國產(chǎn)化時統(tǒng)模塊軟件開發(fā)需求

國產(chǎn)化時統(tǒng)模塊軟件開發(fā)需求文檔2018-11-30國產(chǎn)化時統(tǒng)模塊軟件開發(fā)需求文檔[鍵入文字][鍵入文字目錄目錄 I1. 項目背景 11.1. 項目的提出 11.2. 項目意義 12. 項目整體需求 42.1. 用戶需求分析 62.2. 系統(tǒng)的功能與指標(biāo) 72.2.1. 時系系統(tǒng)主要功能 72.2.2. 時系系統(tǒng)技術(shù)要求 82.2.3. 系統(tǒng)組成及原理 102.2.4. 時統(tǒng)授時同步協(xié)議選擇 112.3. 系統(tǒng)的開發(fā)工具及運(yùn)行環(huán)境需求 122.4. 系統(tǒng)整體功能設(shè)計 122.4.1. 統(tǒng)一時源 122.4.2. 時差測量 182.4.3. 數(shù)據(jù)上送及管理 232.4.4. 同步故障告警 243. 系統(tǒng)數(shù)據(jù)保密性設(shè)計 243.1. 用戶角色設(shè)計 243.2. 數(shù)據(jù)加密 253.3. 數(shù)據(jù)備份 25項目背景項目的提出現(xiàn)在時間統(tǒng)一體系存在諸多不足，用戶接口類型復(fù)雜，對時技術(shù)不統(tǒng)一，用戶守時能力弱，對時統(tǒng)設(shè)備的依賴性強(qiáng)。而時統(tǒng)設(shè)備本身也存在弊端，如傳輸距離限制、設(shè)備這冗余度高、不具備信號遠(yuǎn)程監(jiān)控能力等，這些都大大影響了系統(tǒng)時間統(tǒng)一性能的發(fā)揮，也給調(diào)試和測試帶來了很大的難度。目前，在航天發(fā)射、作戰(zhàn)部署、軍事化行動等綜合性任務(wù)中，對時間信息要求十分苛刻，誤差只能在毫秒級。但是參加任務(wù)的各分系統(tǒng)地域分布廣，相互之間距離較遠(yuǎn)，時間信息傳輸延遲大，特別是在有些任務(wù)中，時間信息發(fā)布系統(tǒng)是由多個時間信息發(fā)布子系統(tǒng)組成，隨著任務(wù)重點在任務(wù)的各個時間發(fā)布子系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移，時間信息發(fā)布點也隨之在各個時間信息發(fā)布子系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移。由于在任務(wù)中可能會遇到各種諸如提前、推遲等情況，任務(wù)實施時間、準(zhǔn)備時間等時間信息在每一個時刻都可能發(fā)生改變，任務(wù)實時性要求時間信息發(fā)布系統(tǒng)必須將當(dāng)前時間信息的改變實時地發(fā)送到各個分系統(tǒng)中，這給任務(wù)過程中的時間信息統(tǒng)一帶來了很大的困難。針對這種情況設(shè)計了一種時間統(tǒng)一控制顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要解決了如下問題：由通信控制處理器仲裁系統(tǒng)中多個時間發(fā)布子系統(tǒng)的主從關(guān)系，保證系統(tǒng)中各類時間高度統(tǒng)一；通過時間延遲環(huán)路測試、加一秒技術(shù)和鏈路交換技術(shù)解決了系統(tǒng)延時；實現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)的各時間發(fā)布子系統(tǒng)既可以在本地時間服務(wù)器的控制下單獨工作，也可以在通信控制處理器的仲裁下以主從服務(wù)器的方式進(jìn)行工作；保證輸出信息的格式、標(biāo)準(zhǔn)一致，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。項目意義隨著科技的迅速發(fā)展，各個領(lǐng)域?qū)r間的要求也是越來越高，尤其是在航天航空方面，各監(jiān)測站所監(jiān)測、獲取、檢測、記錄的信息必須要在嚴(yán)格的時間統(tǒng)一的情況下才能實現(xiàn)，獲取的信息才有價值，因此時間統(tǒng)一系統(tǒng)將是社會發(fā)展中必不可少的一項應(yīng)用。時間統(tǒng)一系統(tǒng)的重要性時間統(tǒng)一系統(tǒng)一般是為各監(jiān)測領(lǐng)域提供標(biāo)準(zhǔn)的時間信號和標(biāo)準(zhǔn)的頻率信號，如果一個監(jiān)測場所不能達(dá)到統(tǒng)一的時間信號，那么它所獲取的任何信息將是沒有任何意義的。在航天領(lǐng)域、作戰(zhàn)部署中，它的監(jiān)測設(shè)備種類多、數(shù)量大、分布廣，如果沒有一個統(tǒng)一的時間，將根本不能實現(xiàn)它的價值。不同的國家都有各自的時間基準(zhǔn)，像我國的時間就是以北京時間為準(zhǔn)，為的就是維持社會的正?；顒又刃?，保證人們正常生活的一種執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。因此時間的統(tǒng)一既是一個國家穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)，也是科技發(fā)展的重要需求。時間統(tǒng)一系統(tǒng)的頻標(biāo)特點目前，絕大多數(shù)領(lǐng)域都不能自主實現(xiàn)時間的統(tǒng)一，都要借助強(qiáng)大的時間統(tǒng)一系統(tǒng)來實現(xiàn)時間的統(tǒng)一。時間統(tǒng)一系統(tǒng)應(yīng)用的頻標(biāo)一般有三種：第一種是銣原子頻標(biāo)，它的頻率準(zhǔn)確度在10-10s量級，頻率穩(wěn)度在10-11s量級。