中新創(chuàng)科網(wǎng)絡時間同步方案

關鍵字：NTP SNTP 網(wǎng)絡時間服務器 GPS 中新創(chuàng)科

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，zui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)絡時間服務器（中新創(chuàng)科DNTS系列）實現(xiàn)網(wǎng)絡時間同步。
　　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齊度基態(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）。現(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*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，表1列舉了一些典型的應用對時間準確度的要求（應用界面時間相對于UTC時間的誤差）。 

表1：一些典型的應用對時間精度的應用

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，如表2所示：

表2：各種常用的時間同步技術

1. 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，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。

1. 撥號時間同步技術

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

1. GPS時間同步技術

GPS時間同步技術是當前較成熟并在上廣泛采用的時間同步技術。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)尚未民用，而且無法做到實時覆蓋。目前GPS屬于比較成熟可靠的系統(tǒng)。

1. 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 1350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、中新創(chuàng)科的網(wǎng)絡時間服務器

一直以來，中新創(chuàng)科公司致力于網(wǎng)絡時間服務器的研發(fā)，并取得了廣大客戶的認可。目前產(chǎn)品分6個型號可滿足不同行業(yè)的網(wǎng)絡時間同步需求。同時，中新創(chuàng)科的DNTS系列網(wǎng)絡時間服務器已經(jīng)在：電力、鐵路、*、電信、*等行業(yè)有著廣泛的應用。

中新創(chuàng)科的DNTS時間服務器是GPS時間同步技術和互聯(lián)網(wǎng)時間同步技術的結(jié)合。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。能夠為局域網(wǎng)內(nèi)成百上千的計算機、路由器等提供時間校準。下圖1為網(wǎng)絡時間服務器的應用方案：

圖1

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。圖2為大型網(wǎng)絡解決方案：

圖2

在上面的方案中，從省中心網(wǎng)絡到各地市級網(wǎng)絡需要保持應用界面的時間同步。如果僅僅在省級網(wǎng)絡中設立一臺網(wǎng)絡時間服務器那么地市級網(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)生故障這是本地的網(wǎng)絡時間服務器可作為NTP的客戶端向上一級省中心網(wǎng)絡的一級時間服務器請求標準時間繼續(xù)提供的時間源為本地網(wǎng)絡的客戶端提供校準服務。在情況下，當省級網(wǎng)絡中設立的一級時間服務器GPS也發(fā)生故障時，一級時間服務器具備高的自守時功能（守時精度1×10 －12即30年誤差1s）仍然能提供的時間源。方案中的一級時間服務器采用中新創(chuàng)科DNTS-6型，二級時間服務器采用DNTS-3型。

另外，中新創(chuàng)科還提供應用于移動通信、衛(wèi)星通信和數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的時間頻率產(chǎn)品，例如可以作為CDMA鐘源為CDMA基站提供時鐘源可提供19.6608MHZ方波信號，PP2S信號，10M正弦波信號或方波信號。如作為數(shù)字集群的應用可定制信號16.384MHZ，14.4MHZ。并支持再定時功能作為再定時設備使用。

中新創(chuàng)科時間服務器參數(shù)和性能特點：

• 保證Intranet/Internet內(nèi)所有的計算機時間同步

• 支持協(xié)議ARP,UDP,IP,TCP, net, ICMP, SNMP, DHCP, TFTP,NTP,SNTP,Time/UDP
• NTP V4，V3，V2;NTP Server或NTP Client可選擇
• 2個獨立以太網(wǎng)速率10/100M，協(xié)議兼容：Ethernet 2.0/IEEE 802.3
• 一個RS232/RS485口輸出標準時間和位置信號(NMEA 0183)
• 一個RS232口輸入，可作為外部時間源
• 1PPS輸出
• 本地干節(jié)點告警功能
• 12通道GPS接收機，尋星時間小于10秒
• 內(nèi)置高精度時鐘，GPS信號丟失情況下仍可輸出標準時間信號
• 網(wǎng)絡較時精度小于10ms
• 可用于WIN95/98/ME/NT/2000,Unix,Linux
• 提供MD5加密驗證，防止非法獲取時間
• 提供UDP廣播協(xié)議，可接LED顯示屏
• 完善的SNMP網(wǎng)管功能
• 輸入電源 220VAC/50Hz,-48VDC,24VDC,10W

型號：DNTS-8系列