NTP server GNTP. Technická dokumentace. Simulační systémy Řídicí systémy Zpracování a přenos dat TM 2012_09_26/

Transkript

1 Simulační systémy Řídicí systémy Zpracování a přenos dat NTP server GNTP Autor: Spolupracovníci: Ing. Jan Tupý Ing. Ivo Henych TM 2012_09_26/ OSC, a. s. tel: Staňkova 557/18a fax: Brno osc@osc.cz

2 ANOTACE: Dokument obsahuje technický popis kompaktního časového NTP serveru synchronizovaného časovou informací systému GPS. Typové označení tohoto serveru je GNTP. Server je určen pro synchronizaci času NTP/SNTP klientů v síti Ethernet. Materiál poskytuje informaci pro instalaci, obsluhu a nastavení serveru GNTP s verzí firmware OBSAH: 1. Technické parametry Popis zařízení Blokové řešení Napájení Aktivní anténa GPS LED Indikace SW - firmware Komunikace s GPS NTP server Stratum Správa konfiguračních dat Výchozí nastavení parametrů konfigurace WWW server WWW stránky Status Base status Used NTP servers Base parameters NTP system variables Settings Base settings GPS module NTP module Instalace a obsluha Instalace Uvedení do provozu Obnova výchozích hodnot parametrů zkratovací propojkou X TM 2012_09_26/2 2/26

3 Úvod GNTP je zařízení z výrobního programu firmy OSC, a.s. které v lokální síti Ethernet realizuje funkci časového serveru NTP navázaného na čas družicového navigačního systému GPS. Zajišťuje přesnou časovou synchronizaci libovolných síťových zařízení vybavených funkcí NTP/SNTP klient například počítačů, LED hodin, PLC automatů, NTP serverů nižších úrovní apod. GNTP se vyznačuje miniaturními rozměry, minimálními nároky na napájení a zástavný prostor a snadnou instalací a údržbou. První dvě kapitoly tohoto dokumentu obsahují popis technických parametrů a HW řešení serveru. Další kapitoly jsou věnovány SW vybavení, dálkové správě a instalaci serveru. 1. Technické parametry NTP server zdroj přesné časové informace pro lokální sítě NTP server úrovně stratum 1 nebo nižší Podporované síťové protokoly: - server NTP v4 (RFC 2030) - HTTP - Telnet - FTP odchylka časové informace: < ±1 msec dálková správa serveru, snadný upgrade vnitřního firmware optická indikace stavu napájení a synchronizace serveru na čelním panelu zdroj časové synchronizace interní přijímač GPS přijímaný signál: GPS L1, C/A kód, kmitočet 1575,42 MHz ±2 MHz počet kanálů: 12 anténní konektor BNC, externí anténa GPS součástí standardní dodávky (typ 2J410M, kabel 6 m) maximální délka anténního kabelu: 100 m pro anténu VIC-100 Timing a kabel AIRCELL7 podporovaná napájecí napětí aktivní antény: 3 V nebo 5 V, 60 ma max rozhraní Ethernet typ: 10/100 Mbit, automatická detekce rychlosti optická indikace rychlosti a aktivity sítě konektor RJ-45 další údaje napájení: PoE class 1 (2,3 W MAX) nebo externí zdroj 6 až 30 VDC, příkon 1,9 W MAX krytí: IP30 mechanické rozměry: 71 x 92,6 x 53,5 mm (š x v x h) způsob montáže: na DIN lištu nebo na stěnu hmotnost: 180 g (bez antény) rozsah provozních teplot: -10 C až +50 C TM 2012_09_26/2 3/26

4 2. Popis zařízení GNTP je kompaktním časovým serverem NTP (Network Time Protocol) úrovně stratum 1 se síťovým ethernetovým rozhraním. Slouží jako zdroj přesné časové informace pro další zařízení připojená k síti Ethernet, která jsou vybavena funkcí klient NTP/SNTP, jako jsou např. počítače, LED hodiny, PLC automaty, NTP servery a pod. GNTP získává přesnou časovou informaci z družicového navigačního systému GPS prostřednictvím připojené externí aktivní antény. Ta musí být umístěna v místě optimálního příjmu signálu GPS - mezi aktivní anténou a družicemi musí být přímá viditelnost pro radiový signál použitého kmitočtu. Je tedy nutné, aby anténa viděla co největší část horní hemisféry. S1 X4 1 C28 C9 N3 C8 C6 OSC, a.s. Staňkova 18a P.O.Box Brno R7 C19 C21 C20 92,6 mm N5 R14 R6 OK R4 X5 H1 H2 C29 X3 L4 N4 L3 N2 GNTP R15 NTP SERVER v.č. C15 C18 ERR R5 H3 IO2 C14 C11 L2 PWR VDC X1 C10 W1 W2 71 mm 53,5 mm Obr. 1a: Mechanické řešení GNTP montáž na DIN lištu Mechanicky je GNTP určen k montáži na DIN lištu (obr. 1a) nebo na stěnu (obr. 1b), všechna přípojná místa jsou vyvedena v dolní části zařízení. TM 2012_09_26/2 4/26

