(jī)的時(shí)間是同步的，因?yàn)檫@些時(shí)鐘每天會(huì)產(chǎn)生數(shù)秒、甚至數(shù)分鐘的誤差。經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行，時(shí)間差會(huì)越來越大，這種偏差在單機(jī)中影響不太大，但在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用中可能會(huì)引發(fā)意想不到的問題。如在分布式計(jì)算環(huán)境中，由于每個(gè)主機(jī)時(shí)間不一致，會(huì)造成同一操作在不同主機(jī)的記錄時(shí)間不一致，將導(dǎo)致服務(wù)無法正常地進(jìn)行，對(duì)企業(yè)的業(yè)務(wù)來往導(dǎo)致的結(jié)果是可想而知的。
2、 時(shí)間同步的概述：
將網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的主機(jī)服務(wù)器或各種設(shè)備的時(shí)間信息(年月日時(shí)分秒)基于UTC（Universal Time Coordinated）時(shí)間偏差限定在足夠小的范圍內(nèi)（如1-10ms），這種同步過程叫做時(shí)間同步。
3、 NTP的工作原理：
3．1、NTP的概述
NTP最早由美國(guó)Delaware大學(xué)的教授設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，由時(shí)間協(xié)議、ICMP時(shí)間戳消息及IP時(shí)間戳選項(xiàng)發(fā)展而來。NTP用于將計(jì)算機(jī)客戶或服務(wù)器的時(shí)間同步到另一服務(wù)器或參考時(shí)鐘源。它使用UTC作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，是基于無連接的IP 協(xié)議和UDP協(xié)議的應(yīng)用層協(xié)議，使用層次式時(shí)間分布模型，所能取得的準(zhǔn)確度依賴于本地時(shí)鐘硬件的精確度和對(duì)設(shè)備及進(jìn)程延遲的嚴(yán)格控制。在配置時(shí)，NTP可以利用冗余服務(wù)器和多條網(wǎng)絡(luò)路徑來獲得時(shí)間的高準(zhǔn)確性和高可靠性。圖1是一個(gè)UDP分組中的NTP信息。其中，LI是潤(rùn)秒插入或刪除指示；VN是NTP協(xié)議版本號(hào)；Mode、Stratum和Precision分別代表工作模式、時(shí)鐘級(jí)別和本地鐘精度。Poll是當(dāng)前發(fā)送NTP消息的時(shí)間間隔的期望值。Root Delay表示主要參考源的總延遲。Root Dispersion表示相對(duì)于主要參考源的正常差錯(cuò)。Synchronizing Distance和Synchronizing Dispersion是當(dāng)前往返延遲和相對(duì)于PRS的誤差范圍。Reference Timestamp代表當(dāng)前時(shí)鐘參考源的種類和最近一次更新時(shí)間，為管理目的而設(shè)立。后面三個(gè)字段分別代表三個(gè)時(shí)間戳：Originate Timestamp發(fā)送方最后接觸包的時(shí)間，Receive Timestamp接收方收到包的時(shí)間，Transmit Timestamp接收方發(fā)送echo reply時(shí)最后接觸包的時(shí)間。Authenticator是密匙指示標(biāo)志和加密的校驗(yàn)盒。 
 
圖1：UDP分組中的NTP信息
3．2、NTP的工作原理 
NTP 協(xié)議精確度最關(guān)鍵的原因在于由網(wǎng)絡(luò)延遲的隨機(jī)性而引起的時(shí)鐘延遲計(jì)算的不準(zhǔn)確。由于延遲不準(zhǔn)確，所以無法依靠從時(shí)間服務(wù)器到客戶機(jī)的單邊傳輸來傳遞精確的時(shí)間信息。為了解決這個(gè)問題，在NTP協(xié)議中使用時(shí)間服務(wù)器和客戶機(jī)之間的雙向信息交換和時(shí)間戳（timestamp）的概念。 
3．3、NTP的工作模式 
NTP的工作模式有三種、
⑴客戶/服務(wù)器模式：客戶機(jī)周期性地向服務(wù)器請(qǐng)求時(shí)間信息，服務(wù)器用來同步客戶機(jī)但不能被客戶機(jī)同步。客戶機(jī)首先向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)NTP 包，其中包含了該包離開客戶機(jī)時(shí)的時(shí)間戳，當(dāng)服務(wù)器接收到該包時(shí)，依次填入包到達(dá)時(shí)的時(shí)間戳、交換包的源地址和目的地址、填入包離開時(shí)的時(shí)間戳，然后立即把包返回給客戶機(jī)?？蛻魴C(jī)在接收到響應(yīng)包時(shí)再填入包返回時(shí)的時(shí)間戳。客戶機(jī)用這些時(shí)間參數(shù)就能夠計(jì)算出2個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：包交換的往返延遲和客戶機(jī)與服務(wù)器之間的時(shí)鐘偏移?？蛻魴C(jī)使用時(shí)鐘偏移來調(diào)整本地時(shí)鐘，以使其時(shí)間與服務(wù)器時(shí)間一致。
⑵主/被動(dòng)對(duì)稱模式：與客戶/服務(wù)器模式基本相同。唯區(qū)別在于雙方均可同步對(duì)方或被對(duì)方同步。 
⑶廣播模式：沒有同步的發(fā)起方。在每個(gè)同步周期中，服務(wù)器向網(wǎng)絡(luò)廣播廣播帶有自己時(shí)間戳的消息包，所有的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)被動(dòng)接收這些消息，以此調(diào)整自己的時(shí)間。一般用于網(wǎng)絡(luò)延時(shí)非常小，或者對(duì)時(shí)間精度要求不高的地方，如同局域網(wǎng)內(nèi)，使用廣播模式可節(jié)省帶寬。 
3．4、NTP系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 
NTP采用層次式時(shí)間分布模型。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)主要包括主時(shí)間服務(wù)器、從時(shí)間服務(wù)器、客戶機(jī)和各節(jié)點(diǎn)之間的傳輸路徑。主時(shí)間服務(wù)器與高精度時(shí)間源進(jìn)行同步，為其他節(jié)點(diǎn)提供時(shí)間服務(wù)。各客戶端從時(shí)間服務(wù)器經(jīng)由主服務(wù)器獲得時(shí)間同步。正常情況下，節(jié)點(diǎn)（包括時(shí)間服務(wù)器和客戶機(jī)）只用最可靠、最準(zhǔn)確的服務(wù)器及傳輸路徑進(jìn)行同步，所以通常的同步路徑為一個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中，主時(shí)間服務(wù)器位于根節(jié)點(diǎn)，其他從時(shí)間服務(wù)器隨同步精度增加而位于靠近葉子節(jié)點(diǎn)的層上，主機(jī)和服務(wù)器處于葉子節(jié)點(diǎn)。NTP將傳輸路徑分為主動(dòng)同步路徑和備份同步路徑，兩者都同時(shí)進(jìn)行時(shí)間信息包的傳輸，但節(jié)點(diǎn)只用主動(dòng)同步路徑數(shù)據(jù)進(jìn)行同步處理。
 
