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時間同步方案

PTP / (g)PTP 時間同步 | 高精度硬件晶振時間同步 | 多相機擷取 ns 級精度 | 支援多個時間域
虹科 XTSS 時間同步服務架構圖

在分散式多感應器系統中，訊號由建立至儲存會經歷多個軟件模組與系統，產生傳播延遲與時鐘波動。

為應對上述挑戰，虹科推出 XTSS 時間同步服務。XTSS 透過軟硬件整合，以平台時間同步服務（PTSS）與叢集時間同步服務（CTSS）確保整個系統的時鐘按時間運行並持續同步，形成統一時域，實現高精度時間同步。

主要時鐘域

TAI

TAI 時鐘域（域 0）

TAI 時鐘域被視為擴展系統網絡中事件的外部參考，透過 gPTP 或 PTP 進行同步，對獲取的量測數據進行時間分配，通常用於量測數據的全局時間相關性。

  • 可採用 GPS 或內部晶振時間源
  • 可在支援時間同步的以太網埠上接收主節點時鐘資訊
  • 不會發生偏移
WCD

工作時鐘域（域 1）

工作時鐘域（WCD）提供量測與同步任務的時間基準，可透過 gPTP 對基於以太網的網絡連接進行同步，整合於 IEEE 802.1AS-2020 標準定義的域 1 中。

  • 採用內部晶振時間源
  • 不會發生跳變
  • 作為域 0 的有效熱備份

BRICK 系列域 0 / 域 1 的叢集時間同步範例

BRICK 系列 802.1AS 主以太網埠在域 0 條件下可作為 Master

BRICK 系列 802.1AS 主以太網埠在域 0 條件下可作為 Master

BRICK 系列 802.1AS 主以太網埠在域 0 / 域 1 條件下可作為 Slave

BRICK 系列 802.1AS 主以太網埠在域 0 / 域 1 條件下可作為 Slave

XTSS 時鐘類型

主節點時鐘

  • 整個網絡的主時鐘源，基於其分配時間
  • PTP 與 gPTP 中的時鐘與最佳主時鐘演算法（BMCA）一同運作
  • 透過 BMCA 自動確定最佳時鐘，設為主時鐘

普通時鐘

  • 作為主時鐘成為時鐘源，或作為從時鐘接收時間，直接進行同步
BMCA 最佳主時鐘演算法示意圖
邊界時鐘架構圖

邊界時鐘

跨網絡邊界傳輸時間資訊時鐘，既是從時鐘也是主時鐘，可在訊號類型之間進行轉換並管理多個子網絡。

透明時鐘架構圖

透明時鐘

交換機（Switch）用來量測由其引起數據封包延遲的一項功能。將交換機中傳遞的時間延遲標記並分發到從節點，組織來自多個來源的封包順序。

XTSS 時間偏差校正

GPS 時間源下偏差校正示意圖

GPS 時間源下偏差校正示意圖

當虹科 XTSS 從「GPS 訊號缺失狀態」轉為「GPS 訊號可用狀態」時，可透過 2 種方法校正期間產生的偏差：

  • 實際 GPS 時間與 GPS 模組內部時間之間的偏差小於預設值，採用速率校正，平滑補償誤差。
  • 反之，偏差超過預設值，執行一次時間「跳轉」校正誤差。

對於更改 PTP 主從時鐘的行為，該校正功能同樣適用。

XTSS 高精度時間同步

虹科 BRICK 系列數據擷取平台無需額外依賴即可作為主 / 從時鐘，配合交換機與 PSB 時間同步板卡，即可輕鬆實現多機種的時間同步，例如虹科車載伺服器或者任意支援 PSB 的 PC 主機。

多機種時間同步架構圖

對於不同的感應器而言，使用支援時間同步的轉換器，例如虹科 MDILink 數據轉換分析工具，即可輕鬆實現多感應器的高精度時間同步。

多感應器時間同步架構圖

以虹科 QX550 時間同步板卡作為主時鐘，透過自身的 4 個 10Gb 以太網埠可對最多 4 個從時鐘進行同步，此外透過內部 PPS 同步線纜可以連接最多 3 個 QX550，放大同步範圍。

多域時間同步架構圖

高精度硬件晶振時間同步

多相機擷取可實現 100ns-200ns 誤差

支援多個時間域保證持續穩定時間基准

自動修正 TAI 時間「閏秒」誤差

Technical Specifications

Product Name QX500 PSB
Product Images QX500 時間同步板卡 PSB 時間同步板卡
PC 介面 PCIe 3.0 x8 OCuLink x4 電纜至 QX500 主站
以太網埠 4x 10GBase-T 1x 1000BASE-T 主 / 從
GPS 訊號源 - U-blox Neo-M8 GPS 模組
外部時間訊號源 - RS-232 / NMEA / PPS Inputs
PPS 分配 QX500 主控制器：3x 內部
QX500 從設備：無		 1x External (PPS output)
power wastage 25 W 5 W
散熱方式 Active, Fan Controlled Passive
sizes 126.09mm (W) x 172.29mm (D) x 21.59mm (H) 120.74mm (W) x 172.29mm (D) x 21.59mm (H)
weights 淨重 320 g 淨重 80 g
Working Temperature -10 °C ~ +60 °C
儲存溫度 -45 °C ~ +85 °C
Relative Air Humidity 90% Non-condensing at operating temperature
Certificates CE, RoHS, REACH
View Details
規格項目 參數內容
操作溫度 -40°C ~ +85°C
埠配置 單個
每埠數據傳輸率 1 GbE
系統介面類型 PCIe 2.1 x 1
NC 邊帶介面 be
支援巨型封包 be
支援的介面 1000 Base-T
支援標準 (g)PTP 協議 (IEEE 802.1AS)
PTP 協議 (IEEE 1588)
規格項目 參數內容
Features 叢集時間同步
平台時間同步
多域時間轉發 802.1AS
時間轉發 IEEE 1588v2 UDP
平台要求 支援不受 TSC 的 CPU
x86 64位 / AMD64 架構
支援的操作系統 Windows® 10 64位（優化驅動程序）
Linux 64 位內核 4.2.0 或更高版本
支援標準 IEEE 802.1AS-2020
IEEE1588v2
支援的硬件平台 BRICK
DATALynx ATX4

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