FinWX testailee: Raspberry Pi Stratum-1-NTP-serverinä

[J.Jäntti]

Minulla on jo kauan aikaa (vuoden päivät) lojunut tuo Raspberry Pi Model 3B pöydällä. Se on ollut vain siinä, keräämässä pölyä ja välistä käynyt töissäni näytillä kuriositeettina ja inspiraation lähteenä pikku projekteille, kuten "älykoti", sääaseman muuttaminen ns. ympäristömittausasemaksi, jossa esim. ilmasta mitataan yhtä sun toista elementtiä, ym. hyvänkuuloisia projekteja, joita en sitten koskaan aloittanut, vaikka tarvikkeita löytyisi laatikosta.

FinWX:n NTP-serveri on tällä hetkellä asennettu samaan Ubuntu-distroon SDR:n kanssa. Kun kone on kovemmassa kuormassa, NTP:n tarkkuus kärsii ajoittain pahoin. Tällä hetkellä NTP:n tarkkuus on 0.000483 millisekuntia, eli 483ns (nanosekuntia), mutta tämä pystyy helposti koneen kuormatilanteessa loikkaamaan noista ääritarkoista luvuista millisekunteihin, mikä ei Stratum-1-tasoisella NTP:llä ole kovin suotuisaa. Viiveitä tulee myös siitä, että NTP-serveri saa GPS-datansa ja PPS-signaalinsa ulkoiselta purkilta RS-232:n yli, pari metriä pitkän sarjakaapelin läpi.

Koska en tältä istumalta keksinyt RasPille parempaakaan tekemistä, tilasin sen päälle iskettävän GPS-"hatun" lisäkilkkeineen. Tarkoituksena on tehdä RasPi:sta äärimmäisen kompakti ja vähäruokainen Stratum-1-tason NTP-serveri ja purkaa NTP pois SDR-serveriltä ja ulkoinen GPS-ajastuslaite syömästä virtaa.

Kaikki tarvittava on nyt asennettu odottamaan laitteiden saapumista ja kun ne saapuvat, alkavat testit. RasPi pyörii Raspbianin Lite-asennuksella ilman mitään desktop-roippeita, kaikki ylimääräiset rautakomponentit sammutettuina (kuten äänikortti, WiFi ja Bluetooth). Lisäksi RasPin 4-ytiminen prosessori on vetäisty raksuttamaan käytännössä koko ajan täysillä kelloilla (ondemand => performance), jotta viiveet ovat minimissään. Koska laitteita ei ole vielä kiinni, NTP toimii tällä hetkellä Stratum-2 serverinä FinWX:n sisäverkossa, ollen synkronoituna saksan PTB:n atomikellon kanssa. Ulkoisen virtalähteen tarve eliminoidaan siten, että RasPi tulee saamaan virtansa joko PoE-kytkimen tai -injektorin kautta. Viivelukuja tulee kuitenkin katsoa kun se tuohon kytkimeen laitetaan kiinni, koska samassa kytkimessä toimii PoE:n yli raksuttava sääkamera. Jos viivettä esiintyy, otetaan tilalle PoE-injektori.

Lisää tietoa tämän testin etenemisestä tulee tähän ketjuun. Kommentit ja kysymykset ovat myös tervetulleita, kuten aina.

[J.Jäntti]

Tiistaina saapui IPX/U.FL => SMA-muunninpalikka briteistä, mutta RasPi:n päälle iskettävä GPS-piirilevy vielä puuttuu. Se on tulossa Ranskasta ja ilmeisesti sieltä asiat liikkuvat ilmeisesti hitaammin tänne päin.
Kiinasta tilattu PoE-injektori puolestaan liikuskelee joko vielä Kiinassa tai se on matkalla tänne päin; varmuutta ei ole, koska seurannassa olevat käsittelytiedot eivät kerro asiaa seikkaperäisesti. Sen kanssa ei tosin ole mikään kiire, koska se ole olennainen komponentti tässä laitteessa, vaan pelkästään virransyötön osa, joka korvaa ulkoisen virtalähteen käytön saapuessaan.

Projekti liikkuu siis eteenpäin, joskin vielä melko hitaanlaisesti.

[Mr]

Rakensin kesällä tämän foorumin innoittamana oman kelloserverin Raspi 3B laitteen ympärille. GPS moduuli on Ublox NEO 7M kiinasta. Ensin yritin paremmalla Trimble Resolution T moduulilla, mutta jostain syystä se ei vaan suostunut yhteistyöhön. Ublox lähti heti kukkumaan ja stratumi on pysynyt ykkösessä nyt kolmisen kuukautta putkeen. Ensimmäisessä kuvassa näkyy tyypillistä aikavirhettä. Toisessa kuvassa on lämpötilan seurantaa, koska se vaikuttaa tarkkuuteen helposti. Kolmannessa kuvassa näkyy muistin käyttö, joku syö sitä hiljalleen.