銣原子頻標(biāo)已經(jīng)技術(shù)非常成熟，性能也更加完善，所以已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航天測控系統(tǒng)，成為標(biāo)準(zhǔn)化時統(tǒng)設(shè)備的重要組成一部分。第二種是石英晶體頻標(biāo)，它是以石英晶體壓電效應(yīng)產(chǎn)生的穩(wěn)定振蕩信號為頻率標(biāo)準(zhǔn)。普通石英晶體振蕩器的頻率準(zhǔn)確度為10-5～10-6s，溫度補(bǔ)償石英晶體振蕩器的頻率準(zhǔn)確度為10-6～10-7s，恒溫型石英晶體振蕩器的頻率準(zhǔn)確度為10-8～10-9s，石英晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度為10-10～10-12s。石英晶體頻標(biāo)體積小、頻率穩(wěn)定度較高，但開機(jī)需要預(yù)熱，達(dá)到指標(biāo)需要幾十分鐘甚至幾十小時，受環(huán)境溫度影響大，因此頻率準(zhǔn)確度需要定期校準(zhǔn)。第三種是銫原子頻標(biāo)和氫原子頻標(biāo)。銫原子頻標(biāo)的長期頻率準(zhǔn)確度極高，目前常用的是商業(yè)型銫原子頻標(biāo)，頻率穩(wěn)定度在10-11s量級，準(zhǔn)確度在10-14s量級。氫原子頻標(biāo)的特點是既具有很高的頻率準(zhǔn)確度，又有很高的頻率穩(wěn)定度(小于1×10-12s)，而且已實現(xiàn)國產(chǎn)化。氫原子頻標(biāo)按工作原理分為被動型和主動型。被動型氫原子頻標(biāo)體積小，頻率準(zhǔn)確度在10-12s量級；主動型氫原子頻標(biāo)體積大，頻率準(zhǔn)確度在10-13s量級，甚至更高。3、實現(xiàn)時間統(tǒng)一的產(chǎn)品類型為了實現(xiàn)時間的統(tǒng)一，滿足社會發(fā)展的需要，市場上出現(xiàn)了很多實現(xiàn)時間統(tǒng)一的產(chǎn)品設(shè)備，像SYN011型B碼時統(tǒng)，SYN012型B碼時統(tǒng)，SYN013型時統(tǒng)終端,SYN1610型B碼時統(tǒng)設(shè)備,SYN1618型高精度天文時間同步系統(tǒng)等產(chǎn)品都可以滿足不同場合領(lǐng)域的時間統(tǒng)一。1）SYN011B碼時統(tǒng)具有高精密，高穩(wěn)定性，全自動無人操守，免維護(hù)，可靠性高等特點。它是從GPS/北斗衛(wèi)星上/和外部輸入的IRIG碼獲取標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號信息，內(nèi)部采用高精度恒溫晶振作為守時時鐘源，建立時間參考并同步產(chǎn)生IRIG—B碼（多模光纖接口）和RS422兩種接口對其他設(shè)備進(jìn)行IRIG碼授時。它的主要信號的輸入輸出采用電氣隔離電路，抗干擾、抗損壞，輸出接口信號種類齊全，可根據(jù)用戶需要靈活配置輸出信號，而且溫度范圍比較寬闊，可以在不同環(huán)境下工作。2）SYN1610型B碼時統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部頻率源具有馴服功能，無需對頻率源進(jìn)行標(biāo)校，它的主要信號的輸入輸出采用電氣隔離電路，抗干擾、抗損壞，輸出接口信號種類齊全，可根據(jù)用戶需要靈活配置輸出信號，也可適用于在各種環(huán)境下工作。它還可以產(chǎn)生多種不同的時標(biāo)脈沖，輸出多路定時信號，接收GPS、北斗信號等多種不同的信號模式。3）SYN1618型高精度天文時間同步系統(tǒng)是接收GPS、GLONASS和北斗二代衛(wèi)星系統(tǒng)的時間頻率信息，優(yōu)選其中一路作為高精度鎖相單元的時頻基準(zhǔn)，對內(nèi)部高精度銣原子振蕩器進(jìn)行馴服，以馴服后輸出的10MHz信號作為時間基準(zhǔn)產(chǎn)生高精度的定時脈沖（1PPS）信號和時間信息。它可以采取手動和自動兩種授時方式，也可依靠原子鐘長時間精確守時，該設(shè)備設(shè)備具有掉電保護(hù)功能：提供外接電池輸入接口，電池為直流24V～32V；系統(tǒng)主電源采用交流220V50Hz，當(dāng)主電源供電時，電池供電處于省電待機(jī)狀態(tài)或自動切斷；也有監(jiān)控故障警告、備份等功能。4、時間統(tǒng)一系統(tǒng)的應(yīng)用1）在航天航空中，對于火箭的發(fā)射時間、點火時間、調(diào)試時間、上升時間、脫落時間都有著嚴(yán)格的要求，所有的程序必須要求時間統(tǒng)一，每一步都是要經(jīng)過精準(zhǔn)的計算測量和統(tǒng)計獲得，時間要是有一分一秒的誤差就會導(dǎo)致工作無法正常完成，因此要借助時間統(tǒng)一系統(tǒng)來保證每一步每一個時間段的時間精度都符合要求，達(dá)到工作的完美進(jìn)行。2）在電力電廠中對時間的要求也是非常高的，它的工作范圍比較廣泛，傳輸距離較遠(yuǎn)，所有的工作都要統(tǒng)一到一個管理站進(jìn)行管理操作，所有傳遞到的信息都是要進(jìn)行統(tǒng)計記錄，因此每一個信息的獲取都要有一個標(biāo)準(zhǔn)，在時間上邊必須保持兩者之間的一致，這樣才能保證輸出的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有效。3）在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，一切工作的運(yùn)行都得依靠多臺計算機(jī)連接完成，這些計算機(jī)都得協(xié)同工作，上邊顯示的時間信息也都得統(tǒng)一，所以就得借助時統(tǒng)設(shè)備來將這些計算機(jī)的時間進(jìn)行統(tǒng)一，達(dá)到工作需求。