北斗網(wǎng)絡(luò)時鐘源，NTP時間授時器,，服務(wù)器時間同步（GPS對時器,時鐘同步產(chǎn)品,網(wǎng)絡(luò)授時設(shè)備）在局域網(wǎng)時間同步中的應(yīng)用

一,、概述
　　在通信領(lǐng)域，“同步”概念是指頻率的同步,，即網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點的時鐘頻率和相位同步,，其誤差應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。目前,，在通信網(wǎng)中,，頻率和相位同步問題已經(jīng)基本解決,，而時間的同步還沒有得到很好的解決。時間同步是指網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點時鐘以及通過網(wǎng)絡(luò)連接的各個應(yīng)用界面的時鐘的時刻和時間間隔與協(xié)調(diào)世界時（UTC）同步,， 起碼在一個局域或城域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)要和北京時間同步,。時間同步網(wǎng)絡(luò)是保證時間同步的基礎(chǔ)，構(gòu)成時間同步網(wǎng)絡(luò)可以采取有線方式,，也可以采取無線方式,。在這里我們主要介紹互聯(lián)網(wǎng)時間同步技術(shù)及產(chǎn)品，也就是通過支持NTP協(xié)議的北斗網(wǎng)絡(luò)時鐘源,，NTP時間授時器,，服務(wù)器時間同步（上海銳呈K系列）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時間同步。
　　時間的基本單位是秒,，它是單位制（SI單位制）的七個基本單位之一,。1967年的計量大會（CGDM）給出了新的秒定義：“秒是銫133（133Cs）原子在0K溫度基態(tài)的兩個超精細(xì)能級之間躍遷所對應(yīng)輻射的9 192 631 770個周期所持續(xù)的時間，即“原子秒”（TAI）?，F(xiàn)在常用的協(xié)調(diào)世界時實際上是經(jīng)過閏秒調(diào)整的原子秒,。
　　目前在基準(zhǔn)和國家基準(zhǔn)層面所使用的主要是銫原子鐘。中國計量科學(xué)研究院建立的冷原子噴泉銫原子鐘其頻率復(fù)現(xiàn)性為5¡10－15,，已接近*水平,。其實，在應(yīng)用層面上并不需要國家基準(zhǔn)這樣高的時間和頻率準(zhǔn)確度,。不同的應(yīng)用對準(zhǔn)確度的要求是不同的,。

 二、時間同步網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

    目前有多種時間同步技術(shù),，每一種技術(shù)都各有特點,，不同技術(shù)的時間同步精度也存在較大的差異。

       長短波授時時間同步技術(shù)

    利用無線電信號授時已經(jīng)具有80多年的歷史,，上長波授時主要使用羅蘭-C系統(tǒng),，國內(nèi)發(fā)射臺設(shè)在沿海地區(qū)，主要用于軍事和導(dǎo)航,，尚不民用,。

       撥號時間同步技術(shù)

撥號授時（ACTS）使用的設(shè)備相對簡單，只需線,、模擬調(diào)制解調(diào)器,、PC及客戶端軟件即可。目前這種計算機(jī)主要用于校準(zhǔn)家庭個人計算機(jī)時間,，同時不具備實時性。

       GPS時間同步技術(shù)

　　GPS時間同步技術(shù)是當(dāng)前較成熟并在上廣泛采用的時間同步技術(shù),。目前上除了美國的GPS還有前蘇聯(lián)的GLANASS系統(tǒng)和我國的“北斗”系統(tǒng),。GLANASS系統(tǒng)由于經(jīng)濟(jì)原因,，健康星的數(shù)量有限，穩(wěn)定性和可靠性無法保障,。“北斗”系統(tǒng)正在健康快速的發(fā)展中,。所以，目前GPS,、北斗屬于比較成熟可靠的系統(tǒng),。

        互聯(lián)網(wǎng)時間同步技術(shù)

　　 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Windows XP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),。標(biāo)準(zhǔn)的NTP協(xié)議采用的是RFC 1305標(biāo)準(zhǔn),，簡化的網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（SNTP）采用的是RFC 1769標(biāo)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。 

　　另外,，還有兩個相對簡單的,、低精度的互聯(lián)網(wǎng)時間協(xié)議：Time協(xié)議（RFC868）和Daytime協(xié)議（RFC867），可以提供1s校準(zhǔn)精度的廣域網(wǎng)時間同步,。 

三,、選用上海銳呈的，NTP時間授時器,，服務(wù)器時間同步解決時間同步問題,。

　　一直以來，上海銳呈電氣有限公司致力于,，NTP時間授時器,，服務(wù)器時間同步的研發(fā)，可根據(jù)客戶的要求單獨定做,，并取得了廣大客戶的認(rèn)可,。目前產(chǎn)品分幾十個型號可滿足不同行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)時間同步需求。同時,，銳呈公司的產(chǎn)品已經(jīng)在電力,、鐵路、衛(wèi)星,、*,、電信,、安防、*等行業(yè)廣泛應(yīng)用,。