Mutta muuten systeemi pelaa hyvin.

[J.Jäntti]

Rakensin kesällä tämän foorumin innoittamana oman kelloserverin Raspi 3B laitteen ympärille. GPS moduuli on Ublox NEO 7M kiinasta. Ensin yritin paremmalla Trimble Resolution T moduulilla, mutta jostain syystä se ei vaan suostunut yhteistyöhön. Ublox lähti heti kukkumaan ja stratumi on pysynyt ykkösessä nyt kolmisen kuukautta putkeen.

Trimblen saaminen keskustelemaan henkeviä RasPi:n kanssa voi olla vähän haasteellista, koska se pitäisi jollain kikkakuutosella saada kiinni RasPi:n GPIO-pinneihin siten että RasPi pystyisi lukemaan sitä. Koska RasPi on kuitenkin erääntyyppinen IoT-alusta, eikä ihan 100% PC, tuo saattaa olla syynä siihen.

Toisessa kuvassa on lämpötilan seurantaa, koska se vaikuttaa tarkkuuteen helposti.

Omassa RasPi:ssani on jäähdytyssiili ja tuuletin, jotta lämmöt pysyvät kurissa, joten tuosta tuskin tulee ongelmaa. Tiedä sitten, miten se päälle lätkäistävä GPS-"hattu" sitten vaikuttaa jäähdytykseen, mutta se selviää, kun kyseinen laite vielä saapuisi; Ranskan pojat ovat sähköpostien mukaan laittaneet sen liikenteeseen, mutta eBay:n mielestä sitä ei ole lähetetty. Luotan sähköposti-ilmoituksiin, joten odotan sen saapuvaksi tämän viikon aikana nyt viimeistään. eBay:n mukaan arvioitu saapumisaika on 24.10. - 1.11.. Saapahan nähdä kuinka kohdilleen osuu.

Kolmannessa kuvassa näkyy muistin käyttö, joku syö sitä hiljalleen.
Mutta muuten systeemi pelaa hyvin.

Tuo saattaisi olla mahdollisesti joko muistivuotovika (ntpd 4.2.8:n jossain versiossa oli muistaakseni joku tällainen vika kolmisen vuotta sitten) tai sitten ntpd ajaa muistinvaraisesti esim. drift-fileä tai omaa kellostatistiikkaansa, kun sitä ei ole erikseen määritetty kirjoitettavaksi koneelle (jatkuva kirjoittelu SD-kortille ei ole sille kortille terveellistä muutenkaan).

[J.Jäntti]

Tulihan se GPS-"hattu" sieltä vihdoin ja viimein ja ihan eBay:n arvioimaa takarajaa hipoen. Vähänpä tiesinkään, että Posti halusi väen väkisin toimittaa sen pikakirjeen muodossa ja koska en yllättäen sattunut olemaan jakohetkellä paikalla, sain noutoilmoituslapun luukkuuni sen sijaan ja kipittää noutopisteeseen hakemaan sen sieltä. Toinen merkittävä juttu oli se, että suunnilleen samoihin aikoihin kiinasta tilattu PoE-injektori oli lähes samaan aikaan saapunut valtion rajojen sisäpuolelle ja mikä hämmentävintä, aiemmin, kuin mitä eBay arvioi toimituksen edes alkavaksi.

Tässä meinasi oikeasti käydä niin, että Euroopasta, Ranskasta tulleella pikakirjeellä kesti käytännössä pidempään saapua, kuin toisesta päästä maapalloa, Kiinasta, "Economy":lla tulevalla pikkupaketilla, joka tilattiin kaksi päivää tätä Ranskan tilausta myöhemmin. Injektori saapunee näillä näkymin viimeistään perjantaina. Siinäpä mietittävää. 

GPIO-palikka juotettiin kiinni piirilevyyn ja nyt vuorossa on CR1220-pariston metsästäminen ja itse laitteen kiinnittäminen RasPiin. Saattaa tosin olla, että pitää keksiä jostain lisää korkeutta tuon "hatun" ja RasPi:n väliin, jotta prosessorin jäähdytys saadaan toimimaan, kuitenkin minimoiden minkäänlaisten kaapelien käytön "hatun" ja RasPi:n välillä.

Hommat siis etenevät omaa, verkkaista vauhtiaan, mutta etenevät joka tapauksessa - eikä hetkeäkään liian aikaisin. Tällä hetkellä FinWX:n toiminnassa oleva NTP-serverin tarkka PPS-aikamerkki on myös alkanut sahaamaan siten, että tarkkuus on ajoittain millisekunteja, mikä ei Stratum-1 -tasoiselle laitteelle ole (minun mielestäni lainkaan) sallittua.