Точная синхронизация времени

Точная синхронизация времени

Временной синхронизацией (синхронизация по времени / тайминг) называется комплекс технических и программных средств, предназначенных для обеспечения дискретной передачи информации о значении точного времени от эталонного источника ко всем элементам системы с целью достижения синхронизации работы их внутренних (собственных) часов с эталонным временем.

Решения, связанные с синхронизацией по времени, находят все большее применение в различных технологических процессах и отраслях, это:

• сети сотовой связи;
• компьютерные сети и сервера;
• банковский сектор и финансовые операции;
• электрические сети и подстанции;
• мониторинг объектов, зданий и сооружений;
• мониторинг транспорта и подвижных объектов;
• системы безопасности и многое другое.

Сопутствующее оборудование

В зависимости от требований к точности, предъявляемой к временной синхронизации, выбирается источник, который будет считаться эталоном.

Спутники ГНСС оснащены атомными часами, в которых используются внутренние высокостабильные генераторы опорной и тактовой частот (цезиевые и рубидиевые стандарты частоты) для измерения временных характеристик с точностью около 10 нс. Это дает системным интеграторам самый точный в мире и стабильный источник информации о времени.

ГНСС решения для тайминга подходят для широкого спектра применений, где точная синхронизация времени необходима для управления рабочими процессами и данными.

Особенности временной синхронизации, осуществляемой посредством ГНСС:

• широкий спектр применяемых протоколов для обеспечения информацией о времени, с точностью необходимой для выполнения конкретной задачи (1PPS, VARF, GPST);
• применение на наземных станциях управления GPS и самих спутниках GPS атомных часов — наиболее точных известных стандартов времени и частоты;
• точная синхронизация времени двух и более спутниковых систем навигации;
• возможность национальных лабораторий времени сравнивать свои часы с часами других лабораторий относительно всемирного координированного времени UTC;
• бесперебойная и надежная работа с внешним генератором тактовых импульсов.

Типы синхронизации времени посредством ГНСС

Синхронизация по времени отдельно взятой системы может быть достигнута с помощью:

• сгенерированных ГНСС приемником журналов времени;
• электрических сигналов (1PPS, VARF), генерируемых ГНСС приемником c требуемой тактовой частотой;
• синхронизация по схеме T-Sync.

Журналы времени

Все сообщения приемников с ГНСС данными содержат информацию с меткой времени. Эта метка времени состоит из номера недели GPS (отсчет номера недели ведется с 5 января 1980 года) и номер секунд в неделе (время недели (TOW)), которое отображает количество секунд от предыдущей полночи (с ноля часов суббота/воскресенье). TOW выводится с дискретностью 1 мс.

Журнал времени содержит несколько фрагментов информации (эпохи), связанных временными событиями (интервалы). Также, в журнале формируются оценки времени UTC, для обеспечения которых, передаваемое спутником GPS навигационное сообщение включает временные разности между GPST (время GPS) и UTC по модулю одна секунда и скорость их изменения.

Для дальнейшей работы с данными журнала времени, данные могут быть преобразованы в общепринятые отраслевые форматы. Это необходимо для хранения и передачи промежуточных измерений, произведенных приёмником, а также выполнения постобработки полученных данных приложениями различных производителей приемников и программ. Например, формат RINEX или GGTTS.

Посекундный импульсный сигнал (1PPS) и переменная частота (VARF)

Для мониторинга часто изменяющихся показателей, например, таких как температура или давление и синхронизация их с данными ГНСС можно использовать сигналы 1PPS или VARF. Так как сигнал 1PPS не содержит информации по дате и времени, его чаще всего используют вместе с другими протоколами синхронизации, например NTP.

Реализация сигнала переменной частоты VARF осуществляется выдачей приемником строба с электрическими импульсами различной длительности (сигнал о необходимости выполнения операции).

