前言

    近幾年來，隨著計算機自動化系統(tǒng)水平的提高，在各大計算機監(jiān)控系統(tǒng)、微機保護裝置、微機故障錄波裝置以及各類數(shù)據(jù)管理機得到了廣泛的應用，而這些自動裝置的配合工作需要有一個統(tǒng)一的時間。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，既可實現(xiàn)全站各系統(tǒng)在統(tǒng)一時間基準下的運行監(jiān)控和事故后故障分析，也可以通過各保護動作、開關分合的先后順序及準確時間來分析事故的原因及過程，方便對運行中出現(xiàn)的各種事件的分析和追溯，提高了系統(tǒng)的自動化水平。

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)調世界時（UTC）同步，*起碼在一個局域或城域網(wǎng)絡內要和北京時間同步。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NTP服務器實現(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)調世界時實際上是經(jīng)過閏秒調整的原子秒。 

    　　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，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、網(wǎng)絡時間同步技術

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)，國內發(fā)射臺設在沿海地區(qū)，主要用于軍事和導航，尚不民用。

    2、  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、模擬調制解調器、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。

    3、  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)也已開始推廣民用。

    4、  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、NTP服務器

   上海銳呈電氣有限公司生產(chǎn)的NTP服務器是GPS時間同步技術和互聯(lián)網(wǎng)時間同步技術的結合。采用19英寸1U機架式設計，內置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)內成百上千的計算機、路由器等提供時間校準。下圖為NTP服務器的應用方案：

    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NTP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NTP服務器就能解決這一問題，但是如果網(wǎng)絡條件較好的情況下，這種誤差NTP協(xié)議時可以自動補償過來的。