MLAB wiki

Máte načtenou starší verzi dokumentu! Pokud ji uložíte, vytvoříte tím novou aktuální verzi.

====== Synchronizace času pro experimentální účely ======

Přesná synchronizace času je častým problémem při současném měření na více místech. Pro je tomuto problému na MLABu věnován zatím nedokončený článek [[http://www.mlab.cz/Articles/Texts/Time_sync/DOC/HTML/Time_synchronization.cs.html|O synchronizaci času]].

===== Testované GPS přijímače =====

Přijímače byly připojené k počítači přes moduly [[cs:usb232r|USB23R01B]] nebo [[cs:rs232single|RS232SINGLE01A]].

==== GPS LR5952 s FTDI ====

$ ntpq -p
     remote           refid      st t when poll reach   delay   offset  jitter
  ==============================================================================
  xSHM(0)          .GPS.            0 l    3   16  377    0.000  664.159   2.380
   SHM(1)          .PPS.            0 l   5h   16    0    0.000   21.310   0.000
  +ntp1.karneval.c 147.231.19.43    2 u  314 1024  357  148.395  -70.723  72.872
  +server.janbosko 147.231.19.43    2 u  427 1024  377   99.940   13.332 150.047
  *sip1.rsaf.cz    147.231.19.43    2 u 1027 1024  377   28.626    1.211  55.678
  +scotland0.netco 217.31.205.226   3 u 1188 1024  376   34.541   13.851 123.263
  +europium.canoni 193.79.237.14    2 u  595 1024  377   52.950   -7.180 119.333

==== GPS LEA-6S s FTDI ====

ntpq -p 
     remote           refid      st t when poll reach   delay   offset  jitter
  ==============================================================================
  xSHM(0)          .GPS.            0 l    9   16  377    0.000  414.503   1.231
  *SHM(1)          .PPS.            0 l   10   16  377    0.000    0.022   0.019
  +sip1.rsaf.cz    147.231.19.43    2 u   32   64  367   20.919    1.124  21.045
  -kox-1.avn.cz    147.231.19.43    2 u   30   64  377   11.739   -8.069  13.864
  +bobek.sh.cvut.c 195.113.144.201  2 u   34   64  377   12.620    1.158  11.639
  -lama.svinov.net 195.113.144.201  2 u   57   64  377   11.558    1.964   7.812
  -europium.canoni 193.79.237.14    2 u   37   64  377   33.065   -1.901  11.276

==== Modul GPS01A ====

Modul byl osazen čipem LEA-6S a připojen na sériovou RS232 linku počítače modulem [[cs:rs232single|RS232SINGLE01A]]. Připojení na reálné rozhraní RS232 umožňuje podstatně zvýšit přesnost synchronizace až na jednotky us.

=== Zapojení ===

Připojení [[cs:gps|GPS01A]] se provede seriovým modulem [[cs:rs232single|RS232SINGLE01A]] tak, že se moduly navzájem propojí podle následující tabulky:

^ GPS01A  ^ RS232SINGLE01A ^
| TXD | TXD |
| RXD  | RXD |
| TIMEPULSE | DTR/RTS|

Ke správné funkci je pak ještě třeba mít oba moduly napájené z +3.3V a na modulu  [[cs:rs232single|RS232SINGLE01A]] propojený prostřední pin J5 připojit na DCD.

=== Instalace časově synchronizovaného serveru ===

Pro časovou synchronizaci přes 1PPS potřebujeme v linuxu dva programy, které si budou navzájem přeposílat časová data.

== gpsd ==

[[http://catb.org/gpsd/gpsd.html|gpsd]] je daemon obecně určený pro komunikaci s gps přijímači.