Пользователи могут настроить полярность, период и длительность импульса выходного строба. Сигналы VARF могут генерироваться с частотой до 50 МГц, тогда как частота PPS может быть до 100 Герц. Передний фронт сигнала PPS синхронизирован с односекундным тактом часов приемника. На некоторых моделях приемника передний фронт сигнала VARF также можно синхронизировать с односекундным тактом часов приемника. Во всех случаях частота VARF привязана к частоте внутренних часов приемника, которые, в свою очередь, по умолчанию синхронизированы со временем GPS.

Большинство сообщений содержит информацию о GPS времени в различных сочетаниях и форматах.

Внешний генератор тактовых импульсов

ГНСС приемник по умолчанию управляет внутренним кварцевым генератором. При работе с внешним опорным генератором частоты приемник может использовать только его данные, а также может его подстраивать. Управление подстройкой внешнего опорного генератора осуществляется выходным управляющим сигналом VARF.

При использовании высокоточного внешнего генератора частоты ГНСС измерения могут рассчитываться ГНСС приемником, используя его время и частоту. В этом случае пользователи могут отслеживать смещение и дрейф своего внешнего генератора частоты, анализируя измерения GPS, выполненные с использованием его времени и частоты.

Синхронизация времени по схеме T-Sync

В приемниках NovAtel предусмотрена возможность приема внешних стробов с частотой 5 или 10 МГц и 1PPS для синхронизации внутренних часов с этими сигналами. После отключения/включения питания или перезагрузки T-Sync позволяет внутренним часам приемника повторно надежно синхронизироваться с внешними устройствами. При повторной инициализации приемника смещения по времени не произойдет.

Необходимые аспекты

При выборе ГНСС оборудования для задач временной синхронизации нужно учесть следующие аспекты:

• требования к точности решения;
• наличие сигналов ГНСС в месте эксплуатации;
• скорость (дискретность) решения;
• непрерывность получения данных;
• возможность экспорта данных;
• стоимость системы;
• возможные ограничения при установке системы;
• тип решения — в реальном времени и/или постобработка.

Эпилог

Практически ни одно из современных направлений деятельности человека не может обойтись без тесного сотрудничества со смежными системами, дополняющими ее новой информацией. Также, существующие реалии диктуют необходимость не только в обмене огромными объемами всевозможных данных, но и требующими выполнять эти процессы синхронно.

Множество ответственных направлений топливно-энергетической сферы заставляет вести мониторинг процессов в режиме реального времени.

Интеграция инженерных систем и систем безопасности зданий и сооружений не может осуществляться без синхронной работы серверов всех смежных систем.

Изменение климатических условий в разных концах земного шара невозможно увязать без единой системы времени.

Все это требует от нас подходить к каждой новой задаче с большой ответственностью, предлагать нашим клиентам только самое качественное оборудование ГНСС, положительно зарекомендовавшее себя в различных сферах за годы применения.

Компания, ГНСС плюс, предлагает широкий спектр оборудования ГНСС для решения задач синхронизации по времени.

В качестве ГНСС приемника, обеспечивающего прием эталонного времени со спутников ГНСС, может быть использована любая OEM плата NovAtel седьмого поколения, особое внимание стоит обратить на ГНСС плату OEMStar.

Наиболее популярными ГНСС антеннами для решения задач временной синхронизации являются антенны Antcom серии BG3 и BG5 и Tallysman TW3400 и TW3440.

Для тайминга также могут использоваться ГНСС SMART-антенны, такие как Tallysman TW5340.

Сервисы точного времени Московской Биржи

Клиентам зоны Колокации доступен сервис синхронизации времени с устройством PTP-Grandmaster Московской Биржи по протоколу PTP (Precision Time Protocol).

Оборудование Биржи получает сигналы точного времени GPS в физически зарезервированных точках: двое Grandmaster-часов, каждые из которых с собственной GPS-антенной.

Этот сигнал используется для синхронизации времени торговых систем, а также транслируется клиентам зоны колокации, заказавшим услугу. Трансляция осуществляется через раздельные сетевые контуры с использованием различных PTP-доменов.

