T7S 1000 Sace PR232/P 1000A

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眾所周知，計算機的時鐘一般都采用石英晶體振蕩器。晶振體連續(xù)產(chǎn)生頻率的時鐘脈沖，計數(shù)器則對這些脈沖進行累計得到時間值。由于時鐘振蕩器的脈沖受環(huán)境溫度、勻載電容、激勵電平以及晶體老化等多種不穩(wěn)定性因素的影響，故時鐘本身不可避免地存在著誤差。例如，某精度為±20ppm的時鐘，其每小時的誤差為：(1×60×60×1000ms)×(20/10.6)＝72ms，一天的累計誤差可達(dá)1.73s；若其工作的環(huán)境溫度從額定25℃變?yōu)?5℃，則還會增加±25ppm的額外誤差。可見，DCS中的時鐘若不經(jīng)定期同步校準(zhǔn)，其自由運行一段時間后的誤差可達(dá)到系統(tǒng)應(yīng)用所無法忍受的程度。

    隨著晶振制造技術(shù)的發(fā)展，目前在要求高精度時鐘的應(yīng)用中，已有各種高穩(wěn)定性晶振體可供選用，如TCXO(溫度補償晶振)、VCXO(壓控晶振)、OCXO(恒溫晶振)等。

3.2 時鐘同步誤差

3.2.1 GPS時鐘與衛(wèi)星發(fā)射的UTC(協(xié)調(diào)時)的誤差

    這部分的誤差由GPS時鐘的精度所決定。對1PPS輸出，以脈沖前沿為準(zhǔn)時沿，精度一般在幾十ns至1μs之間；對IRIG-B碼和RS-232串行輸出，如以中科院國家授時中心的地鐘產(chǎn)品為例，其同步精度以參考碼元前沿或起始相對于1PPS前沿的偏差計，分別達(dá)0.3μs和0.2ms。

3.2.2 DCS主時鐘與GPS時鐘的同步誤差

    DCS網(wǎng)絡(luò)上的主時鐘與GPS時鐘通過“硬接線”方式進行同步。一般通過DCS某站點內(nèi)的時鐘同步卡接受GPS時鐘輸出的標(biāo)準(zhǔn)時間編碼、硬件。例如，如在接受端對RS-232輸出的ASCII碼字節(jié)的發(fā)送延遲進行補償，或?qū)RIG-B編碼采用碼元載波周期計數(shù)或高頻銷相的解碼卡，則主時鐘與GPS時鐘的同步精度可達(dá)很高的精度。

3.2.3 DCS各站點主從時鐘的同步誤差

    DCS主時鐘與各站點從時鐘通過網(wǎng)絡(luò)進行同步，其間存在著時鐘報文的發(fā)送時延、傳播時延、處理時延。表現(xiàn)在：(1)在主時鐘端生成和發(fā)送時間報文時，內(nèi)核協(xié)議處理、操作系統(tǒng)對同步請求的調(diào)用開銷、將時間報文送至網(wǎng)絡(luò)通信接口的時間等；(2)在時間報文上網(wǎng)之前，還等待網(wǎng)絡(luò)空閑(對以太網(wǎng))，遇沖突還要重發(fā)；(3)時間報文上網(wǎng)后，需時間通過DCS網(wǎng)絡(luò)媒介從主時鐘端傳送到子時鐘端(電磁波在光纖中的傳播速度為2/3光速，對DCS局域網(wǎng)而言，傳播時延為幾百ns，可忽略不計)；(4)在從時鐘端的網(wǎng)絡(luò)通信接口確認(rèn)是時間報文后，接受報文、記錄報文到達(dá)時間、發(fā)出中斷請求、計算并校正從時鐘等也需要時間。這些時延或多或少地造成了DCS主從時鐘之間、從從時鐘之間的時間同步誤差。

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