5 85 mm 1 S1 C28 X4 C9 N3 C8 C6 OSC, a.s. Staňkova 18a P.O.Box Brno R7 C19 C21 C20 o 4mm 92,6 mm 39 mm N5 R14 R6 OK R4 X5 H1 H2 C29 X3 L4 N4 L3 N2 GNTP R15 NTP SERVER v.č. C15 C18 ERR R5 H3 IO2 C14 C11 L2 PWR VDC X1 C10 W1 W2 2.1 Blokové řešení 71 mm 38,5 mm Obr. 1b: Mechanické řešení GNTP montáž na stěnu GNTP v sobě integruje dva moduly (viz obr. 2): - modul příjmu družicového signálu GPS firmy Oncore, typ M12T - zástavný ethernetový modul, výrobce Digi, typ ME 9210 vstup GNTP X3 výstup 1PPS PWR 3,3 V ME9210 OK O0 Algoritmy aktivní anténa koax 50 Ω X1 ERR GPS M12T 1PPS Tx Rx O2 Sync. Rx Tx NTP server WWW Parametry Ethernet RJ 45 Ethernet UANT. 5,0 V 3,0 V Napájecí část 3,3 V 12 V DC DC PoE PoE řadič W1 W2 6 až 30 VDC externí napájení Obr. 2: Blokové schéma GNTP TM 2012_09_26/2 5/26

6 U GPS modulu M12T není provedena žádná dodatečná SW modifikace. Do převodníku ME 9210 je naproti tomu nad operačním systémem Embedded Linux implementováno speciální aplikační programové vybavení (firmware), které realizuje vlastní funkci NTP serveru i komunikaci s GPS modulem M12T Napájení Zdrojová část nabízí možnost napájet GNTP dvěma způsoby: prostřednictvím ethernetového rozhraní kompatibilního se standardem PoE Class 1 nebo externím napájecím zdrojem 6 až 30 VDC. Při obou způsobech jsou vnitřními obvody generována napětí potřebná k napájení obou použitých modulů: 3.0, 3.3 a 5 VDC. Obvodově je napájecí část řešena kombinací PoE řadiče, DC/DC měniče, diodového spínače, spínaného asynchronního step-down regulátoru, LDO lineárního stabilizátoru a nábojové pumpy. Toto řešení nabízí možnost zálohování napájení PoE externím napěťovým zdrojem 6 až 12 VDC a vyloučit tak dočasnou nedostupnost NTP serveru po restartu síťového PoE switche vyvolanou nabíháním systému a prvním zachycením družic po obnově napájecího napětí. 2.2 Aktivní anténa GPS Externí aktivní anténa je k serveru GNTP připojena a rovněž napájena přes konektor BNC 50 Ω umístěný v levé dolní části GNTP (K1 obr. 1). Lze použít některou z těchto antén: - 2J410M s kabelem 6 m, max. délka kabelu 10/15 m 1. Napájecí napětí 3-5 V. Je součástí standardní dodávky serveru s aktivní anténou. - GC3LP279CA s kabelem 5m, max. délka kabelu 10/15 m 1. Napájecí napětí 3 V. Starší typ. - TIMING 3000 (TIMING-2000), max. délka kabelu 15/50 m 1. Napájecí napětí 5 V. Starší typ. - VIC-100 Timing, max. délka kabelu 20/100 m 1. Napájecí napětí 5 V. Nejvýkonnější anténa. Napájecí napětí aktivní antény (5V nebo 3V) lze zvolit přepínačem SW1 umístěným pod horní hranou čelního panelu GNTP. 1 První údaj délky kabelu platí pro standardní kabel RG-H58/U, druhý údaj pro kabel AIRCELL7 TM 2012_09_26/2 6/26

7 38,0 mm 13 mm 33,5 mm 82 mm 102,4 mm GC3LP279CA 41 mm 41 mm 17,4 2J410M 102 mm TIMING 3000 (TIMING 2000) s držákem Obr. 3: Antény GPS 90 mm VIC-100 s držákem 2.3 LED Indikace Pro indikaci připojení napájecího napětí a stavu synchronizace času serveru slouží tři LED diody umístěné na čelním panelu GNTP viz. obr PWR - horní zelená LED označená jako PWR indikuje připojení napájecího napětí ke GNTP. Je napájena z vnitřního rozvodu napájení 3.3 V. - OK prostřední zelená LED indikuje stav zasynchronizování času GNTP s časem systému GPS. Trvalý svit: modul GPS pracuje správně, zachytil družice, časový server je zasynchronizován (rudá LED ERR je zhasnutá). Poznámka: trvalý svit LED OK je na počátku každé sekundy přerušen krátkým probliknutím (jeho délku lze nastavit, obvykle msec). To lze využít při diagnostice stavu GNTP jako sekundovou synchronizační značku. Blikání, frekvence 1 Hz: časový server je zasynchronizován, ale došlo ke zhoršení příjmu časové informace ze systému GPS v důsledku odpojení antény nebo nezachycení žádné z družic GPS po dobu delší než je nastaven parametr Set Clock Timeout a současně kratší než je nastaven parametr GPS reset timeout. Poznámka: délka pohasnutí LED OK je nastavitelná, obvykle LED pohasne na dobu 200 až 500 msec). Nesvítí: od posledního restartu serveru ještě nebyla zachycena žádná družice nebo je anténa odpojena po dobu delší než je nastaveno v parametru GPS reset timeout. Časový server nemá validní čas. - ERR spodní rudá LED indikuje stav zasynchronizování času GNTP s časem systému GPS. TM 2012_09_26/2 7/26

8 Trvalý svit: Probíhá reinicializace GPS modulu restart jeho napájení a vynulování jeho nastavení ( Hard Init po vypršení GPS reset timeou. Doba trvání reinicializace je cca 4-5 sekund. Časový server nemá validní čas. Blikání se střídou 1:1, frekvence 1 Hz: Od zapnutí napájení nebo od poslední reinicializace modul GPS ještě nevyhodnotil čas ze systému GPS. Časový server nemá validní čas. Nesvítí: modul GPS pracuje správně, zachytil družice, časový server je zasynchronizován (zelená LED OK trvale svítí případně bliká). Další dvě LED umístěné v modulu ME nad konektorem RJ-45 indikují rychlost a aktivitu síťového připojení. - LINK levá kontrolka: Žlutá síť připojena rychlostí 10 Mbps Zelená síť připojena rychlostí 100 Mbps Nesvítí síť nepřipojena - TYP SPOJENÍ pravá kontrolka: Žlutá poloduplexní komunikace (Half-Duplex) Zelená plně duplexní komunikace (Full-Duplex) Nesvítí komunikace neprobíhá TM 2012_09_26/2 8/26