圖2：客戶/服務(wù)器模式的一個(gè)實(shí)現(xiàn)模型
該模型中，本地時(shí)鐘進(jìn)程：處理由修正模塊得出的偏移量并且用NTP中專用算法對(duì)本地時(shí)鐘的相位和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳送進(jìn)程：由和每個(gè)遠(yuǎn)端實(shí)體對(duì)應(yīng)的不同定時(shí)器觸發(fā)，用以從數(shù)據(jù)庫中收集信息，并向遠(yuǎn)端實(shí)體發(fā)送NTP消息。每個(gè)消息包括發(fā)送時(shí)的本地時(shí)間戳，前一次收到的時(shí)間戳，還有用來判斷同步網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)以及管理連接的信息。接收進(jìn)程：接收NTP消息，計(jì)算出遠(yuǎn)端時(shí)鐘和本地時(shí)鐘之間的偏移量。修正模塊：處理與各個(gè)遠(yuǎn)端實(shí)體之間的偏移量，并用NTP中的一個(gè)算法選擇最的一個(gè)。本地時(shí)鐘進(jìn)程：處理由修正模塊得出的偏移量并且用NTP中專用算法對(duì)本地時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)節(jié)。 
4、 時(shí)鐘服務(wù)器在企業(yè)MES系統(tǒng)的應(yīng)用
4．1、MES的概述
MES (Manufacturing Execution System)工廠制造執(zhí)行管理系統(tǒng)是企業(yè)信息集成的紐帶，是實(shí)施企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略和實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)敏捷化的基本技術(shù)。MES以產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售為處理對(duì)象，聚焦于定貨、交貨期、成本和顧客的聯(lián)系等，對(duì)時(shí)間的要求是苛刻的。
4．2、MES系統(tǒng)時(shí)間同步框架
如此重要的MES系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的重要性是可見的，時(shí)鐘服務(wù)器就是針對(duì)MES系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等進(jìn)行校正時(shí)間的高科技產(chǎn)品，時(shí)鐘服務(wù)器它從GPS衛(wèi)星上獲取標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間信號(hào)，將這些信息通過各種NTP網(wǎng)絡(luò)接口來傳輸給MES系統(tǒng)中需要時(shí)間信息的設(shè)備，這樣網(wǎng)絡(luò)中有了標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘源就可以達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間同步（見圖3）。
 
圖3、MES系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步拓?fù)鋱D
4．3、時(shí)鐘服務(wù)器產(chǎn)品介紹
⑴、HR型時(shí)鐘服務(wù)器采用SMT表面貼裝技術(shù)生產(chǎn)，大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，以高速芯片進(jìn)行控制，具有精度高、穩(wěn)定性好、功能強(qiáng)、無積累誤差、不受地域氣候等環(huán)境條件限制、性價(jià)比高、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，全自動(dòng)智能化運(yùn)行，免操作維護(hù)，適合無人值守且廣泛應(yīng)用于電力、金融、通信、交通、廣電、石化、冶金、國(guó)防、教育、IT、公共服務(wù)設(shè)施等各個(gè)領(lǐng)域（產(chǎn)品圖4）。
 
HR型時(shí)鐘服務(wù)器有2路RS232串行信號(hào)，2路RS422/485串行信號(hào)，1路NTP網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)信號(hào)
⑵、時(shí)鐘服務(wù)器特點(diǎn)
①時(shí)間精度高，NTP信號(hào)精度可達(dá)1-10ms。
②機(jī)箱經(jīng)防磁處理，抗干擾能力強(qiáng)。
③采用高性能、寬范圍開關(guān)電源，工作穩(wěn)定。
④GPS接收天線重點(diǎn)考慮了防雷設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、抗干擾設(shè)計(jì)， 信號(hào)接收可靠性高，⑤不受地域條件和環(huán)境的限制。
⑥串口、脈沖信號(hào)輸出可編程，按鍵設(shè)置,操作方便。
⑦裝置的所有輸出信號(hào)均經(jīng)隔離輸出，抗干擾能力強(qiáng)。
⑧裝置具有多種串行信息輸出與交互方式，以滿足不同用戶的需求。
⑨裝置可通過數(shù)碼管在線顯示當(dāng)前收星個(gè)數(shù)，直觀反映裝置的同步狀況。
⑩架裝式結(jié)構(gòu)，1U、19”標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱,安裝方便。
如有問題來電垂詢！
岳峰 15901092122