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網(wǎng)絡同步時鐘（gps對時器,時鐘同步產(chǎn)品,網(wǎng)絡授時設備）在局域網(wǎng)時間同步中的應用

一、概述
　　在通信領域，“同步”概念是指頻率的同步，即網(wǎng)絡各個節(jié)點的時鐘頻率和相位同步，其誤差應符合相關標準的規(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)絡各個節(jié)點時鐘以及通過網(wǎng)絡連接的各個應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，最起碼在一個局域或城域網(wǎng)絡內(nèi)要和北京時間同步。時間同步網(wǎng)絡是保證時間同步的基礎，構成時間同步網(wǎng)絡可以采取有線方式，也可以采取無線方式。在這里我們主要介紹互聯(lián)網(wǎng)時間同步技術及產(chǎn)品，也就是通過支持ntp協(xié)議的網(wǎng)絡同步時鐘（濟南唯尚w系列）實現(xiàn)網(wǎng)絡時間同步。
　　時間的基本單位是秒，它是國際單位制（si單位制）的七個基本單位之一。1967年的國際計量大會（cgdm）給出了新的秒定義：“秒是銫133（133cs）原子在0k溫度基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷所對應輻射的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。
　　目前在國際基準和國家基準層面所使用的主要是銫原子鐘。中國計量科學研究院建立的冷原子噴泉銫原子鐘其頻率復現(xiàn)性為5¡10－15，已接近國際先進水平。其實，在應用層面上并不需要國家基準這樣高的時間和頻率準確度。不同的應用對準確度的要求是不同的。

 二、時間同步網(wǎng)絡技術

    目前有多種時間同步技術，每一種技術都各有特點，不同技術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

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

       電話撥號時間同步技術

電話撥號授時（acts）使用的設備相對簡單，只需電話線、模擬調(diào)制解調(diào)器、pc及客戶端軟件即可。目前這種計算機主要用于校準家庭個人計算機時間，同時不具備實時性。

       gps時間同步技術

　　gps時間同步技術是當前較成熟并在國際上廣泛采用的時間同步技術。目前國際上除了美國的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)濟原因，健康星的數(shù)量有限，穩(wěn)定性和可靠性無法保障�！氨倍贰毕到y(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

　　  使用互聯(lián)網(wǎng)同步計算機的時間是十分方便的，目前這種方式在局域網(wǎng)內(nèi)得到廣泛的應用。微軟公司已將網(wǎng)絡時間協(xié)議（ntp）嵌入到windows xp系統(tǒng)中，只要計算機能聯(lián)網(wǎng)，就能進行局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)內(nèi)的計算機時間校準。標準的ntp協(xié)議采用的是rfc 1305標準，簡化的網(wǎng)絡時間協(xié)議（sntp）采用的是rfc 1769標準。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)絡負載）。但實驗表明這種技術在洲際間的校準精度只能達到幾百毫秒甚至只能達到秒的量級。所以，在龐大的網(wǎng)絡中應設立一級和二級時間服務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校準精度的廣域網(wǎng)時間同步。 

三、選用濟南唯尚的網(wǎng)絡同步時鐘解決時間同步問題。

　　一直以來，濟南唯尚電子有限公司致力于網(wǎng)絡同步時鐘的研發(fā)，可根據(jù)客戶的要求單獨定做，并取得了廣大客戶的認可。目前產(chǎn)品分幾十個型號可滿足不同行業(yè)的網(wǎng)絡時間同步需求。同時，唯尚公司的產(chǎn)品已經(jīng)在電力、鐵路、衛(wèi)星、軍隊、電信、安防、政府機關等行業(yè)廣泛應用。

　　唯尚產(chǎn)品采用19英寸1u機架式設計，內(nèi)置gps接收機，以gps衛(wèi)星時間為標準時間源，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、路由器等提供時間校準最終來達到整個網(wǎng)絡時間同步。 

　　在前面互聯(lián)網(wǎng)時間同步技術中提到因為網(wǎng)絡負載以及延時的原因?qū)е轮揠H間的校準精度只能達到幾百毫秒甚至只能達到秒的量級。那么在龐大的網(wǎng)絡中需要一級二級網(wǎng)絡時間服務器來很好的解決校準精度和冗錯的問題。從主干網(wǎng)絡到各分支網(wǎng)絡需要保持應用界面的時間同步。如果僅僅在主干網(wǎng)絡中設立一臺網(wǎng) 絡 時間服務器，那么分支網(wǎng)絡中的客戶端由于網(wǎng)絡延時等原因不能保證所需精度，那么通過在地市級網(wǎng)絡中也設立網(wǎng) 絡 時間服務器就能解決這一問題，因為這種情況下各地的gps接收機在接收到3顆以上衛(wèi)星信號時大家的時間源都是當前的標準時間，所以時間源的一致性得到保證。同時，即便某地的gps接收機發(fā)生故障，這時本地的網(wǎng) 絡 時間服務器可作為ntp的客戶端向上主干網(wǎng)網(wǎng)絡的一級時間服務器請求標準時間繼續(xù)提供精準的時間源為本地網(wǎng)絡的客戶端提供校準服務。在極端情況下，當主干網(wǎng)網(wǎng)絡中設立的一級時間服務器gps也發(fā)生故障時，分支網(wǎng)的時間服務器具備高精準的自守時功能（守時精度1×10 －12即30年誤差1s）仍然能提供精準的時間源。

四、網(wǎng)絡同步時鐘的特點：

1．模塊化結構，ntp/sntp端口數(shù)量可靈活配置，最多配置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，性能極大提高。

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，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、服務器、工作站提供時間服務。

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、智能控制器等網(wǎng)絡設備。

7．裝置采用全模塊化即插即用結構設計，支持板卡熱插拔，配置靈活，維護方便，同時為將來現(xiàn)場網(wǎng)絡改造擴建時增加對時端口提供了方便。

五、網(wǎng)絡同步時鐘的詳細參數(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,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．平均無故障間隔時間(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。

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，telnet，icmp，snmp，md5；