9 3. SW - firmware GNTP server je vybaven firmware vyvinutým firmou OSC a.s. Tento firmware běží nad operačním systémem Embedded LINUX. Fyzicky je operační systém i firmware spuštěn v HW modulu ME Firmware zajišťuje 3 základní funkce: 1. Komunikace s interním přijímačem GPS. 2. NTP server 3. Správa konfiguračních dat 4. WWW server pro dálkovou správu GNTP 3.1 Komunikace s GPS Komunikaci s interním přijímačem signálu GPS (typu M12T) zajišťuje samostatný programový modul (/sbin/m12). Komunikace probíhá po interní sériové lince mezi modulem ME9210 a modulem M12T. Ten získává ze systému GPS pomocí aktivní antény informaci o přesném čase, který je poskytován jako referenční čas pro NTP server. Modul dále zajišťuje obsluhu svitu LED diod. 3.2 NTP server Vlastní funkce NTP serveru zajišťuje samostatný modul (/sbin/ntpd), který je realizován jako démon op. systému LINUX. Je to plně funkční NTP server ve verzi k. NTP server je vybaven interním driverem, který je napojen na zdroj referenčního času úrovně Stratum=0 v tomto případě referenční čas z přijímače GPS (viz. Komunikace s GPS). Veškerá parametrizace NTP serveru je uložena v souboru /etc/ntp.conf. Tento soubor je generován před spuštěním démona z konfiguračních dat. O generování se stará správce konfiguračních dat (viz. Správa konfiguračních dat) Stratum Protože jde o standardní NTP server, je možné vedle interního přijímače GPS využívat jako zdroj referenčního času i externí NTP servery dostupné přes TCP/IP. Při základním nastavení, kdy je povolen pouze interní GPS přijímač a nejsou parametrizovány žádné externí referenční NTP servery, má GNTP server nastavenu úroveň Stratum =1. Úroveň Stratum =1 je nastavena rovněž v případě, kdy je vedle interního GPS přijímače se zaškrtnutou volbou Prefered parametrizován i jeden nebo více externích referenčních NTP serverů. TM 2012_09_26/2 9/26

10 Pokud je jako zdroj referenčního času využit primárně externí NTP server nebo servery (alespoň jeden z nich má zaškrtnutu volbu Prefered ) a interní GPS přijímač je zakázán nebo není preferován, nastaví GNTP server svoji úroveň Stratum o jednu hladinu výše než je Stratum použitého externího referenčního NTP serveru. 3.3 Správa konfiguračních dat O správu konfiguračních dat se stará samostatný programový modul (/sbin/setupsystem). Základní funkce modulu jsou: 1. Komunikace s uživatelem přes WEB stránky - čtení a zápis konfiguračních dat 2. Generování souboru /etc/ntp.conf (konfig. data pro NTP démona) 3. Zastavení a znovuspuštění NTP démona po změně jeho konfigurace 4. Obnovení defaultního nastavení - na žádost uživatele 5. Restart systému - na žádost uživatele Výchozí nastavení parametrů konfigurace Výchozí hodnoty parametrů (default hodnoty) jsou uloženy v textových souborech umístěných v adresářové struktuře ethernetového modulu. Tyto hodnoty jsou obnoveny při stisku tlačítka Factory default and restart na www stránce Base settings nebo pomocí zkratovací propojky X5. Pomocí propojky X5 lze i obnovit tovární nastavení IP adresy, např. když není známa IP adresa či přístupové heslo k www stránkám nastavení - viz. kap Nastavení výchozích parametrů je možno změnit pomocí FTP rozhraní. Jméno FTP uživatele je standardně nastaveno jako root, heslo je rovněž root. Jedná se o tyto soubory: a. /usr/default/ip1.info IP adresa serveru b. /usr/default/gateway.info IP adresa brány sítě c. /usr/default/netmask1.info síťová maska serveru d. /usr/default/passwd.conf heslo pro přístup ke službě telnet a FTP root uživatel e. /usr/default/ntp.param seznam NTP serverů a jejich nastavení pro generaci souboru /etc/ntp.conf f. /usr/default/ntp.conf šablona pro generaci výsledného souboru /etc/ntp.conf g. /usr/default/oscm12.conf parametry pro modul M12T h. /usr/default/webpwd.conf heslo pro přístup k nastavovacím WEB stránkám 3.4 WWW server WWW server je realizován GNU programem boa. TM 2012_09_26/2 10/26

11 WWW server zpřístupňuje HTML stánky a pomocí technologie CGI umožňuje přímou komunikaci s ostatními programovými moduly pomocí interních zpráv. 4. WWW stránky Server nabízí dvě základní sady www stránek: 4.1 Status - Status zachycují aktuální stav serveru - Settings umožňují konfiguraci serveru Stránky Status zobrazují stav parametrů serveru ve čtyřech dílčích stránkách: - Base status - Used NTP servers - Base parameters Base status - NTP system variables Obr. 4: Stránka Base status Ve skupině GPS module jsou uvedeny položky: TM 2012_09_26/2 11/26

