Spezifikationen für eine GPS/GNSS referenzierte Zeitsynchronisation mit Masterclock NTP-Timeserver (Network Time Protocol) und Power over Ethernet (PoE)

Aus dem Englischen von Masterclock

1.1 ZIELSETZUNG

Dieses Dokument spezifiziert ein kabelgebundenes Zeit-/Uhrensystem, das sich auf die Genauigkeit des GPS-Systems (Global Positioning Satellite) stützt, um Uhren und Netzwerkgeräte auf die zur Verfügung gestellte Zeit mittels Network Time Protocol (NTP) zu synchronisieren. Ein solches Zeitsystem basiert auf einem oder mehreren NTP-Timeservern mit integriertem GPS-Empfänger, die als Masterclocks (Hauptuhren) dienen, und praktisch unbegrenzt viele Uhren und Zeitanzeigen im Netzwerk, die die Clients darstellen. Darüber hinaus können andere Netzwerk-Clients von der Verfügbarkeit der NTP-Zeitserver profitieren. Daten und die DC-Versorgung können mithilfe der PoE-Technologie (Power over Ethernet) über dasselbe Netzwerkkabel verteilt werden, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt. Einschränkungen entstehen in erster Linie durch die Netzwerkkonfiguration und -implementierung, da das System zu einem vorhandenen Netzwerk hinzugefügt oder als unabhängiges Netzwerk konfiguriert werden kann, um eigenständiges synchronisiertes Zeitsystem bereitzustellen.

 

Verkabelungsbeispiel

 

1.2 ALLGEMEINES

Mithilfe von NTP-Servern (Network Time Protocol) können Uhren von Rechnern im Netzwerk, Alarmgeber, digitale und analoge NTP-Uhren und andere Arten von Netzwerkgeräten auf die Weltzeit UTC (Universal Time Coordinated) synchronisiert werden.

NTP-Server mit integriertem GPS-Empfänger in einem LAN (Local Area Network) stützen sich direkt auf die hohe Genauigkeit des GPS-Satellitensystems, wenn sie die UTC-Referenzzeit bereitstellen, so dass keine Internetverbindung erforderlich ist. Durch Platzieren eines oder mehrerer NTP-Server in Ihrem lokalen Netzwerk hinter der Firewall Ihrer Anlage werden Zuverlässigkeit, Redundanz, Genauigkeit und Sicherheit verbessert.

Die Verwendung von NTP ermöglicht die automatische Synchronisierung aller an das Netzwerk angeschlossenen Geräte. Die Ungenauigkeiten und Kosten eines manuellen Einstellens der Uhren entfallen.

Anwender konnten beobachten, daß die Installation von NTP-Uhren einfacher geworden ist, die Synchronisierung besser und zuverlässiger, und darüberhinaus führt eine rückverfolgbare Zeitquelle für wichtige Netzwerkfunktionen zu niedrigeren Gesamtkosten.

NTP stellt ein vereinfachtes Protokoll namens SNTP (Simplified Network Time Protocol) bereit, mit dem Clients sich auf die NTP-Zeitserver synchronisieren können. SNTP V4 ist Teil der NTP V3-Version und wird von einer Vielzahl möglicher Clients akzeptiert.

POE (Power over Ethernet) ist eine anerkannte und immer beliebter werdende Methode, die Installationskosten erheblich zu senken und Netzwerkgeräte mit Niederspannungs-Gleichstrom zu versorgen, indem der Strom über das nicht verwendete Draht-Paar eines Standard-Netzwerkkabels verteilt wird. Die geringen zusätzlichen Kosten für den Kauf von POE-Geräten, die dem IEEE 802.3af-Standard entsprechen, kompensieren die Installationskosten und Sicherheitsprobleme, die mit der Verwendung und Verteilung von Wechselstrom zusammenhängen.

Ein GPS-synchronisiertes Uhrensystem mit NTP und POE bietet gegenüber herkömmlichen Uhrensystemen erhebliche Vorteile bei der Installation und Wartung.

 

2.1 ALLGEMEINE SYSTEMANFORDERUNGEN

Das synchronisierte Uhrensystem erfüllt oder übertrifft die Anforderungen dieser Spezifikation in allen Aspekten.

2.2 BETRIEBSANFORDERUNGEN UND UMWELTSPEZIFIKATIONEN

Das Zeit-/Uhrensystem muss im Innenraum, in einer Standardnetzwerkkonfiguration aufgestellt und betrieben werden und den aktuellen Standards entsprechende Netzwerkkomponenten, einschließlich einer standardisierten POE-Technologie, verwenden. Das Zeitsystem arbeitet autonom und stellt Software-Konfigurationsoptionen für Zeitzonen-Offsets sowie automatische Sommerzeit-Korrekturen bereit, ohne dass ein Eingreifen des Bedieners oder Wartungsarbeiten erforderlich sind. Das Zeitsystem kann über die Softwaresteuerung konfiguriert werden. Fernüberwachung und Konfigurationsänderungen sind bei gleichzeitigem Passwortschutz möglich.

