Raspberry Pi обгоняет рубидий на графике — и это ловушка для GPSDO

У спутниковой синхронизации есть два очень разных режима жизни. Пока GNSS-приёмник видит небо, контур может каждую секунду подтягивать системные часы к импульсу 1PPS. После потери опоры остаётся характер внутреннего генератора: насколько предсказуемо он продолжит отсчитывать время сам. Живой стенд time.bollar.org случайно показал, как легко перепутать эти две способности.

За сутки Raspberry Pi 4B с Uputronics GPS HAT, модулем u-blox M8 и NTPSec получил медианный Local RMS Time Jitter 562 нс; 95-й перцентиль составил 791 нс, 99-й — 933 нс. Медиана Local Clock Time Offset держалась около −0.002 мкс, максимум достиг 2.826 мкс. На такой картинке одноплатник с обычным кварцем выглядит почти вызывающе хорошо.

Рубидиевые часы попали в чужую статистику

Рядом работает Safran SecureSync 1200 с рубидиевым генератором, timing-GNSS и классическим NTP. В его 14-дневном окне медианный RMS jitter равен 0.973 мкс, 95-й перцентиль — 1.128 мкс. Один переходный эпизод около 15 сентября растянул хвост распределения до 318.608 мкс. По доступным графикам нельзя установить причину этого события, но его достаточно, чтобы поверхностное сравнение объявило Raspberry Pi победителем.

Петля умеет сделать кварц послушным

Такой вывод описывал бы график, а не железо. RMS jitter в loopstats NTPsec — статистика выборок time offset внутри работающего контура. В неё входят шум и задержки GNSS-приёмника, разводка и захват PPS, планировщик ОС, kernel timestamping, период опроса, параметры фильтра и скорость, с которой servo разрешено крутить локальные часы. Даже частотная поправка Raspberry Pi с медианой −3.463 ppm показывает работу этого контура; она не является паспортным измерением частоты кварца платы.

Хорошо настроенный GNSS-дисциплинируемый контур способен часто и точно подправлять недорогой осциллятор, поэтому короткая ошибка времени получается очень малой. Рубидиевый генератор раскрывает другую сильную сторону после обрыва reference: его частота медленнее уплывает и лучше предсказывается на длинном интервале. Для SecureSync 1200 Safran заявляет для рубидиевой версии удержание 1PPS в пределах 0.2 мкс через 4 часа и 1 мкс через 24 часа; условия спецификации включают две недели GPS lock и постоянную температуру. Это паспортный holdover самого прибора, не результат текущего NTP-графика.

Из такого стенда получается полезное правило для GPSDO и PTP. Ошибку фазы или времени, частотную ошибку, ADEV/MDEV, реакцию servo и holdover нужно смотреть отдельными измерениями. Для последнего GNSS и PPS отключают после одинакового прогрева, а уход времени сравнивают с независимой UTC-трассируемой опорой; одновременно пишут температуру и состояние reference. Иначе сравниваются две разные реализации петли, снятые на разных интервалах: сутки для Raspberry Pi и 14 дней для SecureSync.

Снимок от 19–20 сентября 2026 года не доказывает превосходство ни одной из систем. Он красиво демонстрирует более неприятный факт: часы могут показывать превосходную краткосрочную дисциплину, пока внешний сигнал держит их за руку, и оказаться совершенно другим прибором в тот момент, когда рука исчезает.