12 - Visible satellites: počet teoreticky viditelných satelitů. Je-li roven nule, nezachytil modul GPS M12T od své HardInit inicializace ještě dostatečný počet satelitů pro určení polohy a validaci časového údaje. - Tracked satellites: počet satelitů skutečně zachycených. Je-li roven nule, je odpojena anténa nebo jsou velmi špatné podmínky příjmu signálu ze satelitů např. nevhodně umístěná anténa anebo zatím uplynula příliš krátká doba od restartu serveru. - GPS resets number: počítadlo automaticky provedených HardInit inicializací modulu GPS M12T. GNTP ukládá tuto hodnotu do souborového systému, takže má tento údaj persistentní charakter po vypnutí a zapnutí zůstává zachován. - System time in 500ms impulse: systémový čas serveru při poslední synchronizaci času v 500. milisekundě z referenčního GPS modulu. Jelikož se stránky občerstvují s periodou 2 s, nezachycují každou synchronizaci od GSP modulu, ale zhruba každou druhou. - System time for NTP: interní systémový čas použitý pro jádro NTP. Je dodáván v trojici [systémový čas, referenční čas, referenční stav (LEAP)] do NTP serveru přes interní driver na základě požadavku od jádra NTP serveru. Je zobrazen naposledy dodaný systémový čas. - Reference time for NTP: referenční čas získaný z časové informace přijaté GPS přijímačem, který je použit pro jádro NTP. Je dodáván v trojici [systémový čas, referenční čas, referenční stav (LEAP)] do NTP serveru přes interní driver na základě požadavku od jádra NTP serveru. Je zobrazen naposledy dodaný referenční čas. - Reference LEAP for NTP: status referenčního času, který je dodáván do NTP serveru přes interní driver na základě požadavku od jádra NTP serveru. Je zobrazen naposledy dodaný referenční stav. - Time offset for NTP: offset mezi referenčním a systémovým časem. Je zobrazen offset spočtený z trojice [systémový čas, referenční čas, referenční stav (LEAP)] naposledy dodané pro jádro NTP. Skupina NTP module obsahuje: - Clock offset: časový offset v milisekundách, který jádro NTP serveru naposledy použilo pro adjustaci systémového času. - Clock adjust: hodnota ppm (parts per milion) která byla předána z NTP jádra do LINUX jádra k přesné adjustaci systémového času. Hodnota -46 ppm říká, že každou sekundu se má z reálného času ubrat 46 mikrosekund. V terminologii NTP je také označován jako Computed Drift, takto je označen na stránce NTP system variables. - LEAP: aktuální stav NTP serveru - Stratum: aktuální Stratum NTP serveru Skupina Ethernet obsahuje: - IP address: IP adresa tohoto serveru - Gateway address: IP adresa brány do jiných TPC/IP sítí (je-li brána povolena) - Netmask: síťová maska (je-li brána povolena) TM 2012_09_26/2 12/26

13 - MAC address: jedinečná MAC adresa serveru. Je současně uvedena ve výřezu čelního panelu GNTP na štítku modulu ME Used NTP servers Obr. 5: Stránka Used NTP servers Stránka má pouze 1 skupinu: NTP servers. Zde zobrazuje, zda je server GNTP časově zasynchronizován a jaké jsou použity zdroje referenčního času. Jednotlivé položky jsou následující: - Time sync: udává, zda je tento server časově zasynchronizován TM 2012_09_26/2 13/26

14 - GPS module Used: udává, zda je použit jako zdroj referenčního času interní driver pro získávání času z interního přijímače GPS - GPS module Last Rec: systémový čas naposled přijaté trojice [systémový čas, referenční čas, referenční stav (LEAP)] z přijímače GPS - GPS module Num Rec: počet všech příjmů trojice [systémový čas, referenční čas, referenční stav (LEAP)] z přijímače GPS od restartu - GPS module Last Offset: naposledy vyhodnocený offset mezi referenčním časem přijatým z přijímače GPS a systémovým časem Dále následuje výčet 8 připojení k externím NTP serverům, které je rovněž možno použít jako zdroje referenčního času. - Server#n URL: adresa NTP serveru v TCP/IP síti - Server#n LastTime: systémový čas naposledy přijatého datagramu z externího NTP serveru - Server#n NumAcc: počet všech úspěšných přístupů k externímu NTP serveru od restartu - Server#n Last Offset: naposledy vyhodnocený offset mezi referenčním časem přijatým z externího NTP serveru a systémovým časem Base parameters Obr. 6: Stránka Base parametres Ve skupině GPS module jsou uvedeny hodnoty parametrů, které mají vliv na funkci modulu komunikace s GPS: TM 2012_09_26/2 14/26