對于社會的各個行業(yè)領(lǐng)域，精準(zhǔn)的時間就是工作的實行基礎(chǔ)，一切工作的實施都得依賴精準(zhǔn)的統(tǒng)一的時間系統(tǒng)，將所有工作的銜接點都連接到一塊，這樣就能保證在第一時間內(nèi)接收到準(zhǔn)確的信息，才能維持工作的正常穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行。因此，在以后的發(fā)展中實現(xiàn)時間統(tǒng)一必不可少，選擇時統(tǒng)設(shè)備就來選擇西安同步。項目整體需求時間統(tǒng)一分系統(tǒng)的基本任務(wù)就是保持被控對象與測控系統(tǒng)的時間和頻率高度統(tǒng)一，并提供高精度的時間信號和頻率基準(zhǔn)信號。如今，時統(tǒng)系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)推廣到常規(guī)測控領(lǐng)域及其它對時間同步精度要求較高的系統(tǒng)中。它是由各種電子設(shè)備組成的一套完整的系統(tǒng)。它的組成如下圖所示：時間統(tǒng)一系統(tǒng)由授時和用戶兩大部分組成。授時部分有國家時間頻率基準(zhǔn)，它產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)時間和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號通過授時臺用無線電方式發(fā)播至各地用戶設(shè)備組成。每個地方的用戶設(shè)備由定時校頻接收機(jī)、頻率標(biāo)準(zhǔn)、時間碼產(chǎn)生器、時間碼分配放大器和用戶等部分組成。用戶部分即稱為時間統(tǒng)一系統(tǒng)。時間統(tǒng)一控制系統(tǒng)是由兩個時間發(fā)布子系統(tǒng)構(gòu)成的，該系統(tǒng)可以擴(kuò)展為由多個時間發(fā)布子系統(tǒng)構(gòu)成，每個時間發(fā)布子系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及功能基本相同。系統(tǒng)有主從和獨立兩種工作狀態(tài)。獨立工作狀態(tài)下，各時間發(fā)布子系統(tǒng)間無聯(lián)系，在各自的時間服務(wù)器控制下單獨工作；在主從工作狀態(tài)下，全系統(tǒng)在一個時刻只有一臺時間發(fā)布子系統(tǒng)的時間服務(wù)器作為主時間服務(wù)器，負(fù)責(zé)產(chǎn)生并向全系統(tǒng)發(fā)布各類時間信息，時間服務(wù)器系統(tǒng)的主從狀態(tài)由通信控制處理器依據(jù)任務(wù)時段和預(yù)案要求進(jìn)行仲裁。時間服務(wù)器是由一臺微機(jī)和數(shù)塊功能插件板組成，其功能是生成各類時間信息和顯示控制信息。組成時間服務(wù)器的各部分分別為：時統(tǒng)解碼單元：時統(tǒng)接收天文臺發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)北京時間生成AC碼和DC碼發(fā)送到系統(tǒng)中的時間服務(wù)器和遠(yuǎn)程時間客戶機(jī)，時間服務(wù)器通過時統(tǒng)解碼板，對時統(tǒng)發(fā)送來的AC碼和DC碼進(jìn)行解碼，得到當(dāng)前的北京時間，并以此作為各類時間信息的生成依據(jù)。用戶處理控制：當(dāng)任務(wù)狀態(tài)發(fā)生改變時，時間服務(wù)器接收用戶的輸入信息，并根據(jù)當(dāng)前已經(jīng)確立的北京時間、任務(wù)預(yù)計開始時間等時間信息，生成相關(guān)各類時間信息和控制信息。各類時間信息主要包括準(zhǔn)備時間、累計推遲時間、實施時間、窗口時間等。中斷控制處理：負(fù)責(zé)接收外部發(fā)送來的任務(wù)開始實施的中斷信息，生成任務(wù)開始時間并啟動任務(wù)實施時間。用戶需求分析時間統(tǒng)一系統(tǒng)是測控系統(tǒng)的一個重要組成部分，主要任務(wù)是實施分布調(diào)度、測量、安控和數(shù)據(jù)處理建立統(tǒng)一的、高精度的時間基準(zhǔn)，實現(xiàn)全系統(tǒng)的對時同步。時統(tǒng)作為描述測控目標(biāo)運(yùn)動的基本變量，其精準(zhǔn)度取決于被控對象的目標(biāo)運(yùn)行特性和測控需求。因此，如何解決時間連續(xù)性、時間準(zhǔn)確性、傳輸同步問題，滿足不斷變化的測控需求，保障測控系統(tǒng)的信息采集、處理精度是時統(tǒng)建設(shè)的根據(jù)目標(biāo)，也是今后將長期努力的方向。用戶需求可以歸納為以下幾個方面：時統(tǒng)體制：時間統(tǒng)一系統(tǒng)是為測控系統(tǒng)提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)時間信號和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號的系統(tǒng)。航天測控設(shè)備種類多、數(shù)量大、分布廣，如果沒有統(tǒng)一的時間長度，根本無法完成任務(wù)。發(fā)射起飛時間(L)、各級火箭發(fā)動機(jī)的點火與關(guān)機(jī)時間、分離時間、數(shù)據(jù)注入時間、星(船)箭分離時間、航天器人軌時間等關(guān)鍵事件特征點都需要時統(tǒng)系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時刻。時間統(tǒng)一系統(tǒng)連續(xù)可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行是測控系統(tǒng)正常工作的前提，其性能優(yōu)劣直接影響航天測控系統(tǒng)的測量精度和測量體制。典型的時間統(tǒng)一系統(tǒng)組成如右圖所示。