Параметры сервиса:

• Точность синхронизации при штатной работе: менее 1 мкс – в 100 раз превосходит требования MIFID II.
• Timestamping в наносекундах.
• Отказоустойчивое подключение: два PTP домена, получающие сигнал от отдельных GPS-антенн.
• В ходе публичного нагрузочного тестирования 2019 отклонения часов на сетевых устройствах не превышали 500 наносекунд в условиях аномально высокого сетевого трафика: https://fs.moex.com/f/11252/itogi-nagruzochnogo-testirovanija-30-03-2019.pdf.

Примеры использования:

• Выполнение требований MIFID II.
• Точный анализ торговых ситуаций: сравнение временных меток на стороне клиента с временными метками, которые клиент получает от торговых систем Биржи).
• Grandmaster clocks as a service.

Для получения дополнительной информации и заказа услуг:
Т +7 (495) 363-3232 доб. 5656
E ITsales@moex.com

Сервис точного времени по протоколу NTP

Для периодической синхронизации систем клиента с временем торговой инфраструктуры Московская Биржа предоставляет бесплатный сервис синхронизации по протоколу NTP. Решение доступно для подключений по выделенным каналам связи, а также из зоны колокации Биржи.

Особенности реализации:

1. Мастер часы – это специализированные сервера точного времени с GPS синхронизацией и рубидиевым осциллятором. Отставание времени – не более 5мс в год при отсутствии внешней синхронизации.
2. Пара мастер часов (основной/резервный) располагается в каждом из ЦОД МБ (DSP/M1/K13).
3. Публичные NTP адреса расположены на устройствах в разных ЦОД (DSP/M1) для обеспечения географического резервирования подключений клиентов.
4. Разрешенная частота опроса NTP – не чаще 2 раз в секунду.
5. Для удаленных пользователей, подключающихся через сеть Интернет или через глобальные точки присутствия Биржи, рекомендовано использование локального времени.

Настройки подключения:

Для подключений из зоны колокации Биржи необходимо использовать соответствующие настройки маршрутизации.

Для синхронизации времени рекомендуется использовать специализированное программное обеспечение и не использовать встроенные возможности операционных систем локальных пользователей.

Рекомендуем уделять внимание политике синхронизации времени на локальных системах пользователей: частоте синхронизации, способу корректировки, а также на периодической основе проверять работоспособность системы синхронизации.

Убедительно просим вас выполнять соответствующие настройки строго во внеторговое время, для обеспечения безопасности ваших подключений к торговым системам биржи.

С вопросами по подключению и использованию сервиса, пожалуйста, обращайтесь в службу технической поддержки:

Тел: +7 (495) +7 (495) доб. 12345
E-mail: help@moex.com

Уважаемые посетители сайта, чтобы отправить свое предложение или задать вопрос, используйте форму обратной связи.

Мы ценим Ваше мнение и обязательно рассмотрим Ваши вопросы и в случаях, когда это возможно, подтвердим получение Письма и предоставим письменный ответ.

В случае наличия обоснованных и существенных претензий, Биржа совместно с Экспертными Советами примет меры по разработке и реализации соответствующих изменений.

Вертикальная синхронизация V-Sync — что это, как работает и включать ли её?

Вертикальная синхронизация или же V-Sync представляет собой синхронизацию частоты кадров в играх с частотой развертки дисплея. Если функция V-Sync включена, то максимальное количество кадров в секунду будет строго ограничено частотой обновления вашего экрана.

Бывают ситуации, когда компьютер или ноутбук не может обеспечить показатель FPS, который будет равен частоте обновления монитора. В таких ситуациях рекомендуется активировать тройную буферизацию, если хочется задействовать V-Sync.

Как V-Sync работает в играх?

Вертикальная синхронизация способна влиять на производительность в компьютерных играх. В стандартном режиме ваша видеокарта будет максимально нагружена во время запуска очередной игрушки. Если речь идет о производительных комплектующих, то они будут работать в таком максимальном режиме вхолостую. При этом компьютер станет дополнительно нагреваться, а также потреблять огромное количество электроэнергии. С V-Sync ситуация кардинально меняется. Пользователь получает четкую картинку на своем мониторе, а, например, видеокарта функционирует не на всю мощь. Это не только экономит ее ресурс и ваши деньги, но и позволяет системному блоку гораздо меньше нагреваться, а также существенно снизить уровень шума.