15 - Set Clock Permanetly: udává, zda modul při synchronizaci v 500. milisekundě každé sekundy provádí tvrdé nastavení času pouze podle referenčního času přijímače GPS bez ohledu na funkci jádra NTP a jeho dolaďování systémového času. Standardně je zadáno NO: tvrdé nastavení systémového času se provede pouze 1x a to při 1. synchronizaci po svém spuštění, pak už je systémový čas řízen a dolaďován jádrem NTP. - Set Clock Timeout: časový interval v minutách. Pokud během tohoto intervalu nedojde ani jednou k příjmu časové informace z družicového systému GPS (položka Tracked satellites je trvale rovna 0), je stav systémového času serveru prohlášen za invalidní zelená LED OK začne blikat. Pro NTP je pak LEAP status signalizován jako UNSYNCHORNIZED. Tento parametr platí pouze pro referenční zdroj času z přijímače GPS, nikoli pro případné externí referenční NTP servery. - GPS Reset Timeout: časový interval v hodinách. Pokud během tohoto intervalu nedojde ani jednou k příjmu časové informace z družicového systému GPS, je proveden restart napájení modulu M12T a následně HardInit inicializace modulu M12T. - Green LED Short Impulse: délka krátkého probliknutí (zhasnutí) zelené LED diody OK v milisekundách při jejím trvalém svitu. - Green LED Long Impulse: délka dlouhého bliknutí (zhasnutí) zelené LED diody OK v milisekundách při jejím blikání. - PPS Offset: offset v mikrosekundách, kterým je korigován referenční čas v okamžiku přijetí synchronizačního impulsu z modulu M12T. Modul M12T je nastaven tak, aby svůj synchronizační impuls generoval přesně v 500. milisekundě každé sekundy referenčního času přijatého z družicového systému GPS. Tímto parametrem lze jemně posunout systémový čas serveru GNTP vpřed nebo vzad. - Integration Period: časový interval v sekundách. Pro dvojici vzorků [systémový čas, referenční čas], jejichž okamžik příjmu není starší než tento interval, je prováděn integrační algoritmus pro zpřesnění offsetu mezi referenčním a systémovým časem. Tímto algoritmem se eliminuje nepřesnost sejmutí systémového času v okamžiku půlsekundové synchronizace. Ve skupině NTP jsou uvedeny hodnoty parametrů, které ovlivňují funkci NTP serveru: - Unsynchronise Timeout: interní parametr NTP serveru, pokud po dobu udanou parametrem nezíská NTP server ze žádného zdroje (přijímač GPS nebo externí NTP server) informace o referenčním čase, pak provede změnu svého stavu na UNSYNCHORNIZED. Nemá vliv na stav blikání zelené LED OK. - Clock Max: interní parametr NTP serveru. Velikost tohoto parametru udává maximální velikost offsetu v jádře NTP, kdy se ještě neprovádí dopočet pro zpřesnění systémového času. Resp. pokud je offset v jádře NTP menší než tato hodnota, NTP server nemění parametry pro zpřesňování času. Pokud je offset větší než tato hodnota, provede se přepočet jemného dorovnání času. - Clock MinStep: interní parametr NTP serveru. Po uplynutí doby určené parametrem Clock MinStep je vždy proveden přepočet jemného dorovnání času. - Use GPS module: udává zda je jako zdroj referenčního času využít přijímač GPS. (viz. Stránka Used NTP servers) TM 2012_09_26/2 15/26

16 - Prefer GPS module: udává, zda je přijímač GPS použit jako preferovaný zdroj referenčního času. Tento parametr má význam pouze pokud jsou vedle interního GPS přijímače pro synchronizaci použity i externí NTP servery NTP system variables Obr. 7: Stránka NTP system variables Tato stránka dává přehled o důležitých interních stavech NTP serveru. - Last Clock Adjust Time: systémový čas, kdy naposledy došlo k adjustaci času pomocí LINUX jádra k jemnému dorovnání. - Last Clock Set Time: systémový čas, kdy naposledy došlo ke změně času skokem iniciovaným NTP jádrem. - Last Clock Offset: udává poslední offset, pro který jádro NTP provedlo výpočet pro úpravu času (buď jemné dorovnání nebo skok). - Computed Drift: hodnota posunu systémového času v ppm (parts per milion), která byla vypočtena jádrem NTP a byla předána do LINUX jádra k adjustaci systémového času (interního oscilátoru). Na stránce Base status je pro označení tohoto parametru použit název Clock adjust. - Clock Stability: hodnota stability interního oscilátoru v ppm (parts per milion), která byla vypočtena jádrem NTP a byla předána do LINUX jádra k adjustaci systémového času. - System Error: hodnota chyby interního oscilátoru, která byla vypočtena jádrem NTP a byla předána do LINUX jádra k adjustaci systémového času. - System LEAP: systémový status jádra NTP nabývá hodnot: No Warning systémový čas je synchronní s referenčním (SYNCHRONIZED) TM 2012_09_26/2 16/26

17 4.2 Settings Add Leap Sec systémový čas byl upraven o sekundu vpřed na základě informace ze zdroje ref. času Sub Leap Sec systémový čas byl upraven o sekundu vzad na základě informace ze zdroje ref. času Warning systémový čas není synchronní s referenčním (UNSYNCHRONIZED) - System Stratum: stratum jádra NTP - System Root Delay: hodnota která byla vypočtena jádrem NTP. Je to časová odchylka od root serveru (Stratum = 1) v hierarchii NTP serverů. Pokud je jako zdroj ref. času použit pouze přijímač GPS, pak je server GNTP root serverem a tato hodnota je vždy rovna 0. - System Root Dispersion: hodnota která byla vypočtena jádrem NTP. Je to suma chyby oscilátoru (parametr System Error) počítaná od okamžiku restartu serveru. Počítá se v okamžicích adjustace systémového času. V ideálním případě by měla být blízká nule. Stránky Settings nabízí možnost editace parametrů serveru ve třech dílčích stránkách: - Base settings - GPS module - NTP module Na těchto stránkách lze měnit libovolný zobrazený parametr. Provedená změna je akceptována teprve po stisku potvrzovacího tlačítka, které je umístěno ve spodní části každé stránky, resp. skupiny. Vstup do stránek Settings může být chráněn heslem. Obr. 8: Zadání hesla pro přístup do nastavení - Internet Explorer TM 2012_09_26/2 17/26

18 Obr. 9: Zadání hesla pro přístup do nastavení - Google Chrome Délka uživatelského jména ani hesla není limitována. Standardně je použito jméno uživatele osc (tři znaky, bez uvozovek) a heslo osc (tři znaky, bez uvozovek). Jméno uživatele i heslo lze změnit ve stránce Base settings. Po obnovení defaultních parametrů (tlačítkem Factory default and restart na této stránce nebo pomocí zkratovací propojky X5) je nastavena tatáž kombinace uživatelského jména a hesla Base settings Skupina Ethernet obsahuje tyto položky: Obr. 10: Stránka Base settings - IP address: IP adresa serveru. Je možno ji měnit editací příslušného segmentu. - Gateway address: slouží k nastavení IP adresy brány do jiných TPC/IP sítí. Je možno ji měnit editací příslušného segmentu. - Netmask: síťová maska. Po rozkliknutí nastavovacího políčka lze zadat platnou hodnotu editací příslušného segmentu v rozsahu až TM 2012_09_26/2 18/26