它由時間頻率基準(zhǔn)及發(fā)播系統(tǒng)、定時校頻信號接收系統(tǒng)、本地頻率標(biāo)準(zhǔn)、時間碼產(chǎn)生器、分配放大器和用戶設(shè)備等組成可靠性：是指時統(tǒng)模塊軟件產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間區(qū)間完成規(guī)定功能的能力。規(guī)定的條件是指直接與軟件運(yùn)行相關(guān)的使用該軟件的計算機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)和軟件的輸入條件，或統(tǒng)稱為軟件運(yùn)行時的外部輸入條件；規(guī)定的時間區(qū)間是指軟件的實際運(yùn)行時間區(qū)間；規(guī)定功能是指為提供給定的服務(wù)，軟件產(chǎn)品所必須具備的功能。軟件可靠性不但與軟件存在的缺陷和（或）差錯有關(guān)，而且與系統(tǒng)輸入和系統(tǒng)使用有關(guān)。軟件可靠性的概率度量稱軟件可靠度。系統(tǒng)的功能與指標(biāo)時系系統(tǒng)主要功能授時與對時同步：在軍事領(lǐng)域，時間以小數(shù)秒計量和計劃的信息時代，準(zhǔn)確時間和時間統(tǒng)一對于贏得現(xiàn)代戰(zhàn)爭勝利的重要性是是不言而喻的。無論是全軍聯(lián)合作戰(zhàn)指揮、全軍通信保障、武器平臺作戰(zhàn)、武器試驗、網(wǎng)絡(luò)信息化、?？哲姅澄易R別，以及軍用通信網(wǎng)/偵察網(wǎng)/預(yù)警雷達(dá)網(wǎng)、多兵種武器協(xié)同作戰(zhàn)、時間頻率計量測試等等，都離不開精確的授時支持。精確授時已成為建設(shè)信息化軍隊、打贏信息化戰(zhàn)爭的重要基礎(chǔ)和保證，已成為軍事戰(zhàn)斗力的有機(jī)組成部分和作戰(zhàn)效能倍增器。授時與對時同步功能是指在基本控制單元模塊進(jìn)行為各用戶單元模塊進(jìn)行授時時，各用戶單元模塊的時間可同時與基本控制單元模塊的授時時間進(jìn)行同步。狀態(tài)顯示與記憶：基本單元模塊和用戶單元模塊中對授時與時間同步信息標(biāo)有狀態(tài)，對其授時狀態(tài)和同步狀態(tài)進(jìn)行顯示并可查看歷史授時和同步記錄信息。發(fā)射信號處理：時統(tǒng)模塊在授時信息發(fā)射時，如何確保授時、同步發(fā)射信號信息的安全則是重中之重，此時必然需求引入信號加密技術(shù)。數(shù)字化加密技術(shù)是當(dāng)今科技發(fā)展的重要成果之一，已經(jīng)在各行各業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，尤其是軍事化系統(tǒng)中的通訊中承擔(dān)著重要職責(zé)，加密則是其中的重要技術(shù)手段。自動對時同步與監(jiān)控：用戶單元模塊在與基本單元模塊做時間同步時，可做到自動同步和手動同步。自動同步即時時對基本單元模塊發(fā)送請求時間同步要求并監(jiān)控基本單元模塊的時間變化進(jìn)行時間自動同步。手動同步可采用人工操作的方式向基本單元模塊發(fā)送時間同步請求進(jìn)行時間同步。狀態(tài)指示與告警：當(dāng)基本單元模塊和用戶單元模塊在授時和同步過程中，對授時同步狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)信息發(fā)送異?；蛲叫畔⒔邮债惓r進(jìn)行告警提示。計算機(jī)監(jiān)控管理：時統(tǒng)模塊軟件對承載其運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控管理。遠(yuǎn)程監(jiān)控：時統(tǒng)模塊軟件可通過遠(yuǎn)程監(jiān)控的方式對基本單元模塊和用戶單元模塊進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。時系系統(tǒng)技術(shù)要求時間同步誤差時間同步誤差可以說是時間統(tǒng)一系統(tǒng)最基本的也是最關(guān)鍵的要求。時間同步誤差可分為絕對時間同步誤差（即時間統(tǒng)一系統(tǒng)的時間與時間標(biāo)準(zhǔn)之差）和相對時間同步誤差（即時間統(tǒng)一系統(tǒng)內(nèi)部各站同步時間誤差）兩種。從國防科研試驗測量的機(jī)理來看，對測量誤差起主要影響作用的是相對時間同步誤差。測量準(zhǔn)確度和頻率誤差當(dāng)測量設(shè)備的本振頻率需求用時統(tǒng)設(shè)備的頻率標(biāo)準(zhǔn)來校準(zhǔn)時，就會對頻率標(biāo)準(zhǔn)的頻率準(zhǔn)確度提出要求。此時對頻率準(zhǔn)確度的要求是應(yīng)比欲校準(zhǔn)的頻率準(zhǔn)確度高一個數(shù)量級。兼容性系統(tǒng)兼容性，也可以稱為系統(tǒng)可擴(kuò)充性隨著VLSI技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機(jī)硬件和體系結(jié)構(gòu)也隨之得到迅速發(fā)展，相應(yīng)地，它們也對OS提出了更高的功能和性能要求。此外，多處理機(jī)系統(tǒng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，特別是Internet的發(fā)展，又對OS提出了一系列更新的要求。因此，OS必須具有很好的可擴(kuò)充性，方能適應(yīng)計算機(jī)硬件、體系結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用發(fā)展的要求。這就是說，現(xiàn)代OS應(yīng)采用新的OS結(jié)構(gòu)，如微內(nèi)核結(jié)構(gòu)和客戶服務(wù)器模式，以便于方便地增加新的功能和模塊，并能修改老的功能和模塊?？