去年去一个地市级调度中心参观,技术负责人指着机房里一台新上架的设备说:“以前我们只靠GPS,现在这台能同时收北斗和GPS,心里踏实不少。” 那台设备就是北斗/gps双模时钟服务器。它跟普通的卫星授时设备不一样的地方在于,接收模块同时支持两套卫星系统——中国的北斗和美国的GPS。
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很多人以为收卫星信号就像收音机调频,哪个信号强就用哪个。实际上,这种双模时钟服务器内部有两套独立的接收通道,同时解析北斗卫星和GPS卫星发下来的时间信息,然后通过算法融合成一路标准时间输出。这样做的好处比较直接:天空里能用的卫星数量翻了一倍。
举个例子。一个位于山区的变电站,四周有山坡和树木遮挡。如果只收GPS,有时只能看到三四颗卫星,勉强够定位和授时,信号稍微差一点就可能丢星。但加上北斗之后,可见卫星数量通常能到七八颗甚至更多。卫星越多,接收到的信号冗余度越大,即便某一颗或者某几颗卫星信号受干扰或短暂失锁,时钟服务器仍然可以从剩下的卫星中计算出可靠的时间。
在电力、交通、金融、通信这些行业里,时间同步设备通常放在机房的角落,一跑就是好几年。环境比较稳定,但天线口面在室外的,偶尔会遇到雷雨天气、电磁干扰或者人为遮挡的情况。单模设备在这些场景下不是不能用,只是保险系数低一些。双模设备相当于多了一个备份源,而且这个备份源来自不同的卫星系统,原理上不存在同时失效的风险。
除了可靠性,还有一个实际好处是维护上的省心。有些单位的老机房用的是纯GPS设备,后来出于管理或安全方面的考虑,希望切换到北斗为主用源,但又不想把旧设备全部拆掉重来。这时候一台双模时钟服务器就能同时兼顾:优先使用北斗信号,GPS作为辅助,输出给下面的交换机、服务器、DCS控制器、录波器等设备。底下那些终端根本感觉不到发生了切换,日志里的时间戳依然整齐划一。
安装上跟普通授时设备差别不大。天线需要支持双频多模,通常是一个体积稍大一些的蘑菇头。布线要求做好防雷接地,馈线尽量不要有直角弯。设备上电后先自动搜索两系统的卫星,锁星时间比单模长一两分钟,但一旦完成,后续的保持和跟踪都很稳定。
时间同步这套东西,平时看不出存在感,但一旦出问题,排查起来非常耗费精力。北斗/gps双模时钟服务器不是在炫耀技术,只是用一种更朴素的方式——多收一套卫星信号——来让系统的底气更足一些。对于分布在复杂地理环境或者有较高可靠性要求的站点来说,这是一个值得考虑的配置。