19 Pozor: zadání příliš omezené síťové masky (např ) může způsobit nedostupnost serveru na síti! Skupina WEB obsahuje tuto položku: - Access: tlačítko Set new user and password, jeho stiskem dojde k otevření dialogového okna, kde je možno zadat a potvrdit nové uživatelské jméno i heslo pro přístup ke konfiguraci pomocí www stránek viz obr. 11. Pokud je zadáno heslo, pak musí být zadáno 2x, aby se vyloučila chyba při jeho zadání. Lze zadat jenom uživatelské jméno nebo jenom heslo, či oba údaje současně. Obr. 11: Nastavení hesla pro přístup k www nastavení Skupina System obsahuje tuto položku: - tlačítko Factory default and restart, jeho stiskem dojde k obnovení všech parametrů serveru GNTP podle obsahu souborů, v nichž jsou tyto tovární nastavení uloženy. TM 2012_09_26/2 19/26

20 4.2.2 GPS module Obr. 12: Stránka GPS module Tato stránka slouží k nastavení základních konfiguračních parametrů modulu přijímače GPS. Jednotlivé nastavitelné parametry jsou: - Set Clock Permanently: lze zvolit, zda modul při synchronizaci v 500. milisekundě každé sekundy provádí tvrdé nastavení času pouze podle referenčního času přijímače GPS bez ohledu na funkci jádra NTP a jeho dolaďování systémového času. Doporučená hodnota: NO - tvrdé nastavení systémového času se provede pouze 1x a to při 1. synchronizaci po svém spuštění, pak už je systémový čas řízen a dolaďován jádrem NTP. - Set Clock Timeout: nastavení délky časového intervalu v minutách. Pokud během tohoto intervalu nedojde ani jednou k příjmu časové informace z družicového systému GPS (položka Tracked satellites je trvale rovna 0), je stav systémového času serveru prohlášen za invalidní zelená LED OK začne blikat se střídou 1:1. Pro NTP je pak LEAP status signalizován jako UNSYNCHORNIZED. Tento parametr platí pouze pro referenční zdroj času z přijímače GPS, nikoli pro případné externí referenční NTP servery. Doporučená hodnota 10 až 120 minut. - GPS Reset Timeout: nastavení délky časového intervalu v hodinách. Pokud během tohoto intervalu nedojde ani jednou k příjmu časové informace z družicového systému GPS, je proveden restart napájení modulu M12T a následně HardInit inicializace modulu M12T. Doporučená hodnota 24 hodin. - Green LED Short Impulse: nastavení délky krátkého probliknutí (zhasnutí) zelené LED diody OK v milisekundách při jejím trvalém svitu. Doporučená hodnota 10 až 20 ms. - Green LED Long Impulse: nastavení délky dlouhého bliknutí (zhasnutí) zelené LED diody OK v milisekundách při jejím blikání se střídou 1:1. Doporučená hodnota 200 až 500 ms. TM 2012_09_26/2 20/26

21 4.2.3 NTP module - PPS Offset: nastavení hodnoty offsetu v mikrosekundách, kterým je korigován referenční čas v okamžiku přijetí synchronizačního impulsu z modulu M12T. Tímto parametrem lze jemně posunout systémový čas serveru GNTP vpřed nebo vzad. Doporučená hodnota 480 µs. - Integration Period: nastavuje délku časového intervalu v sekundách, pro nějž je prováděn integrační algoritmus pro zpřesnění offsetu mezi referenčním a systémovým časem. Tímto algoritmem se eliminuje nepřesnost sejmutí systémového času v okamžiku půlsekundové synchronizace. Doporučená hodnota 115 nebo 192 s. - Tlačítko Save: slouží k uložení těchto hodnot na serveru. Obr. 13: Stránka NTP module Tato stránka slouží k nastavení základních konfiguračních parametrů modulu serveru NTP. Jednotlivé nastavitelné parametry jsou: - Use GPS module: nastavuje, zda bude použit jako zdroj referenčního času přijímač GPS. Doporučená hodnota: zaškrtnuto. - Prefered GPS module: nastavuje, zda je přijímač GPS použit jako preferovaný zdroj referenčního času. Tento parametr má význam pouze pokud jsou využity i externí NTP servery. Doporučená hodnota: zaškrtnuto. TM 2012_09_26/2 21/26

22 Dále následuje výčet 8 možných externích NTP serverů, které je možno použít jako další zdroje referenčního času. Je možné zvolit libovolné pořadí (nemusí se začít od serveru #1). - Used: nastavuje, zda bude použit jako zdroj referenčního času daný externí server. Po zaškrtnutí tohoto tlačítka se zpřístupní další nastavení - Server URL: nastavuje IP adresu, pod kterou je server dostupný na TCP/IP síti - Prefered: nastavuje, zda je server preferován - Minpoll: nastavuje časový interval, který určuje minimální dobu za kterou smí být server dotázán - Maxpoll: nastavuje časový interval, který určuje maximální dobu za kterou musí být server dotázán Dále následují nastavitelné parametry, které ovlivňují jádro NTP. - Unsynchronise Timeout: nastavuje interní parametr NTP serveru, pokud po dobu udanou parametrem nezíská NTP server ze žádného zdroje (přijímač GPS nebo externí NTP server) informace o referenčním čase, pak provede změnu svého stavu na UNSYNCHORNIZED. Nemá vliv na stav blikání zelené LED OK. Doporučená hodnota: 10 až 120 minut. - Clock Max: nastavuje interní parametr NTP serveru. Velikost tohoto parametru udává maximaximální velikost offsetu v jádře NTP, kdy se ještě neprovádí dopočet pro zpřesnění systémového času. Resp. pokud je offset v jádře NTP menší než tato hodnota, NTP server nemění parametry pro zpřesňování času. Doporučená hodnota: 100 až 500 µsec. - Clock MinStep: nastavuje interní parametr NTP serveru. Po uplynutí doby určené parametrem Clock MinStep je vždy proveden přepočet jemného dorovnání času. Doporučená hodnota: 300 až 900 sec. Tlačítko Set and restart NTP connections slouží k uložení těchto hodnot na server a k příkazu, aby správa konfiguračních dat vygenerovala nový konfigurační soubor (/etc/ntp.conf) pro modul NTP serveru a tento modul restartovala. TM 2012_09_26/2 22/26

