СЕВ "Зенит"

СЕВ
"Зенит"
Применение СТВ Зенит в СЕВ многосегментной ЛВС
1. Элементы для построения СЕВ.
Сервер Точного Времени СТВ Зенит является ключевым элементом
системы единого времени Зенит. Для организации СЕВ предусмотрено
три модификации СТВ Зенит:
СТВ Зенит - S1G - классический СТВ Зенит, снабженный спутниковым
приемником,
каналом
ретрансляции
сообщений
ZDA,
каналом
ретрансляции синхроимпульса PPS и каналом Ethernet. Структурная
схема приведена на рис.1. СТВ Зенит-S1G управляет режимом работы
спутникового приемника, синхронизирует собственные часы с осью
времени приемника, ретранслирует по каналу RS-422 сообщения ZDA,
ретранслирует по специальной линии синхроимпульс PPS и выполняет
функции NTP-сервера по каналу Ethernet. СТВ Зенит S1G предназначен
для выполнения функций сервера времени уровня STRATUM 1.
СТВ Зенит - S1Z - модификация СТВ Зенит, не содержащая
спутникового приемника. Структурная схема приведена на рис.2. СТВ
Зенит-S1Z синхронизирует собственные часы , используя сообщения
ZDA и синхроимпульсы PPS от внешнего источника и выполняет функции
NTP-сервера по каналу Ethernet. СТВ Зенит S1Z предназначен для
выполнения функций сервера времени уровня STRATUM 1.
СТВ Зенит - S2E
-модификация СТВ Зенит, снабженная двумя
каналами Ethernet. Не содержит спутникового приемника, не не
содержит канала для приема ZDA-сообщений и синхроимпульса PPS.
Структурная схема приведена на рисунке 2. CTB Зенит Z2E
предназначен для
выполнения функций сервера времени уровня
STRATUM 2 и ниже. СТВ Зенит S2E выполняет синхронизацию
собственных часов с вышележащим сервером времени по первому каналу
Ethernet (протокол NTP) и выполняет функции NTP сервера для
абонентов, подключенных ко второму каналу Ethernet.
RS-422
(ZDA)
PPS
Ф1
С1
Комбиниров
анный
спутниковы
й приемник
Вычислительный
модуль
СТВ Зенит S1G
Ф1 – формирователь синхроимпульса PPS
C1 – конвертор интерфейса RS232->RS422
Рис.1. Структурная схема СТВ Зенит S1G.
Ethernet
(NTP)
Вход RS-422
(ZDA)
Вход
PPS
Вычислительный
модуль
С2
МПС
СТВ Зенит S1Z
Ethernet
(NTP)
МПС – модуль приема синхроимпульса PPS
C2
– конвертор интерфейса RS422->RS232
Рис.2. Структурная схема СТВ Зенит S1Z.
1-й канал
Ethernet
(NTP-клиент)
Вычислительный
модуль
СТВ Зенит S2E
2-й канал
Ethernet
(NTP-сервер)
Рис.3. Структурная схема СТВ Зенит S2E.
СТВ
S1G
HUB
СТВ
S1G
HUB
Маршрутизатор
.
Сегмент 1
Сегмент 2
HUB
СТВ
S1G
Сегмент N
Рис.4. Структурная схема независимой СЕВ
многосегментной ЛВС.
E1
СТВ
S1G
СТВ
S2E
E2
HUB
HUB
Маршрутизатор.
Сегмент 2
Сегмент 1
E1
СТВ
S2E
E2
HUB
Сегмент N
Рис.5. Структурная схема иерархической СЕВ
многосегментной ЛВС.
ZDA (RS422) и линия PPS
СТВ
S1G
СТВ
S1Z
СТВ
S1Z
HUB
HUB
Маршр.
Сегмент 1
Сегмент 2
HUB
Сегмент N
Рис.6. Структурная схема плоской СЕВ многосегментной ЛВС.
2. Варианты структуры СЕВ Зенит для многосегментной ЛВС
2.1. Несвязанная СЕВ
Простейший, с точки зрения архитектуры, способ организации СЕВ
это установка в каждом сегменте ЛВС отдельного СТВ Зенит S1G.