　　銳呈產(chǎn)品采用19英寸1U機(jī)架式設(shè)計,，內(nèi)置GPS接收機(jī)，以GPS衛(wèi)星時間為標(biāo)準(zhǔn)時間源,，支持NTP協(xié)議（V2.0/V3.0/V4.0）和SNTP協(xié)議,，可以為局域網(wǎng)內(nèi)成百上千的計算機(jī)、路由器等提供時間校準(zhǔn) 終來達(dá)到整個網(wǎng)絡(luò)時間同步,。 

　　在前面互聯(lián)網(wǎng)時間同步技術(shù)中提到因為網(wǎng)絡(luò)負(fù)載以及延時的原因?qū)е轮揠H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,。那么在龐大的網(wǎng)絡(luò)中需要一級二級網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器來很好的解決校準(zhǔn)精度和冗錯的問題。從主干網(wǎng)絡(luò)到各分支網(wǎng)絡(luò)需要保持應(yīng)用界面的時間同步,。如果僅僅在主干網(wǎng)絡(luò)中設(shè)立一臺網(wǎng) 絡(luò) 時間服務(wù)器,，那么分支網(wǎng)絡(luò)中的客戶端由于網(wǎng)絡(luò)延時等原因不能保證所需精度，那么通過在地市級網(wǎng)絡(luò)中也設(shè)立網(wǎng) 絡(luò) 時間服務(wù)器就能解決這一問題,，因為這種情況下各地的GPS接收機(jī)在接收到3顆以上衛(wèi)星信號時大家的時間源都是當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)時間,，所以時間源的*性得到保證。同時,，即便某地的GPS接收機(jī)發(fā)生故障,，這時本地的網(wǎng) 絡(luò) 時間服務(wù)器可作為NTP的客戶端向上主干網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的一級時間服務(wù)器請求標(biāo)準(zhǔn)時間繼續(xù)提供精準(zhǔn)的時間源為本地網(wǎng)絡(luò)的客戶端提供校準(zhǔn)服務(wù)。在情況下,，當(dāng)主干網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)立的一級時間服務(wù)器GPS也發(fā)生故障時,，分支網(wǎng)的時間服務(wù)器具備高精準(zhǔn)的自守時功能（守時精度1×10 －12即30年誤差1s）仍然能提供精準(zhǔn)的時間源。

四,、,，NTP時間授時器，服務(wù)器時間同步的特點：

1．模塊化結(jié)構(gòu),，NTP/SNTP端口數(shù)量可靈活配置,， 多配置20路相互獨立的10/100M網(wǎng)口。

2．雙CPU同時工作,，32位CPU雙核處理器,，性能*提高。

3．支持單星授時模式,，適用于收星效果不佳的情況,，有屋頂和貼窗天線可供選擇。

4．自保持能力強(qiáng),，裝置收不到衛(wèi)星信號后,，自保持能力優(yōu)于0.42μS/min。

5．可同時為幾十萬臺客戶端、服務(wù)器,、工作站提供時間服務(wù),。

6．支持WINDOWS9X/NT/2000/XP/2003、LINUX,、UNIX、SUN SOLARIS,、IBM AIX,、HP-UX等操作系統(tǒng)及支持NTP協(xié)議的路由器、交換機(jī),、智能控制器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,。

7．裝置采用全模塊化即插即用結(jié)構(gòu)設(shè)計，支持板卡熱插拔,，配置靈活,，維護(hù)方便，同時為將來現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)改造擴(kuò)建時增加對時端口提供了方便,。

五,、，NTP時間授時器,，服務(wù)器時間同步的詳細(xì)參數(shù)：
1．時間源：GPS,、北斗、CDMA,、IRIG-B,、恒溫晶振OCXO、原子鐘可選,；

2．電源：220V/110V交,、直流自適應(yīng),雙電源冗余；

3．GPS接收頻率：1575.42MHz,接收靈敏度：捕獲〈-160dBW,，跟蹤〈-163dBW,。捕獲時間：裝置冷啟動時，〈5min,；裝置熱啟動時,，〈1min。

4．北斗接收器：通道：6,；接收靈敏度：-157.6dBW,；冷啟動首捕時間：≤2秒；失鎖重捕時間：≤1 秒,；1PPS精度：優(yōu)于100nS,。

5．平均*間隔時間（MTBF）≥150000小時；平均維修時間（MTTR）：一般不大于30分,，使用壽命不少于20年,。正常使用條件下無須維護(hù),。

6．授時精度：脈沖、B碼：0.1μS,，串口：10μS ,，NTP/SNTP：1-10ms；

7．網(wǎng)口支持協(xié)議：NTP/SNTP ,，ARP,，UDP/ Time，net,，ICMP,，SNMP，MD5,；

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