Umweltspezifikationen

Das System arbeitet unter folgenden Umgebungsbedingungen:

Betriebsbereich: 0 ° C bis 60 ° C
Relative Luftfeuchtigkeit: 0-90%, nicht kondensierend

Compliance-Vorgaben

Alle Geräte sind von einem national anerkannten und zugelassenen Prüflabor getestet, gekennzeichnet und zertifiziert, um die folgenden Sicherheitsanforderungen und die elektromagnetischen Anforderungen der Vereinigten Staaten und der Europäischen Union für die Einhaltung der elektromagnetischen Verträglichkeit zu erfüllen:

  • FCC, Teil 15, Klasse-B-Grenzwerte für strahlungs- und leitungsgebundene Emissionen
  • Elektromagnetische Verträglichkeit 89/336 / EWG; 92/31 / EG; 93/68 / EWG; 2004/108 / EG
  • Niederspannungsrichtlinie 2006/95 / EG

2.3 ANFORDERUNGEN UND LEISTUNG DES ZEITSYSTEMS

Die Netzwerkuhren erfüllen die folgenden technischen Anforderungen und Leistungsanforderungen:

2.3.1 ALLGEMEINE SPEZIFIKATION DER NETZWERKTECHNIK

  • Die Netzwerkuhren sind so ausgelegt, dass sie jahrelang zuverlässig und wartungsfrei funktionieren. Sie haben Metallgehäuse mit schlagfester, UV-stabiler Glasabdeckung auf den Displays, um Standsicherheit und maximale Lebensdauer zu gewährleisten. Eine Wandmontagehalterung oder eine andere Einrichtung ist für die Montage an der Oberfläche einer Wand vorgesehen.
  • Die Oberfläche der Netzwerkuhren besteht aus einer hochwertigen, haltbaren strukturierten Pulverlackierung und ist in Schwarz ab Lager verfügbar. Andere Farben sind für größere Bestellungen verfügbar. Bitte wenden Sie sich diesbezüglich an uns.
  • Die Gehäuse der Netzwerkuhren sind optional auch in unlackiertem veredelten Edelstahl erhältlich.
  • Die Netzwerkuhren sind auch in einer doppelseitigen und/oder seitlich montierbaren Version für Anwendungen in Fluren verfügbar.
  • Die Netzwerkuhren sind für eine einfache, kostengünstige und zuverlässige Installation ausgelegt. Es werden zum Anschluss Standard-RJ45-Steckverbinder (10/100 MB Ethernet) verwendet.

Genauigkeit:

Die Anzeige der Netzwerkuhr entspricht einer Genauigkeit von weniger als 50 Millisekunden Differenz zur UTC-Zeitreferenz, die von den NTP-Servern zur Synchronisierung bereitgestellt wird.

Protokoll:

Die ins Ethernet eingebundenen Uhren unterstützen die folgenden Protokolle:

SNTP (Simple Network Time Protocol)

Die Netzwerkuhren arbeiten mit einer internen Referenzzeit, die über einen integrierten SNTP-Client von bis zu zwei NTP-Zeitservern auf UTC (Universal Coordinated Time) synchronisiert ist. Die Auswahl des Primär- und Sekundärservers erfolgt automatisch, kann jedoch entweder über die statische IP-Adresse oder über die von DHCP bereitgestellten IP-Adressenkonfigurationsmethoden konfiguriert werden.

Die Netzwerkuhren sind für den Betrieb als SNTP-Client in den folgenden Betriebsmodi konfigurierbar: Unicast, Broadcast oder Multicast.

DHCP, Dynamic Host Configuration-Protokoll

Die Netzwerkuhren verwenden standardmäßig DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), um die Konfiguration aller erforderlichen Netzwerkeinstellungen mithilfe der optionalen Einstellungsmöglichkeiten des DHCP-Servers zu automatisieren. Alle DHCP-Netzwerk- und optionalen NTP-Einstellungen können zu jeder Zeit aktiviert oder deaktiviert werden, um die Netzwerk- und NTP-Einstellungen des statischen IP-Adressmodus zu verwenden.

SNMP (Simple Network Management Protocol)

Die Netzwerkuhren unterstützen SNMP (Simple Network Management Protocol), um Informationen über Uhren im Netzwerk zu sammeln und zu verwalten und mit Hilfe dieser Informationen ihr Synchronisationsverhalten zu ändern. Masterclock bietet eine benutzerdefinierte MIB (Management Information Base) für die Arbeit mit einem vorhandenen SNMP-Manager (oder Client- oder MIB-Browser).