Такая архитектура СЕВ обеспечивает высокую точность синхронизации
абонентов
и
однородность
оборудования.
Структурная
схема
несвязанной СЕВ показана на рис.4.
Преимущества несвязанной СЕВ
1) Высокая точность синхронизации абонентов между собой и с UTC.
Недостатки несвязанной СЕВ:
1) Повышенная стоимость аппаратуры (каждый сервер времени должен
быть снабжен спутниковым приемником и антенной).
2) Необходимость монтажных работ по установке нескольких антенн.
3) При отказе спутникового приемника или затенении антенны одного
из серверов все абоненты этого сегмента, сохраняя синхронизм между
собой, будут отклоняться от других сегментов ЛВС.
2.2. Иерархическая СЕВ
Классический способ организации СЕВ - применение серверов времени
разного уровня (STRATUM 1 - первичный сервер времени, STRATUM 2 сервер
времени
второго
уровня
и
т.д.).
Для
организации
иерархической СЕВ следует применить СТВ Зенит S1G в качестве
сервера первого уровня и серверы СТВ Зенит S2E в качестве серверов
второго и нижележащих уровней. Структурная схема иерархической СЕВ
показана на рисунке 5.
Преимущества иерархической СЕВ
1). При отказе спутникового приемника или затенении
взаимная синхронизация абонентов не нарушается.
2). Стоимость аппаратуры минимальная.
3). Стоимость монтажных работ минимальная.
антенны
Недостатки иерархической СЕВ
1). Точность синхронизации абонентов с UTC существенно снижается
на каждом уровне иерархии.
2.3. Плоская СЕВ
СЕВ с плоской структурой подразумевает применение отдельного
сервера уровня STRATUM 1 для синхронизации каждого сегмента ЛВС.
При этом только один из серверов уровня STRATUM 1 (главный)
снабжен спутниковым приемником и антенной, остальные серверы
(подчиненные) используют для синхронизации собственных часов
ретранслированные сообщения ZDA и синхроимпульсы. В качестве
главного сервера следует применить СТВ Зенит S1G, в качестве
подчиненных - СТВ Зенит S1Z.Структурная схема плоской СЕВ показана
на рис.6.
Преимущества плоской СЕВ
1). Предельно высокая точность синхронизации всех абонентов
2). При отказе спутникового приемника или затенении антенны
взаимная синхронизация абонентов ЛВС не нарушается.
Недостатки плоской СЕВ
1). Необходимость прокладки линий ретрансляции ZDA и PPS между
серверами.
3. Структура СЕВ ЛВС промышленного назначения
Характерными особенностями ЛВС промышленного назначения в
части требований к организации СЕВ являются:
1). Жесткие требования к точности синхронизации, особенно для
компонентов, работающих в режиме реального времени (контроллеров).
2).
Большое количество различных протоколов и аппаратных
интерфейсов,
поддержка
которых
необходима
для
синхронизации
разнотипных абонентов.
3). Повышенные требования к надежности СЕВ.
Такие требования к СЕВ ЛВС промышленного назначения наилучшим
образом могут быть выполнены при организации СЕВ в соответствии с
плоской
структурой
(см.
п.2.3.),
дополненной
элементами
синхронизации контроллеров по специфическим протоколам. Пример
структурной схемы такой СЕВ приведен на рис.7.
Устройство
СТВ
S1M
выполняет
функции
конвертирования
стандартного протокола NMEA в уникальные протоколы синхронизации,
необходимые в конкретной промышленной сети.
Функции этого
устройства и целесообразность его разработки определяются в каждом
конкретном случае исходя из состава абонентов ЛВС.
NMEA (RS422) и линия PPS
СТВ
S1G
СТВ
S1Z
СТВ
S1Z
HUB
HUB
АРМ
АРМ
Маршр.
контроллеры
c синхронизацей по
протоколам
NMEA
контроллеры
с синхр. по
NTP
Сегмент 2
Сегмент 1
HUB
СТВ S1M
кнвертор
протоколов
абоненты с
уникльными
протоколми
синхронизации
Сегмент N
Рис.7. Структурная схема плоской СЕВ многосегментной ЛВС
промышленного назначения.