hledat:

22   NTP server navázaný na státní etalon času

22.1   Úvod

Cílem projektu je postavit a provozovat časový server navázaný na státní etalon času. Projekt vznikl na základě spolupráce sdružení CESNET a Ústavu radiotechniky a elektroniky Akademie věd České republiky, který je zodpovědný za státní etalon času a frekvence.

Základní vlastností tohoto časového serveru, kterou se odlišuje od jiných časových serverů, je jeho nezávislost na zdroji časového signálu provozovaném nějakou třetí stranou (např. navigační systémy nebo systémy pro veřejné šíření časové informace). Státní etalon času je důvěryhodný zdroj, u kterého je z metrologického hlediska definován vztah vůči světovému času UTC.

22.2   Blokové schéma serveru

Server je tvořen třemi základními funkčními bloky:

• počítač NTP
• řídicí systém KPC
• mikroprocesorový systém FK

Detailní popis jednotlivých funkčních bloků, procesů a vazeb mezi nimi je uveden v průběžné zprávě za rok 2002. Tato struktura serveru se osvědčila v déle než rok trvajícím provozu a nebylo třeba ji měnit.

22.3   Činnost v roce 2003

V roce 2003 jsme se soustředili na ověření vlastností serveru a na jeho vylepšení.

22.3.1   Nová verze systému FK

Sestrojili jsme nový mikroprocesorový systém FK, který nahradil dosavadní vývojovou verzi. Nová verze se vyznačuje následujícími vlastnosti:

• nová základní deska poskytující lepší stabilitu a spolehlivost
• doplněno generování informace o přestupné sekundě
• přesnější měření odchylky vnitřního času NTP serveru

22.3.2   Nový software

Napsali jsme nový software pro řídicí systém KPC. Na základě zkušeností z dosavadního provozu bylo potřeba zlepšit komunikační algoritmus mezi KPC a ostatními částmi systému tak, aby bylo dosaženo lepší odolnosti vůči náhodné ztrátě paketu.

22.3.3   WWW stránky

Časový server je určen pro veřejné použití a proto musí existovat jeho WWW popis pro laické i odborné uživatele. WWW stránky obsahují vysvětlení činnosti serveru, způsob jeho použití, popis vlastností a odkaz na doporučené klienty pro komunikaci se serverem. Bohužel se nám zatím nepodařilo stránky dokončit a dále na nich pracujeme.

22.4   Vlastnosti serveru

Server se vyznačuje tím, že sám sebe zpětně kontroluje proti etalonu času a navíc porovnává svůj čas s dalšími zcela nezávislými zdroji - GPS přijímačem a externím časovým serverem. V případě podezření na poruchu nebo špatnou funkci je dočasně zablokováno předávání časových informací do vnější sítě.

Kontrolované veličiny zahrnují jak ověření na úrovni značky sekundy, tak i kontrolu času v rozlišení 100 ns. Je nutné provádět obě tyto kontroly, protože výstup z etalonu času je ve formě dvou signálů: značka sekundy a signál PPS (Pulse per Second). Je tedy nezbytné vyloučit teoreticky možný případ, že čas poskytovaný serverem se bude odlišovat od správné hodnoty přesně o několik sekund.

Prováděné kontroly:

• porovnání času serveru se sekundovou značkou systému FK
• porovnání času s GPS přijímačem
• porovnání času s nezávislým externím NTP serverem
• měření odchylky PPS signálu etalonu a PPS signálu serveru s přesností 100 ns

Při zjištění rozporu mezi značkou sekundy a časem systému FK nebo při odchylce obou PPS signálů větší než 30 us dojde do 3 sekund k zablokování výstupu časového serveru. Zjištěný rozpor s časem GPS nebo s časem jiného NTP serveru vyvolá upozornění na možnou chybu, ale není interpretován jako chybový stav serveru, který by vedl k odpojení serveru. V tomto případě totiž nevíme, zda chyba není na straně příslušného externího systému.

22.4.1   Přesnost časového serveru

Obrázek znázorňuje změřenou absolutní odchylku času serveru vůči času etalonu. Zobrazený úsek cca 90 minut představuje typický průběh této chyby. Je vidět, že absolutní chyba kolísá přibližně o 500 ns kolem střední hodnoty 1 us. Vzhledem k tomu, že střední hodnota se neměnila během dosud sledovaného období několika měsíců, je možné ji kompenzovat konstantním posunutím času serveru a tím se dostat na absolutní přesnost cca 500 ns.

Takto vysoká přesnost předčila naše očekávání. Bylo jí dosaženo především díky teplotně kompenzovanému oscilátoru (TCXO) a použitím speciální karty pro zpracování vstupního PPS signálu. Příznivě se projevilo i umístění časového serveru v klimatizované místnosti.

22.5   Plán na další období

V nejbližší době musíme dokončit WWW stránky o serveru. Z dlouhodobějšího hlediska plánujeme pokračovat v měření vlastností serveru a v případě potřeby provedeme náhradu hardware za výkonnější. Dále uvažujeme o doplnění hardware modulu reálného času, který implementuje synchronizační algoritmus nezávisle na procesoru serveru.

předchozí

obsah

následující