Когда вертикальная синхронизация отключена, то в некоторых играх будут хорошо заметны своеобразные «рывки» и «Лесенки». Также возможно появление разнообразных артефактов. Все это действительно портит впечатление от игрового процесса. При включенной V-Sync ничего подобного уже не происходит. С помощью данной функции выравнивается и показатель FPS. Это отлично заметно, когда отключаешь данную синхронизацию. Тогда дерганная картинка сразу же бросается в глаза.

Почему же вообще появляются различные артефакты и рывки изображения? Здесь проблема кроется в видеокарте и мониторе, которые не могут обеспечить четкую синхронизацию в обычном режиме. Например, мощная видеокарта способна передать большое количество кадров в секунду. Но монитор имеет фиксированную скорость обновления. Естественно, появляется рассинхронизация, которая проявляется в виде искажений, рывков и прочих артефактов. И здесь приходит на помощь вертикальная синхронизация. В этом случае происходит опрос монитора на предмет имеющейся частоты развертки, а также копирования кадров в первичный буфер до обновления картинки. Благодаря этому изображение станет гладким, а артефакты уже не смогут досаждать вам во время игры.

Если же ваш монитор получил частоту развертки 60 Гц, а видеокарта может обеспечить уровень FPS в районе 40-60 к/с, тогда вертикальная синхронизация снижает количество кадров в секунду до 30. В обычных ситуациях FPS держится на уровне 60 к/с. Это нужно обязательно учитывать перед включением V-Sync.

Как включить или отключить вертикальную синхронизацию в любой игре?

Во многих современных играх V-Sync можно включить или отключить в настройках, в разделе «графика» или «видео», там же можно выставить разрешение, буферизацию, сглаживание и т.д. Такие настройки в основном доступны в самой игре, но иногда выскакивает окно настроек и перед самим запуском игры. Также существуют и такие проекты, которые очень странно работают с вертикальной синхронизацией, либо же и вовсе не дают пользователю возможность ее активировать. В такой ситуации правильнее будет обратиться к настройкам видеокарты, чтобы насильно отключить или включить V-Sync. Делается это через панель управления в драйверах, но для каждого производителя (NVIDIA, AMD) предусмотрены свои правила работы с синхронизацией по вертикали.

Как включить V-Sync на видеокартах семейства AMD Radeon?

Если у вас имеется видеокарта от AMD, тогда необходимо прямо на рабочем столе нажать правую кнопку мыши, а затем выбрать Catalyst Control Center. Откроется фирменная панель управления картой. Нас больше всего интересует раздел «Игры». Открываем его, а потом переходим в пункт «Настройки 3D-приложений». Появится специальное окно со списком, где можно принудительно управлять сглаживанием, частотой кадров, текстурной фильтрацией и прочим. Все это находится во вкладке «Системные параметры». Поэтому выбранные правила относятся ко всем без исключения приложениям. При этом во вкладке «Параметры приложения» можно настраивать функции под конкретную программу.

Если же в списке доступных приложений нет желаемой игры, то ее получится добавить с указанием пути к exe-файлу. Теперь нам остается отыскать в списке опцию «Ждать вертикального обновления». Здесь можно выбрать: всегда выключено, либо же включено.

Как включить V-Sync на видеокартах от семейства NVIDIA?

Когда речь заходит о видеокартах NVIDIA, то делается все по аналогии с картами AMD. Для манипулирования V-Sync необходимо открыть панель управления NVIDIA, а затем перейти во вкладку «Управление параметрами 3D». В окне появятся все доступные настройки, которые можно изменять по своему усмотрению. Здесь также есть «программные настройки» для каждой игры в отдельности, а также «Глобальные параметры». Так как нас интересует именно вертикальная синхронизация, то ищем ее в доступных настройках. Тут она называется «Вертикальный синхроимпульс».

