在圍繞賽靈思FPGA及SoC 器件構(gòu)建的產(chǎn)品中，一種基于以太網(wǎng)的高精度時序解決方案正在進(jìn)入市場。

電信和信息科學(xué)的最新發(fā)展正在推動對工業(yè)時間傳輸?shù)囊髱捉蒲袘?yīng)用的水平。例如，即將到來的100G 以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及5G 移動電信要求時序精度在幾納秒范圍內(nèi)，而用于配電的智能電網(wǎng)則要求亞微秒精度。高頻率交易的時間戳（一般指股票交易）需要可靠的機(jī)制將時間從認(rèn)證機(jī)構(gòu)分配給業(yè)務(wù)中心。最后，GPS 或伽利略等采用GNSS 技術(shù)的定位服務(wù)都可通過高精度同步機(jī)制獲得優(yōu)勢。

一種誕生于歐洲核研究機(jī)構(gòu)CERN、名為“大白兔”的以太網(wǎng)技術(shù)旨在滿足這些應(yīng)用及其他應(yīng)用的高精度時間需求。以《愛麗絲仙境奇遇記》中著迷于時間的野兔命名的“大白兔”技術(shù)基于并兼容于PTPv2（IEEE-1588v2）和同步以太網(wǎng)等標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制，但經(jīng)過適當(dāng)修改，可實(shí)現(xiàn)亞納秒精度。“大白兔”不僅天生可通過遠(yuǎn)距離鏈路執(zhí)行自校準(zhǔn)，而且還能夠以極小的退化將時間分配給極大數(shù)量的設(shè)備。

我們的分支機(jī)構(gòu)Seven Solutions SL 自2009 年“大白兔”技術(shù)創(chuàng)世以來就一直在開發(fā)該技術(shù)，其始終致力于使用賽靈思All Programmable 解決方案將大白兔產(chǎn)品帶入市場。我們的最新產(chǎn)品是ZEN（Zynq? 嵌入式節(jié)點(diǎn)）電路板，這是一款旨在保持高精度參考時鐘的時序電路板，不僅可為其它節(jié)點(diǎn)提供時序信息，同時還可在“大白兔”網(wǎng)絡(luò)框架中進(jìn)行自我同步。

時間簡史
物理學(xué)家一直都理解時間的重要性，多年來已經(jīng)發(fā)明了各種測量時間的方法。從簡單的天空掃描技術(shù)（日規(guī)、測星儀）到依靠亞原子世界（原子鐘）屬性的復(fù)雜機(jī)制，科學(xué)家一直都在為開發(fā)精確時鐘而孜孜不倦地工作。現(xiàn)有時鐘在大約3 億年內(nèi)不會有1 秒的誤差，這種精度在許多應(yīng)用中至關(guān)重要，例如維持國家度量衡實(shí)驗室時標(biāo)。

不過，這些極為精確的時鐘非常昂貴、脆弱，并且會占據(jù)大量的物理空間。因此它們并不適合許多現(xiàn)實(shí)場景。實(shí)際上大多數(shù)應(yīng)用通常依賴電子產(chǎn)品，其包含低成本時鐘（晶體振蕩器）。只需花上幾美元，我們就可在一大批規(guī)格各異的振蕩器中做出選擇。

對于簡單的應(yīng)用而言，振蕩器的精確度已經(jīng)足夠了。但在許多其它需要同步通信或全局時間概念來同步工作的應(yīng)用領(lǐng)域（分布式儀器）中，這些彼此互不相連的“自由運(yùn)行時鐘”就無法使用了。雖然設(shè)計人員可通過安裝較好的振蕩器來局部解決該問題，但在技術(shù)上這樣做并非總是可行。單獨(dú)的時鐘仍然沒有同步，即便小小的頻率偏差，也會讓這種方法失效。

然而由于價格原因，基于高精度時鐘（如芯片級原子鐘或CSAC）的解決方案對于大規(guī)模采用而言成本太高。在這些情況下，替代方法是將時鐘信息從基準(zhǔn)時鐘（高穩(wěn)定、一般價格昂貴）分配給網(wǎng)絡(luò)中所有其它需要準(zhǔn)確同步的組份。問題是我們?nèi)绾尾拍茏龅剑?/p>

時間傳輸技術(shù)
分配時間可選擇多種方法。請注意分配頻率（涉及通過導(dǎo)線發(fā)送振蕩器信號）與分配相位（當(dāng)事件在網(wǎng)絡(luò)的所有組份中以極為一致的瞬間觸發(fā)時）不同。

例如，我們可通過使用同軸線纜或光纖傳輸時鐘振蕩來解決第一個問題（頻率分配）。在第二個場景（相位分配）中，我們不僅可在導(dǎo)線上編碼一個脈沖，進(jìn)行每秒傳輸，而且還可將這個脈沖作為參考，知道新的每秒開始的時間。這種技術(shù)一般被稱為每秒脈沖（PPS）信號。

另外，還存在第三個問題。我們可能還需要提供時間，這不僅要讓各項工作按相同時間運(yùn)行，或是提供有關(guān)何時開始計數(shù)（相位）的相同參考，而且還要確保我們在所有設(shè)備中具有相同的時間。因此，可通過從中央時間服務(wù)器傳播時間信息，然后測量該消息的傳播時間并在每個節(jié)點(diǎn)上對其進(jìn)行標(biāo)注的方法來分配時間值。有了頻率、相位（PPS）和時間這三個元素，我們就可以說網(wǎng)絡(luò)是同步的。
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