V Ubuntu jej nainstalujeme jednoduše z repozitáře:

sudo apt-get install gpsd gpsd-clients

Základní konfigurace ovšem není pro účely synchronizace času příliš vhodná, proto je potřeba daemona znovu nakonfigurovat.

sudo dpkg-reconfigure gpsd

Start gpsd automatically on boot? Yes
  Device the GPS receiver is attached to: /dev/ttyS0
  Should gpsd handle attached USB GPS receivers automatically? No
  Options to gpsd: -n

== ntpd ==

apt-get install ntp

server 127.127.28.0 minpoll 4
  fudge 127.127.28.0 time1 0.100 refid NMEA
  server 127.127.28.1 minpoll 4 prefer
  fudge 127.127.28.1 refid PPS

==== Ověřění synchronizace přes ntpd ====

kaklik@Radio:~$ ntpq -p
       remote           refid      st t when poll reach   delay   offset  jitter
  ==============================================================================
  -sip1.rsaf.cz    81.27.192.20     3 u   32   64  377   14.882   -0.738   5.407
  xntp1.karneval.c 195.113.144.201  2 u   27   64  377  119.367  -56.776   5.241
  -srv2.trusted.cz 195.113.144.201  2 u   33   64  377    7.044   -0.012   7.680
  +pyrrha.fi.muni. 195.113.144.238  2 u   27   64  377   12.338   -0.344   4.700
  +SHM(0)          .NMEA.           0 l   11   16  377    0.000  -40.963   5.879
  *SHM(1)          .PPS.            0 l    8   16  377    0.000   -0.015   0.002
  -golem.canonical 193.79.237.14    2 u   47   64  377   34.770   -0.054   7.340
  kaklik@Radio:~$ ntptime

Po několika hodinách synchronizace se daemon ntp dostává do saturace svého rozlišení a přesnost hodin je udržována na 1-2 us.

kaklik@Radio:~$ ntptime
  ntp_gettime() returns code 0 (OK)
    time d5b7c760.46d43cec  Thu, Aug 15 2013 23:32:16.276, (.276676529),
    maximum error 2740 us, estimated error 2 us, TAI offset 0
  ntp_adjtime() returns code 0 (OK)
    modes 0x0 (),
    offset -5.915 us, frequency -85.833 ppm, interval 1 s,
    maximum error 2740 us, estimated error 2 us,
    status 0x2001 (PLL,NANO),
    time constant 4, precision 0.001 us, tolerance 500 ppm,
  kaklik@Radio:~$

=== Chrony ===

Chrony je správce hodin pracující s vyšším časovým rozlišením než ntp. Jeho základní jednotkou jsou ns, což umožňuje daemonu dosáhnout lepších parametrů, než ntpd. Nevýhodou je, že není příliš přizpůsoben pro jiné časové zdroje než GPS a má omezené možnosti distribuce hodin po síti.

sudo apt-get install chrony
  
Systém automaticky oddinstaluje případnou předchozí instalaci ntpd. Chrony má dvě možnosti, jak získat časovací značky z gpsd. První je identická s metodou, kterou používá i ntpd a využívá interní časové servery, které vytvoří gpsd pro jejich použití stačí v ///etc/chrony/chrony.conf//  nastavit:

# delay 0.0 is right, but use 0.2 to avoid NMEA
  # time fighting with PPS time
  refclock SHM 0 offset 0.0 delay 0.2
  refclock SHM 1 offset 0.0 delay 0.0
  
Tato metoda však není příliš přesná, neboť využívá ještě transportní vrstvy jádra. Nicméně je nejčastěji používanou metodou v kombinaci Chrony a gpsd. Lepší však je použít komunikací přes socket, který chrony vytváří a gpsd do něj může zapisovat.  Ten to způsob se zapne následujícím parametrem.

refclock SOCK  /var/run/chrony.ttyS0.sock

Předchozí metodu používající prostředek SHM je pak v takovém případě vhodné zakomentovat, nebo smazat, aby chrony neměl problém s rozhodnutím o věrohodnosti zdrojů času. Při používání tohoto způsobu synchronizace je důležité si uvědomit, že socket vytváří chrony a gpsd se do něj připojuje při svém startu, je tedy nutné, aby chrony byl spuštěn dříve, než gpsd.
  