Мы может включить или выключить V-Sync. Предлагается и третий вариант — использовать настройку трехмерного приложения.

Можно ли включить V-Sync на интегрированной видеокарте Intel HD Graphics, Vega?

Вертикальной синхронизацией можно управлять даже в случае со встроенной графикой Intel HD Graphics. Для интегрированного чипа также предусмотрена панель управления. Вызвать ее можно при помощи комбинации Ctrl + Alt + F12, либо же рабочего стола и правой клавиши мыши. Находим пункт «Трехмерная графика». Затем ставим галочку, чтобы активировать «Пользовательские настройки».

Здесь надо выбрать опцию «Синхронизация по вертикали». V-Sync получится включить или доверить самому приложению. К сожалению, полностью отключить функцию нельзя.

Стоит ли включать вертикальную синхронизацию или нет?

Если вас смущают и напрягают частые рывки картинки во время игры, а также внезапно появляющиеся артефакты, то вертикальную синхронизацию обязательно стоит включить. Более того, рекомендуется активировать V-Sync во всех однопользовательских игрушках. Это сделает изображение на мониторе действительно качественным. Но нельзя забывать, что среднее количество кадров в секунду должно превышать частоту развертки дисплея. В противном случае FPS упадет до минимального значения (например, 30 к/с). Что касается онлайн-игр, то здесь вертикальная синхронизация может только мешать из-за input lag, ведь даже мизерная задержка способна оказать существенное влияние на динамический игровой процесс. Но тогда придется мириться с различными дефектами изображения.

Синхронизация времени через интернет андроид

Знание точного времени очень важно в современном мире, в котором все может поменяться буквально за считанные минуты. А для решения некоторых задач могут отводиться и вовсе несколько секунд. К счастью, определение точного времени в любой точке земного шара — несложная задача. Достаточно лишь иметь под рукой любое устройство с выходом в интернет. Рассмотрим, как определить точное время на смартфонах и планшетах, работающих под управлением операционной системы Android.

О синхронизации времени

Существуют различные способы определения точного времени. Для обычных людей наиболее удобным и простым способом является использование серверов синхронизации времени (NTP-сервер). Большинство операционных систем, устанавливающихся на компьютеры и мобильные устройства, имеют встроенную функцию для работы с такими NTP-серверами. Алгоритм синхронизации внутренних часов устройства со временем на удаленном сервере достаточно прост:

• Пользовательское устройство посылает запрос на сервер синхронизации запрос, для чего используется специальный сетевой протокол — NTP (Network Time Protocol).
• В ответ на запрос сервер формирует NTP-пакет с нужными данными и отправляет его обратно на пользовательское устройство.
• Встроенная функция синхронизации обрабатывает пакет и настраивает внутренние часы устройства, используя данные из NTP-пакета.
• Высокая точность синхронизации (вплоть до одной сотой секунды, т.е. 10 миллисекунд) достигается благодаря тому, что функция установки времени учитывает задержку между и отправкой запроса и получение от сервера NTP-пакета.

Сам же NTP-сервер определяет точное время по реально (физически) существующему эталону времени. Это целый комплекс оборудования, в задачу которого входит отчет времени. В мире существует несколько эталонов времени, расположенных в технологически развитых странах, включая Россию. Атомные часы имеются в распоряжении «Всероссийского научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерений» (ВНИИФТРИ).

Синхронизация времени с TimeServer на Android

В операционных системах Android также имеется встроенная функция синхронизация времени по сети. Однако пользователи не могут ее настраивать. Т.е. система сверяет время с NTP-сервером, который, по сути, неизвестен владельцу Андроид-устройства. Также остается секретом и то, насколько точно работает базовая функция синхронизации часов в Android.

Для возможности синхронизации времени на смартфонах и планшетах под управлением Андроид существует только один выход — использование специальных приложений. Но и здесь есть свои нюансы. ОС Android запрещает сторонним приложениям изменять настройки даты и времени, что сделано в целях безопасности. Для полноценной работы приложений синхронизации времени требуется root-права. Без root-прав такие программы не могут изменять системные настройки в автоматическом режиме, однако определять точное время они все же в состоянии. В этом случае пользователю придется время от времени устанавливать время на своем Android-устройстве вручную.