煽啃栽谠O(shè)計時采用了可靠的技術(shù)，系統(tǒng)各環(huán)節(jié)具備故障分析與恢復(fù)和容錯能力，并在安全體系建設(shè)、復(fù)雜環(huán)節(jié)解決方案和系統(tǒng)切換等各方面考慮周到、切實可行，建成的系統(tǒng)將安全可靠，穩(wěn)定性強(qiáng)，把各種可能的風(fēng)險降至最低?？删S護(hù)性系統(tǒng)的可維護(hù)性是衡量一個系統(tǒng)的可修復(fù)(恢復(fù))性和可改進(jìn)性的難易程度。所謂可修復(fù)性是指在系統(tǒng)發(fā)生故障后能夠排除(或抑制)故障予以修復(fù)，并返回到原來正常運(yùn)行狀態(tài)的可能性。而可改進(jìn)性則是系統(tǒng)具有接受對現(xiàn)有功能的改進(jìn)，增加新功能的可能性。因此，可維護(hù)性實際上也是對系統(tǒng)性能的一種不可缺少的評價體系，它主要包括兩個方面：首先是評價一個系統(tǒng)在實施預(yù)防型和糾正型維護(hù)功能時的難易程度，其中包括對故障的檢測、診斷、修復(fù)以及能否將該系統(tǒng)重新進(jìn)行初始化等功能；其次，則是衡量一個系統(tǒng)能接受改進(jìn)，甚至為了進(jìn)一步適應(yīng)外界(或新的)環(huán)境而進(jìn)行功能修改的難易程度。事實上，可維護(hù)性是可信性屬性中一項相當(dāng)重要的評價標(biāo)準(zhǔn)?？删S護(hù)性的優(yōu)劣可能直接影響到系統(tǒng)的可靠性和可信性。安全性在系統(tǒng)設(shè)計把安全性放在首位，既考慮信息資源的充分共享，也考慮了信息的保護(hù)和隔離。系統(tǒng)在各個層次對訪問都進(jìn)行了控制，設(shè)置了嚴(yán)格的操作權(quán)限。并充分利用日志系統(tǒng)、健全的備份和恢復(fù)策略增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性?？剐诺栏蓴_信道干擾指的是在給定傳輸信道里，由其他一路或多路信道中的信號所導(dǎo)致的干擾。信道干擾包括鄰道干擾和同信道干擾，在多信道移動通信系統(tǒng)中，當(dāng)移動臺靠近基站時，移動臺發(fā)信機(jī)的桃枝邊帶擴(kuò)展，會對正在接受微弱信號的基站鄰道收信機(jī)形成干擾。時統(tǒng)模塊軟件在設(shè)計時需要重點考慮抗信道干擾的技術(shù)實現(xiàn)以完善系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定性。系統(tǒng)組成及原理系統(tǒng)組成時統(tǒng)系統(tǒng)以三級管理體系為主，分布對時同步體系為輔。為了使時統(tǒng)系統(tǒng)在使用方便、靈活、可靠性、站點組合靈活，在總體設(shè)計時通用時統(tǒng)系統(tǒng)上的所有功能和操作保證系統(tǒng)獨立操作，同時都能在監(jiān)控計算機(jī)上進(jìn)行操作和監(jiān)控記錄；在沒有監(jiān)控計算機(jī)時，通過時統(tǒng)系統(tǒng)也能正常運(yùn)行工作，確保單臺通用時統(tǒng)設(shè)備在獨立或機(jī)聯(lián)工作環(huán)境下正常工作。工作原理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)是決定設(shè)備性能功能和技術(shù)指標(biāo)的關(guān)鍵因素，為了實現(xiàn)小型化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、易與擴(kuò)展和升級，有效保護(hù)設(shè)備投資建設(shè)，本設(shè)計在設(shè)備體系結(jié)構(gòu)上同制定統(tǒng)一的、通用的體系結(jié)構(gòu)。為滿足用戶需求中提出的系統(tǒng)擴(kuò)展和升級需求，本需求對系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)實施功能模擬化設(shè)計，盡可能降低模擬關(guān)聯(lián)度。將整套設(shè)備分為基本單元模塊和用戶單元模塊兩方面?；締卧K主要是為用戶單元模塊提供設(shè)備工作環(huán)境，如各種工作頻率、電源告警和信息總線等，適應(yīng)長期需求的基本硬件環(huán)境，即各類用戶單元模塊當(dāng)前和將來升級所必需的配置，包括監(jiān)控模塊、報警模塊、電源配置模塊、時間標(biāo)準(zhǔn)模塊、頻標(biāo)和輔助控制計算機(jī)等。用戶單元模塊主要是滿足用戶對分站和終端設(shè)備的不同接口和數(shù)據(jù)需求，實現(xiàn)輸出各類時間脈沖信號的功能單元，通過總線結(jié)構(gòu)與基本單元模塊接口，便于用戶根據(jù)實際需求進(jìn)行擴(kuò)展。時統(tǒng)授時同步協(xié)議選擇授時協(xié)議首先要了解什么是NTP協(xié)議:NTP協(xié)議全稱網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（NetworkTimeProcotol）。它的目的是在國際互聯(lián)網(wǎng)上傳遞統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的時間。具體的實現(xiàn)方案是在網(wǎng)絡(luò)上指定若干時鐘源網(wǎng)站，為用戶提供授時服務(wù)，并且這些網(wǎng)站間應(yīng)該能夠相互比對，提高準(zhǔn)確度。NTP最早是由美國Delaware大學(xué)的Mills教授設(shè)計實現(xiàn)的，從1982年最初提出到現(xiàn)在已發(fā)展了將近20年，2001年最新的NTPv4精確度已經(jīng)達(dá)到了200毫秒。