Aby se projevily změny provedené v konfiguračním souboru chrony, je potřeba po úpravách daemona restartovat.

kaklik@radio-meteor:~$ sudo /etc/init.d/chrony restart
  Restarting time daemon: Starting /usr/sbin/chronyd...
  chronyd is running and online.
  kaklik@radio-meteor:~$ 
  
konfigurace daemona gpsd je stejná jako v případě ntp. Průběh synchronizace lze pak sledovat následovně:

kaklik@Radio:~$ chronyc sources
  210 Number of sources = 7
  MS Name/IP address           Stratum Poll LastRx Last sample
  ============================================================================
  ^~ ntp.ipv4.cz                   2    8     72  -5305us[-5306us] +/-   46ms
  ^~ vpn.ipv4.cz                   2   10    326  -5184us[-5175us] +/-   43ms
  ^~ bobek.sh.cvut.cz              2   10    562    -34us[ +440us] +/-   33ms
  ^~ kamelot3.dkm.cz               2   10    307    +63ms[  +63ms] +/-  110ms
  #x SHM0                          0    4     19   +133ms[ +133ms] +/-  100ms
  #* SHM1                          0    4     19   +286ns[ +388ns] +/-  495ns
  kaklik@Radio:~$

V případě použítí synchronizace času přes socket z gpsd je přesnost přibližně dvakrát lepší. Hlavní výhodou této metody ale především je větší stabilita synchronizace, neboť v případě synchronizování přes SHM0/SHM1 má daemon problém s rozhodnutím o přesnosti jednotlivých časových zdrojů. Jak je vidět v předchozím případě, kde časovací zdroj SHM0 odpovídající NMEA výstupu je označen křížkem "x" který znamená, že chrony jej neuznává jako věrohodný časovací zdroj.

kaklik@radio-meteor:~$ chronyc sourcesstats
  210 Number of sources = 5
  MS Name/IP address           Stratum Poll LastRx Last sample
  ============================================================================
  ^? lx.ujf.cas.cz                 2   10    619  -6779us[-6794us] +/-   32ms
  ^? ntp.ipv4.cz                   2    8    125    -27ms[  -27ms] +/-   67ms
  ^? kamelot3.dkm.cz               2   10    877    -21ms[  -21ms] +/-   66ms
  ^? smtp.martinpoljak.net         3   10    127  -6224us[-6221us] +/-   20ms
  #* SOCK                          0    4      9   -599ns[-1309ns] +/-  207ns
  kaklik@radio-meteor:~$

Vysvětlivky k parametrům lze zapnout parametrem -v.

Dalšího zpřesnění by bylo pravděpodobně možné dosáhnout použitím speciálního modulu v jádře viz [[http://linuxpps.org/wiki/index.php/Main_Page|LinuxPPS]].

===  Precision Time Protocol ===

Spuštění na master počítači

sudo ptpd -c -h -d -b eth0
  state: 2013-08-17 18:24:51:129295, mst (ID:000c6efffe53a5d2)

Spuštění na klientovi:

kaklik@radio-meteor:~$ sudo ptpd -c -h -d -b eth0 -D
  sudo: unable to resolve host radio-meteor
  [sudo] password for kaklik: 
  timestamp, state, clock ID, one way delay, offset from master, slave to master, master to slave, drift
  2013-08-17 21:42:40:702872, init
  2013-08-17 21:42:40:703484, lstn
  2013-08-17 21:12:07:129459, slv, 000c6efffe53a5d2/01, 0.000091748, 0.000006752, 0.000089000, 0.000101000, -49228
  2013-08-17 21:12:08:129479, slv, 000c6efffe53a5d2/01, 0.000091748, 0.000001752, 0.000089000, 0.000086000, -49227
  2013-08-17 21:12:09:129447, slv, 000c6efffe53a5d2/01, 0.000091748, -0.000003748, 0.000089000, 0.000090000, -49230
  2013-08-17 21:12:10:129432, slv, 000c6efffe53a5d2/01, 0.000091748, -0.000003248, 0.000089000, 0.000087000, -49233

==== Související moduly ====

* [[cs:gps|GPS01A]]
  * [[cs:gp2|GP201A]]

==== Reference ====

http://www.rjsystems.nl/en/2100-ntpd-garmin-gps-18-lvc-gpsd.php
http://gpsd.berlios.de/gpsd.html

Vyplňte, prosím, všechna písmena v poli, abyste dokázali, že nejste robot. C L V Q C Ponechte prosím toto pole prázdné:

Komentář k úpravám

Poznámka: Tím, že editujete tuto stránku, souhlasíte, aby váš obsah byl licencován pod následující licencí: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International