23 5. Instalace a obsluha Časový server GNTP není určen k provozu ve venkovním prostředí, jeho krytí je IP30. Je možné jej instalovat do rozvaděčů, rozváděčových skříní, serverových stojanů apod. Může být provozován v libovolné pracovní poloze. Je určen pro bezobslužný provoz. 5.1 Instalace GNTP se instaluje nacvaknutím na DIN lištu (obr. 1a) nebo pomocí čtyř šroubů přes otvory v montážních patkách (obr. 1b). Veškeré připojovací body jsou vyvedeny na spodní straně GNTP. Jsou to: - přívod napájení. Použije se tehdy, není-li k dispozici ethernetové rozhraní s funkcí PoE nebo při požadavku na zálohování hlavního napájení realizovaného pomocí PoE. Připojuje se na WAGO svorky W1 (-) a W2 (+) umístěné vpravo dole (obr. 1). GNTP je vybaven ochranou proti přepólování napájecího napětí. Maximální průřez připojovacích vodičů je 2,5 mm 2. K napájení je možno použít jakýkoli zdroj stejnosměrného napětí v rozsahu 6 až 30 VDC. Musí však být schopen dodat proud potřebný pro napájení GNTP, jehož příkon je nejvýše 1,9 W. Lze použít např. spínaný zdroj na DIN lištu JS-6-012/DIN z výrobního sortimentu firmy BKE, a.s. - rozhraní Ethernet konektor RJ-45. Je umístěn uprostřed spodní strany GNTP. Připojuje se UTP kabelem CAT5e přímo do síťového HUBu nebo switche. GNTP podporuje sítě 10 a 100 MBps. Je-li ethernetové rozhraní vybaveno funkcí PoE, lze je využít k napájení serveru. - aktivní anténa. Aktivní anténa musí být umístěna v místě optimálního příjmu signálu GPS - mezi aktivní anténou a družicemi musí být přímá viditelnost pro radiový signál použitého kmitočtu. Je tedy nutné, aby anténa viděla co největší část horní hemisféry. K plné funkci zpravidla postačuje 50% horní hemisféry tedy i umístění antény na boční stěně budovy. Při umístění aktivní antény na střechách budov či na stožárech je upřednostňováno jejich umístění do zón LPZ 0 B (v prostoru chráněném bleskosvodem) v souladu s ČSN EN Obr. 14:Schematické znázornění umístění antény GPS a přepěťových ochran TM 2012_09_26/2 23/26

24 V každém případě je doporučeno umístit v místě vstupu anténního kabelu do objektu (na přechodu mezi LPZ0 a LPZ1) hrubou přepěťovou ochranu, např. typ SALTEK FX-090 B50T F/F. V těsné blízkosti anténního konektoru GNTP pak dále zařadit jemnou přepěťovou ochranu, např. typu SALTEK SX-090 B50 F/F. Pro průřez, délku a umístění zemnících vodičů těchto ochran platí obecná pravidla pro zemnící vodiče přepěťových ochran dodržení alespoň minimálního předepsaného průřezu, co nejmenší délka vodiče, spolehlivé připojení ke hlavní uzemňovací svorce objektu, jejich umístění v dostatečné vzdálenosti od ostatních živých vodičů. K serveru GNTP je anténní kabel připojen přes konektor BNC-F (K1), který se nachází v levé části spodní strany serveru. Je použit anténní kabel s impedancí 50 Ω. Doporučený typ: RG- H58/U pro kratší vzdálenost, AIRCELL7 pro delší. Přepínačem SW1 umístěným pod horní hranou čelního panelu GNTP je třeba zvolit správné napájecí napětí aktivní antény podle použitého typu (5V nebo 3V). Typy připojitelných aktivních antén a maximální délky jejich připojovacích kabelů jsou uvedeny v kapitole 2.2 Aktivní anténa GPS. 5.2 Uvedení do provozu - zapojení GNTP dle kapitoly 5.1 Instalace. - připojení napájecího napětí. Ihned se rozsvítí zelená kontrolka PWR na čelním panelu serveru GNTP. Probíhá restart interních modulů serveru, který trvá asi 15 sekund. Kontrolky OK a ERR jsou zhasnuté viz obr.1. Poznámka: při zapnutém externím napájecím napětí lze připojovat a odpojovat kabel rozhraní Ethernet i aktivní antény bez nebezpečí poškození GNTP nebo připojených zařízení. Takováto manipulace má samozřejmě vliv na činnost serveru GNTP. - po uplynutí cca 15 sekund od zapnutí napájecího napětí začne rudá kontrolka ERR blikat s frekvencí 1 Hz a střídou 1:1. Indikuje, že server není zasynchronizován ani z jedné družice systému GPS a jeho interní čas není validní (viz. kapitola 2.3 LED indikace). Server je od tohoto okamžiku viditelný na síti Ethernet, ale neposkytuje časovou informaci neodpovídá NTP klientům. - Po vyhodnocení a ověření platné časové informace z družic systému GPS je server GNTP zasynchronizován, zhasne rudá kontrolka ERR a rozsvítí se zelená kontrolka OK (viz. kapitola 2.3 LED indikace). Současně server začne odpovídat klientům NTP na jejich žádosti o časový údaj. - pokud od okamžiku zapnutí napájení nebyla připojena aktivní anténa nebo nebyla ani jednou zachycena alespoň jedna družice, je po vypršení timeoutu definovaného hodnotou parametru GPS Reset Timeout proveden restart napájení modulu GPS M12T a následně HardInit inicializace tohoto modulu. Důsledkem HardInit inicializace modulu GPS M12T je bezprostřední indikace 0 viditelných a 0 zachycených družic v důsledku ztráty informace o poloze a aktuálním času. Obnovení správné funkce serveru může trvat několik desítek minut až jednotek hodin modul GPS M12T totiž vyžaduje pro obnovení své funkce po HardInit inicializaci zachycení alespoň 4 satelitů. Pozor: může nastat situace, kdy je parametr GPS Reset Timeout nastaven příliš přísně (např. 1 hodina) a současně jsou špatné podmínky pro zachycení družic systému GPS (nevhodně umístěná anténa, dlouhý kabel k anténě). Pak dříve než se podaří zachytit ale- TM 2012_09_26/2 24/26