Точное время – залог успеха, и чем сильнее отстают или спешат часы относительно эталонного времени, тем выше вероятность упустить момент и пропустить важную встречу, отстать от поезда или не успеть на рейс самолета. Электронные часы имеют возможность “врать”, а соответственно могут подставить вас в самый неподходящий момент. Как синхронизировать время на Андроиде и быть уверенными в том, что часы работают исправно?

В первую очередь необходимо зайти в раздел “Дата и время” настроек системы и активировать пункты “Дата и время сети”, а также “Часовой пояс сети”.

Это может решить вопрос с точностью, однако не всегда сотовые вышки передают верную информацию о времени (редко, но случается). В этом случае вам на помощь придет приложение ClockSync, которое позволит синхронизировать часы на Андроиде с мировым временем.

Если на устройстве есть root-доступ, можно настроить автоматическую синхронизацию времени.

А в случае отсутствия прав администратора программа вышлет уведомление о рассинхронизации и нужно будет обновить время вручную.

Установить ClockSync из GooglePlay: установить

О том, что часы в мобильном отстают узнаешь, как правило, когда куда-то опоздал, примеру, на поезд. В XXI веке неприемлемо когда ваши часы спешат или отстают больше чем на минуту.

И если к наручным часам претензий нет, то смартфоны просто обязаны показывать точное время. Но как показывает практика — это не всегда так. Часы на телефонах такие же «брехучие» как и старые ходики у бабушки в деревне.

Чем определяется точность электронных часов

В первую очередь точностью настройки и стабильностью кварцевого генератора (резонатора). Точность и стабильность частоты последнего как правило составляет 10 -6 . В идеале при таком значении часы убегают чуть более 30 секунд в год.

На практике стабильность немного хуже, так как на частоту резонатора влияют параметры окружающей среды (температура, давление) и напряжение питания генератора. Так же в состав генератора входят и другие элементы, к примеру конденсаторы, параметры которых сильнее зависят от внешних воздействий. В результате часы могут убегать до 30 секунд в месяц.

Повышаем точность часов

В профессиональных устройствах, например в приемо-передающей аппаратуре спутникового телевидения, стабильность генераторов намного выше и может достигать значений 10 -12 .

Поэтому напрашивается сам собой способ взять за эталон частоту несущей внешнего источника сигнала. И использовать ее как опорную для нашего генератора. Возможны два пути: аппаратный и программный.

В первом случае частота генератора часов подстраивается под частоту несущей передающей вышки GSM. Во втором случае базовая вышка GSM передает сигналы точного времени и операционная система подстраивает часы.

Но как показывает отечественная действительность, на сотовых операторов надежды нет. Я несколько раз попадал в ситуацию, когда время на часах перескакивало на несколько часов. После чего пришлось отключить опцию использования данных предоставляемых сетью.

Серверы точного времени

Так как смартфон это компьютер с доступом в интернет, то проще всего синхронизировать часы с эталонными серверами точного времени. В стандартных прошивках этой возможности нет. Но проблема решается установкой допольнительного ПО. Программ таких несколько, и мне приглянулась одна — ClockSync от «отечественного производителя» :-).

ClockSync синхронизирует системное время Android устройства через Интернет по протоколу NTP с серверами точного времени. Программа полезна если оператор сотовой связи не поддерживает NITZ (автоматическую синхронизацию времени) или посылает неверные значения, а также в случае, если часы телефона сильно убегают вперед или отстают.

Работает на планшетах. Актуально если нужно точное время. Тем более на устройствах без GSM модуля.

Особенности программы ClockSync

Автоматическая синхронизация работает только на телефонах с ROOT.
Если root-прав нет, то проверка времени проводится автоматически и вы получите уведомление если часы сильно убежали. А синхронизировать часы придется «руками».