NTP同時同步指的是通過網(wǎng)絡(luò)的NTP協(xié)議與時間源進(jìn)行時間校準(zhǔn)。前提條件，時間源輸出必須通過網(wǎng)絡(luò)接口，數(shù)據(jù)輸出格式必須符合NTP協(xié)議。天文測時所依賴的是地球自轉(zhuǎn)，而地球自轉(zhuǎn)的不均勻性使得天文方法所得到的時間（世界時）精度只能達(dá)到10-9，無法滿足二十世紀(jì)中葉社會經(jīng)濟(jì)各方面的需求。一種更為精確和穩(wěn)定的時間標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生，這就是“原子鐘”。世界各國都采用原子鐘來產(chǎn)生和保持標(biāo)準(zhǔn)時間，這就是“時間基準(zhǔn)”，然后，通過各種手段和媒介將時間信號送達(dá)用戶，這些手段包括：短波、長波、電話網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星等。這一整個工序，就稱為“授時系統(tǒng)”。NTP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)授時是指NTP協(xié)議全稱網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（NetworkTimeprotocol）。它的目的是在國際互聯(lián)網(wǎng)上傳遞統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的時間。具體的實現(xiàn)方案是在網(wǎng)絡(luò)上指定若干時鐘源網(wǎng)站，為用戶提供授時服務(wù)，并且這些網(wǎng)站間應(yīng)該能夠相互比對，提高準(zhǔn)確度。NTP協(xié)議全稱網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（NetworkTimeProtocol）。它的目的是在國際互聯(lián)網(wǎng)上傳遞統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的時間。具體的實現(xiàn)方案是在網(wǎng)絡(luò)上指定若干時鐘源網(wǎng)站，為用戶提供授時服務(wù)，并且這些網(wǎng)站間應(yīng)該能夠相互比對，提高準(zhǔn)確度。以通信道為媒介同步授時，如計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電話網(wǎng)絡(luò)。這種授時方式需要占用信道時間，對信道的可靠性要求高，而且由于時間信號通過信道傳送到不同終端的延時不同，只能滿足中等精度時間用戶的要求。NTP同時同步指的是通過網(wǎng)絡(luò)的NTP協(xié)議與時間源進(jìn)行時間校準(zhǔn)。前提條件，時間源輸出必須通過網(wǎng)絡(luò)接口，數(shù)據(jù)輸出格式必須符合NTP協(xié)議。局域網(wǎng)內(nèi)所有的PC、服務(wù)器和其他設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)與時間服務(wù)器保持同步，NTP協(xié)議自動判斷網(wǎng)絡(luò)延時，并給得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行時間補(bǔ)償。從而使局域網(wǎng)設(shè)備時間保持統(tǒng)一精準(zhǔn)。使用互聯(lián)網(wǎng)同步計算機(jī)的時間是十分方便的，目前這種方式在局域網(wǎng)內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。微軟公司已將網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（NTP）嵌入到WindowsXP系統(tǒng)中，只要計算機(jī)能聯(lián)網(wǎng)，就能進(jìn)行局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)內(nèi)的計算機(jī)時間校準(zhǔn)。NTP協(xié)議包含一個64bit的協(xié)調(diào)世界時（UTC）時間戳，時間分辨率時200ps，并可以提供1~50ms的時間精度（依賴網(wǎng)絡(luò)負(fù)載）。但實驗表明這種技術(shù)在洲際間的校準(zhǔn)精度只能達(dá)到幾百毫秒甚至只能達(dá)到秒的量級。所以，在龐大的網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)設(shè)立一級和二級時間服務(wù)器來解決精度的問題。系統(tǒng)的開發(fā)工具及運(yùn)行環(huán)境需求隨著計算機(jī)輔助計算技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對硬件的需求也逐步提高，本系統(tǒng)開發(fā)依賴于計算機(jī)軟件程序的開發(fā)，但最根本還是計算機(jī)的編程語言。項目需要以主流編程語言開發(fā)技術(shù)及數(shù)據(jù)庫技術(shù)來實現(xiàn)此系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)工作。時統(tǒng)模擬軟件系統(tǒng)開發(fā)計劃采用JAVA進(jìn)行編程開發(fā)。Java是一門面向?qū)ο缶幊陶Z言，不僅吸收了C++語言的各種優(yōu)點，還摒棄了C++里難以理解的多繼承、指針等概念，因此Java語言具有功能強(qiáng)大和簡單易用兩個特征。Java語言作為靜態(tài)面向?qū)ο缶幊陶Z言的代表，極好地實現(xiàn)了面向?qū)ο罄碚?，允許程序員以優(yōu)雅的思維方式進(jìn)行復(fù)雜的編程。