25 spoň jednu družici a synchronizovat čas serveru je modul GPS M12T znovu inicializován. Z toho důvodu server GNTP dlouhodobě vykazuje nezasynchronizování (blikání rudé kontrolky ERR) a NTP klientům neposkytuje časovou informaci. V takovém případě je třeba dostatečně zvětšit hodnotu parametru GPS Reset Timeout a ověřit, že v prodlouženém timeoutu dojde k zasynchronizování serveru. 5.3 Obnova výchozích hodnot parametrů zkratovací propojkou X5 Pro obnovu výchozího nastavení parametrů GNTP lze kromě tlačítka Factory default and restart na www stránce Base settings využít i zkratovací propojku X5. Ta je po sejmutí čelního panelu GNTP dostupná na desce plošných spojů nad levým horním rohem modulu DIGI ME9210. Tento postup lze použít zejména v případě, kdy nejsou dostupné www stránky zařízení - typicky po předchozím zadání a uložení chybné IP adresy nebo přístupového hesla k www stránkám nastavení. Postup obnovy výchozího nastavení pomocí propojky X5: 1. Vypnout a znovu zapnout napájení GNTP. Po cca 15 sekundách dojde ke spuštění aplikačního programového vybavení GNTP, což je indikováno blikáním rudé kontrolky ERR 2. Pokud je v tomto okamžiku propojka X5 rozpojena (je v LOG1), nejsou parametry GNTP nijak měněny, aplikační programové vybavení běží normálně. 3. Pokud je v tomto okamžiku propojka X5 zkratována (je v LOG0), začne v následujících sekundách probíhat testování jejího stavu. V závislosti na okamžiku jejího rozpojení jsou možné tři následující scénáře (měřeno od okamžiku spuštění aplikačního programového vybavení, čili zahájení blikání rudé kontrolky ERR): 3.1. Propojka X5 je rozpojena mezi 1. až 20. s. V okamžiku rozpojení dojde k obnově nastavení GNTP podle obsahu souborů uložených v adresáři /usr/default/ a k následnému restartu GNTP. Provede se tedy totéž jako po stisku tlačítka Factory default and restart na www stránce Base settings Propojka X5 je rozpojena mezi 21. až 60. s. V okamžiku rozpojení dojde k obnově nastavení GNTP podle obsahu souborů uložených v adresáři /usr/default/ s výjimkou následujících parametrů, které jsou změněny takto: IP = GATEWAY = NETMASK = Následně je proveden restart GNTP Propojka X5 je trvale zkratována (je v LOG0). Po 60 sekundách GNTP přestává testovat její stav, nemění své parametry, aplikační programové vybavení pokračuje v činnosti standardním způsobem TM 2012_09_26/2 25/26

26 TM 2012_09_26/2 26/26 NTP server GNTP H3 R4 470R R5 470R H1 R6 470R D1 H OUT OUT X4 C27 100n L1 10uH V1 SK24A R17 270R R16 680R V12 BZX84C9V1 R15 180K C10 100u/50V + R18 24K9 C11 100u/50V + C12 3u3 C16 C13 1u0 C14 10n V3 SK24A C15 + R8 R9 W1 R10 N3 LTC R19 R22 C20 10n V11 BSS83P C30 C19 1u0 C6 C7 R7 C8 N4 TPS2375 C21 4u7 C9 R21 V10 BSR16 C28 + N2 TPS79930 C18 220u/35V + L3 4.7uH C23 1u0 W2 N5 AM3G-2405SZ C31 100n C32 3u3 C33 22u/16V + V2 SK24A R20 V8 SMAJ58A D1 ME9210 C29 + L2 68uH N1 TPS5410 V9 BZX84C9V1 C22 1u0 L4 10uH C24 + R13 C26 C25 +3V +5V VCC VOUT 3 CPO 4 GND 2 VIN 1 CP 5 CN/S 6 ILIM 1 CLAS 2 DET 3 RTN 5 VSS 4 PG 6 NC 7 VDD 8 VI 1 GND 2 EN 3 SW 5 FB 4 +IN 2 -IN 1 ON/OFF 3 +V 6 0V 7 IO0 IO1 IO2 IO3 IO5 IO6 IO7 IO9 IO12 IO13 VE+ 1 VE- 2 GND V 15 RST 14 VIN 7 SO 1 EN 5 PH 8 SENS 4 GND 6 3.0V 5V 3.3V 63V Obr. 15:Schéma zapojení vstupní části napájení GNTP