Die Masterclock-MIB steht unter www.Masterclock.com zum Download zur Verfügung.

 

Stromversorgung:

Die Netzwerkuhren verwenden die Power-over-Ethernet-Technologie (POE), um die Uhr gemäß der IEEE 802.3af Spezifikation mit Strom zu versorgen.

Die Netzwerkuhren werden als "Powered Devices" (PD)  über die freien Ethernet-Netzwerkkabelpaare und/oder die gemeinsam genutzten Daten-Paare durch ein 10/100 MB fähiges IEEE 802.3af-kompatiblen PSE-Gerät (Power Sourcing Equipment)  bei einer Entfernung von bis zu 100 m mit einer 48-V-DC-Spannung versorgt. Der Stromverbrauch beträgt für alle PD-Geräte maximal 12,95 Watt. Jede Netzwerkuhr (PD) hat eine typische Nennleistung von weniger als 7,5 W.

Die Netzwerkuhren können optional mit Wechselstrom betrieben werden. Das dann nötige Netzteil wird mit einem Eingangsspannungsbereich von 90-264 VAC, 47-63 Hz und mit einem Standard-IEC-Stecker geliefert.

Steckverbinder:

Das Netzwerk-Timing-System benötigt ein Ethernet 10/100 Base-T (RJ45) und Standard Cat-5- oder Cat-6-Kabel, um entweder die Daten oder die Daten und den Strom zu verteilen um dann kein extra Netzteil für die Zeitanzeigen zu benötigen.

Konfiguration:

Ob die Netzwerkuhren UTC-Zeit oder Ortszeit anzeigen, kann per Software konfiguriert werden.

Die Zeitdisplays sind in der Lage, sich auf jede internationale Zeitzone zu versetzen und können eine automatische Einstellung der Sommerzeit vornehmen. Sie müssen wartungsfrei und zuverlässig arbeiten. Konfigurationsänderungen bleiben im nichflüchtigen Datenspeicher erhalten.

Alle Masterclock Netzwerkuhren verwenden eine interne, wartungsfreie, wiederaufladbare, batteriegepufferte Echtzeituhr (RTC), um die interne Zeit bei Stromausfall oder Ausfall des NTP-Servers zu erhalten. Die Netzwerkuhren zeigen die Uhrzeit während eines Stromausfalls nicht an, aber laufen nach Wiederherstellen der Stromversorgung ohne Notwendigkeit eines Eingriffs weiter.

Ein gut sichtbares Signal weist auf "Freilauf"-Perioden hin, während denen das Gerät auf den internen Oszillator angewiesen ist und nicht auf den Timeserver synchronisiert ist.

2.3.2 TECHNISCHE SPEZIFIKATION FÜR DIE ANALOGUHR

Die Form der Analoguhr ist rund und hat eine Größe von 12 Zoll (30 cm) oder 18 Zoll (46 cm). Das Zifferblatt der Uhr ist weiß; Die Zeitmarken auf dem Ziffernblatt sind schwarz. Die Stundenmarkierungen sind in einem arabischen Zahlenformat und in einer leicht lesbaren Schrift. Es ist eine Minuten- / Sekundenmarkierung angebracht. Die Analoguhr hat schwarze Stunden- und Minutenzeiger sowie einen roten Sekundenzeiger.

Die analoge Uhr enthält einen Schrittmotorantrieb und eine hochmoderne Mikroprozessor- und Elektroniksteuerung, um die Zeiger schnell auf eine genaue NTP-Referenz zu synchronisieren.

Der Schrittmotor und die Zahnräder sind aus Metall angefertigt, um eine lange wartungsfreie Lebensdauer und eine hohe Produktzuverlässigkeit zu gewährleisten. Das Getriebe und der Motor laufen ruhig und leise, um das Motorgeräusch zu minimieren.

Eine LED-Statusanzeige auf der Vorderseite der Uhr leuchtet auf, wenn die Uhr nicht synchronisiert ist.

Die Analoguhr ist mit folgenden Optionen erhältlich: LED-Beleuchtung, doppelseitige Ausführung, Decken- oder Wandhalterung, Edelstahlgehäuse.

Ein Sensor, der mit Hilfe eines Infrarot-Mechanismuis die Stellung der Zeiger überprüft,erkennt und korrigiert die Zeigerpositionen der Uhr automatisch, so dass manuelle Zeiteinstellungen entfallen.