Java具有簡單性、面向?qū)ο?、分布式、健壯性、安全性、平臺獨立與可移植性、多線程、動態(tài)性等特點。Java可以編寫桌面應(yīng)用程序、Web應(yīng)用程序、分布式系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序等系統(tǒng)整體功能設(shè)計統(tǒng)一時源各級調(diào)度和用戶單元時間監(jiān)測裝置將最高等級時間監(jiān)測裝置的時鐘源作為參考基準(zhǔn)，逐級向下傳遞，形成以最高等級時鐘源為參考的統(tǒng)一時源。統(tǒng)一時源是各級測量數(shù)據(jù)具備可對比性的基本條件?；A(chǔ)時源建立系統(tǒng)的可維護(hù)性是衡量一個系統(tǒng)的可修復(fù)(恢復(fù))性和可改進(jìn)性的難易程度。所謂可修復(fù)性是指在系統(tǒng)發(fā)生故障后能夠排除(或抑制)故障予以修復(fù)，并返回到原來正常運(yùn)行狀態(tài)的可能性。而可改進(jìn)性則是系統(tǒng)具有接受對現(xiàn)有功能的改進(jìn)，增加新功能的可能性。因此，可維護(hù)性實際上也是對系統(tǒng)性能的一種不可缺少的評價體系，它主要包括兩個方面：首先是評價一個系統(tǒng)在實施預(yù)防型和糾正型維護(hù)功能時的難易程度，其中包括對故障的檢測、診斷、修復(fù)以及能否將該系統(tǒng)重新進(jìn)行初始化等功能；其次，則是衡量一個系統(tǒng)能接受改進(jìn)，甚至為了進(jìn)一步適應(yīng)外界(或新的)環(huán)境而進(jìn)行功能修改的難易程度。事實上，可維護(hù)性是可信性屬性中一項相當(dāng)重要的評價標(biāo)準(zhǔn)?？删S護(hù)性的優(yōu)劣可能直接影響到系統(tǒng)的可靠性和可信性POE授時目前，雖然時間同步系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用，但各系統(tǒng)相對獨立，各自從衛(wèi)星獲取時鐘源，尚未有效實現(xiàn)全網(wǎng)統(tǒng)一授時。時間監(jiān)測系統(tǒng)要求統(tǒng)一時源，實現(xiàn)統(tǒng)一時源可以新鋪設(shè)專門的授時網(wǎng)絡(luò)，但成本高昂。時統(tǒng)系統(tǒng)通信網(wǎng)以SDH(SynchronousDigitalHierarchy，同步數(shù)字體系)傳輸網(wǎng)為主體。SDH技術(shù)，以其可靠性、可控性、擴(kuò)展性以及完善的網(wǎng)絡(luò)體制，在傳輸網(wǎng)中占著主導(dǎo)地位[7]。如果PTP能通過E1通道接入SDH中進(jìn)行傳輸，即POE傳輸，實現(xiàn)優(yōu)于1μs的同步精度，將會減少新設(shè)備投入，提高授時網(wǎng)絡(luò)的可靠性。本系統(tǒng)基于嵌入式操作系統(tǒng)和現(xiàn)場可編程門陣列實現(xiàn)將PTP包封裝在E1通道中，進(jìn)行不緩存透明傳輸，充分利用SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)資源，高效快捷地建立時碼地面?zhèn)鬏旀溌?，達(dá)到1μs的時間同步精度。如下圖所示：需要特別提出的是，傳輸網(wǎng)絡(luò)存在上下行通信電路的不對稱性，因此時間傳輸與接收裝置需對電路的不對稱性進(jìn)行相應(yīng)的測量和補(bǔ)償，進(jìn)行通道倒換修正，以滿足時間同步的精度要求。在光纖傳輸裝置進(jìn)行傳輸通道的倒換時，也存在通道倒換引起的電路傳輸延時抖動，時間傳輸與接收裝置也需要對倒換引起的抖動進(jìn)行監(jiān)測與補(bǔ)償。時統(tǒng)終端時統(tǒng)設(shè)備送給用戶的是標(biāo)準(zhǔn)格式的時間編碼信號。然而，只有很少的用戶是直接使用這種時間編碼信號的，絕大多數(shù)用戶所需要的各種時間頻率信號都不能從時統(tǒng)設(shè)備直接獲得。用戶設(shè)備需要將接收到的時間編碼信號經(jīng)過譯碼后，使自己產(chǎn)生的各種時間信號與標(biāo)準(zhǔn)時間信號實現(xiàn)同步，完成這一步功能的設(shè)備稱為時統(tǒng)設(shè)備。時統(tǒng)設(shè)備是時間統(tǒng)一系統(tǒng)的重要組成部分，它是國防科研實驗的重要設(shè)備之一。時統(tǒng)設(shè)備是向國防科研試驗各個參試設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)時間信息和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號的設(shè)備。由于參試各站的設(shè)備實現(xiàn)了時間的統(tǒng)一，從而使整個國防科研實驗系統(tǒng)也實現(xiàn)了時間的統(tǒng)一。因此時統(tǒng)設(shè)備是國防科研試驗重要設(shè)備之一。時統(tǒng)設(shè)備提供給用戶設(shè)備的應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)時間和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號。時統(tǒng)設(shè)備向各個用戶設(shè)備送出的是與標(biāo)準(zhǔn)時間同步的標(biāo)準(zhǔn)時間碼信號，這個信號即應(yīng)該有用戶設(shè)備所需要的標(biāo)準(zhǔn)時間信號，還應(yīng)該有與標(biāo)準(zhǔn)時間保持高精度同步的時間信號，如秒信號。保證系統(tǒng)的時間統(tǒng)一是時統(tǒng)設(shè)備的最根據(jù)任務(wù)。