2.3.3 TECHNISCHE SPEZIFIKATIONEN FÜR DIE DIGITALUHREN

Die Displays verwenden LED's (Light Emitting Diodes), so dass sie

  • bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen gut lesbar sind
  • auch aus ungünstigen Blickwinkeln gut zu erkennen sind
  • auf größere Entfernung sichtbar sind (je nach LED Größe spezifiziert)
  • eine lange Lebenserwartung haben und
  • keine Hintergrundbeleuchtung benötigen

Die LEDs sind verfügbar

  • in Rot, Bernsteingelb, Grün, Blau und Weiß
  • in den Zeichenhöhen: 5,8 cm, 10 cm und 18 cm
  • mit variabler Helligkeit, per Software einstellbar
  • mit der "Automatisches Dimmen"-Funktion ausgestattet, um die Helligkeit zu bestimmten programmierbaren Tageszeiten automatisch aufzuhellen oder zu dimmen

2.3.4 SPEZIFIKATION FÜR DIE DIGITAL-ANALOG-UHREN

Die Form der Uhren ist quadratisch und 30 cm x 30 cm groß.

Die 4-stellige LED-Anzeige der Uhrzeit oder des Datums ist 5,8 cm hoch und in den Farben Rot, Grün, Blau, Amber oder Weiß erhältlich. Die Uhrzeit wird im 12- oder 24-Stunden-Format angezeigt. Die optionale Digitalanzeige der Sekunden ist in Rot, Grün, Blau oder Gelb verfügbar.

Die analoge Sekundenanzeige ist in den Farben Rot, Grün, Blau oder Bernstein verfügbar.

Die Anzeige ist über die Konfigurationssoftware in der Helligkeit einstellbar.

3.0 KONFIGURATIONS-SOFTWARE

Das Netzwerkuhrensystem ist vollständig konfigurierbar und kann über IP über Software fernverwaltet werden, um die mit der Verwaltung verbundenen Kosten zu minimieren.

GUI-Schnittstelle - Windows-Konfiguration

Masterclock Netzwerkuhren werden mit einer GUI (Graphical User Interface) basierenden Netzwerksoftwareanwendung ausgeliefert, die unter Windows ausgeführt wird. Mit Hilfe dieser GUI-Schnittstelle werden die Timeserver und aller Netzwerkuhren konfiguriert und gewartet.

Die GUI-Anwendung verfügt über einen Kennwortschutz für die Uhrenkonfiguration, verschlüsselte Kommunikation und die Möglichkeit zum Aktivieren oder Deaktivieren von Optionen, die die Sicherheit beeinträchtigen können. Eine Statusanzeige zur Fernüberwachung der auf der Uhr angezeigten Uhrzeit, der internen UTC-Zeit, des Synchronisationsstatus und etwaiger Fehlerzustände bezüglich des Netzwerkstatus der Uhren wird von der Netzwerksoftware bereitgestellt.

Konsolenschnittstelle - Unix / Linux, Konfiguration einer Nicht-Windows-Plattform

Für die Konfiguration des Netzwerkzeitservers und der Netzwerkuhren unter einem anderen Betriebssystem als Windows, z. B. UNIX oder Linux, steht eine separate, menügesteuerte Telnet-Konsolenschnittstelle bereit.

4.0 IPv6 UND SICHERHEIT

IPv6 - IP-Adressstandard der nächsten Generation, der zusätzliche IP-Adressen für Netzwerkgeräte, verbesserte Sicherheit, mobile Kommunikation, Quality of Service (QoS) für Echtzeitverarbeitung und Netzwerkmanagement bereitstellt.

SSL (Secure Sockets Layer) - Ermöglicht die sichere Übertragung vertraulicher Informationen mithilfe eines Verschlüsselungssystems, das zum Verschlüsseln von Daten zwei Schlüssel verwendet. SSL wird verwendet, um das HTTPS-Protokoll für den Zugriff auf Konfigurations- und Status-Webseiten zu sichern.

SSH (Secure Shell) - Verwendet SSL- und Datenkomprimierungstechnologien, um ein sicheres und effizientes Mittel zur Remote-Steuerung, Kommunikation und Datenübertragung zur Master-Uhr bereitzustellen.

5.0 REPARATUR UND WARTUNG

Als solid-state Systeme angelegt, erfordern die Uhren keine Standardwartung und enthalten keine vom Benutzer zu wartenden oder austauschbaren Teile, um den Bedarf an Wartungs- und Reparaturpersonal vor Ort zu reduzieren.

Erforderliche Firmware-Updates werden vor Ort zur Verfügung gestellt. Anweisungen und erforderliche Aktualisierungsdateien können von Masterclock.com heruntergeladen werden.

Ein Verfahren zur Fehlerbehebung bei typischen Installations-, Konfigurations- und Betriebsproblemen wird als Teil der Dokumentation des Benutzerhandbuchs bereitgestellt.

Der Hersteller stellt Gewährleistungs-Reparatur- und -Dienstleistungen sowie Reparaturen außerhalb der Gewährleistung zur Verfügung.

 

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