絕大多數(shù)情況下國家時頻基準(zhǔn)對系統(tǒng)時間統(tǒng)一的誤差是可以忽略不計的，只有當(dāng)系統(tǒng)的時間統(tǒng)一的精準(zhǔn)度達(dá)到10NS量級時才需要考慮國家時頻基準(zhǔn)對時間統(tǒng)一的影響。時統(tǒng)設(shè)備設(shè)計或配置也需要根據(jù)系統(tǒng)對時間同步的精度的要求來確定。尤其是時統(tǒng)設(shè)備中的頻率標(biāo)準(zhǔn)對現(xiàn)實系統(tǒng)的時間同步精確度起十分關(guān)鍵的作用。守時就是設(shè)備操持精密時間的能力。守時的能力是時統(tǒng)設(shè)備實現(xiàn)時間統(tǒng)一的關(guān)鍵指標(biāo)。時差測量時間同步監(jiān)測對象主要有三種，一種是對用戶單元模塊的時間同步系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，一種是對用戶單元模塊的其他二次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，還有一種是對基本單元模塊和用戶單元模塊的服務(wù)器和計算機(jī)類設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測。時間同步系統(tǒng)時差測量和狀態(tài)測量時間同步監(jiān)測系統(tǒng)對時間同步系統(tǒng)的監(jiān)測有兩個方面，一個是對時差的測量，一個是對狀態(tài)的監(jiān)測。對時差的測量方法是將時間信號接入，直接計算出偏差。時間同步系統(tǒng)輸出的信號種類較多，如直流B碼、PPS、PPM、串口報文、NTP、PTP、DCF77等；輸出接口種類也很多，如TTL、光纖、RS-232、RS-485/422、網(wǎng)絡(luò)等。本系統(tǒng)支持接入以上所有類型的接口和信號。但時間同步系統(tǒng)自身準(zhǔn)確度比較高，為了能夠更精準(zhǔn)的測量，同時能測量出超出1s的時差，推薦接入直流B碼信號。對時間同步系統(tǒng)的時間同步狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，即要將時間同步裝置本身的時間同步狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，及時將時間同步裝置自身的工作狀態(tài)(包括是否在運(yùn)行態(tài)、板件工作是否正常、天線工作是否正常、是否搜尋到衛(wèi)星進(jìn)行同步、裝置的當(dāng)前輸出時間)等，通過IEC-104或IEC61850MMS協(xié)議采集到監(jiān)測系統(tǒng)并上傳到后臺和上一級調(diào)度，以便及時發(fā)現(xiàn)時間同步裝置本身的異常情況。二次設(shè)備時差測量變電站的時間監(jiān)測裝置需要對二次設(shè)備的時間同步情況進(jìn)行監(jiān)測，主要包括測控裝置、PMU、故障錄波裝置、合并單元、保護(hù)裝置等。對于不同的二次設(shè)備應(yīng)采取不同的監(jiān)測方法?？蛇x取的監(jiān)測方法包括直接采集時間信號、觸發(fā)SOE及抓取并分析裝置的通信報文等等。在監(jiān)測的實現(xiàn)過程中，應(yīng)能采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，使二次設(shè)備輸出的時間信息具有相同的時間基準(zhǔn)。對裝置的輸出時間信息的分析過程應(yīng)在相同的時間基準(zhǔn)下進(jìn)行，獲取和分析二次設(shè)備的時間信息的過程所花費的時間不應(yīng)造成對分析結(jié)果的影響。計算機(jī)類設(shè)備時差測量調(diào)度中心除了時間同步系統(tǒng)外，還有大量的服務(wù)器、計算機(jī)等設(shè)備用于各類數(shù)據(jù)分析，也接入了時間同步信號進(jìn)行對時，這類設(shè)備同樣需要監(jiān)測。我們把這類設(shè)備統(tǒng)稱為計算機(jī)類設(shè)備。該類設(shè)備通常分為兩類，一類作為NTPServer，比如同步到時間同步系統(tǒng)的服務(wù)器、交換機(jī)等，另一類作為NTPClient，同步到NTPServer。對于NTPServer，我們可以在監(jiān)測裝置上建立NTPClient(參考基準(zhǔn))，向被測的NTPServer發(fā)送對時請求，通過乒乓法獲取四個時間戳計算出NTPClient相對于NTPServer的時差，取反后即為NTPServer的時差。對于NTPClient，需要在其上運(yùn)行代理服務(wù)程序Agent，由Agent向監(jiān)測裝置上的NTPServer(參考基準(zhǔn))發(fā)送對時請求并計算出時差，再將計算結(jié)果發(fā)送給監(jiān)測裝置。數(shù)據(jù)上送及管理時間監(jiān)測裝置獲取時間監(jiān)測結(jié)果后，將分析的初步結(jié)果傳輸至?xí)r間同步監(jiān)測管理系統(tǒng)，由監(jiān)測管理系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步分析。具體過程如下：用戶單元模塊端完成時差測量后，由時間監(jiān)測裝置通過SCP協(xié)議或遠(yuǎn)動通信規(guī)約直接上傳至本地后臺監(jiān)測管理系統(tǒng)和地調(diào)監(jiān)測管理系統(tǒng)。時統(tǒng)監(jiān)測裝置完成本地時差測量后，將結(jié)果通過SCP協(xié)議或遠(yuǎn)動通信規(guī)約送至?xí)r統(tǒng)監(jiān)測管理系統(tǒng)，時統(tǒng)監(jiān)測管理系統(tǒng)匯總本地監(jiān)測結(jié)果和所轄用戶單元模塊監(jiān)測結(jié)果后，再統(tǒng)一上送至基本單元模塊監(jiān)測管理系統(tǒng)?；?/p>