上海GPS網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘(NTP對(duì)時(shí)器,GPS網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步設(shè)備,北斗授時(shí)儀)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

1、引言：

　　隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，許多單位都建了自己的園區(qū)網(wǎng)，使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器日益增多。這些設(shè)備都有自己的時(shí)鐘，而且是可以調(diào)節(jié)的。但是無(wú)法保證網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備和主機(jī)的時(shí)間是同步的，因?yàn)檫@些時(shí)鐘每天會(huì)產(chǎn)生數(shù)秒、甚至數(shù)分鐘的誤差。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，時(shí)間差會(huì)越來(lái)越大，這種偏差在單機(jī)中影響不太大，但在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用中可能會(huì)引發(fā)意想不到的問(wèn)題。如在分布式計(jì)算環(huán)境中，由于每個(gè)主機(jī)時(shí)間不*，會(huì)造成同一操作在不同主機(jī)的記錄時(shí)間不*，將導(dǎo)致服務(wù)無(wú)法正常地進(jìn)行。隨著各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷發(fā)展，對(duì)時(shí)間的要求也越來(lái)越高，時(shí)間不*會(huì)引發(fā)許多問(wèn)題。上海銳呈電氣有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的上海GPS網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘把這些問(wèn)題解決。

2、NTP概述

　　將網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的各種設(shè)備或主機(jī)的時(shí)間信息(年月日時(shí)分秒)基于UTC(Universal Time Coordinated)時(shí)間偏差限定在足夠小的范圍內(nèi)(如100ms)，這種同步過(guò)程叫做時(shí)間同步。

　　目前，有兩種重要的時(shí)間同步技術(shù)，即網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(Network Time Protocol，NTP)和直接連接時(shí)間傳輸技術(shù)。其中直接連接時(shí)間傳輸技術(shù)，需要客戶(hù)端直接連接到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源，不實(shí)用。NTP適用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，可以在一個(gè)無(wú)序的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下提供準(zhǔn)確和健壯的時(shí)間服務(wù)，方便實(shí)用。這里我們只討論基于NTP原理的時(shí)間同步技術(shù)和應(yīng)用。

3、NTP工作原理和應(yīng)用

3.1、NTP協(xié)議概述

　　NTP早由Delaware大學(xué)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，由時(shí)間協(xié)議、ICMP時(shí)間戳消息及IP時(shí)間戳選項(xiàng)發(fā)展而來(lái)。NTP用于將計(jì)算機(jī)客戶(hù)或服務(wù)器的時(shí)間同步到另一服務(wù)器或參考時(shí)鐘源。它使用UTC作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，是基于無(wú)連接的IP 協(xié)議和UDP協(xié)議的應(yīng)用層協(xié)議，使用層次式時(shí)間分布模型，所能取得的準(zhǔn)確度依賴(lài)于本地時(shí)鐘硬件的準(zhǔn)確度和對(duì)設(shè)備及進(jìn)程延遲的嚴(yán)格控制。在配置時(shí)，NTP可以利用冗余服務(wù)器和多條網(wǎng)絡(luò)路徑來(lái)獲得時(shí)間的高準(zhǔn)確性和高可靠性。實(shí)際應(yīng)用中，又有確保秒級(jí)精度的簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(Simple Network Time Protocol，SNTP)。

3.2、NTP的工作原理

　　影響NTP 協(xié)議準(zhǔn)確度關(guān)鍵的原因在于由網(wǎng)絡(luò)延遲的隨機(jī)性而引起的時(shí)鐘延遲計(jì)算的不準(zhǔn)確。由于延遲不準(zhǔn)確，所以無(wú)法依靠從時(shí)間服務(wù)器到客戶(hù)機(jī)的單邊傳輸來(lái)傳遞準(zhǔn)確的時(shí)間信息。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在NTP協(xié)議中使用時(shí)間服務(wù)器和客戶(hù)機(jī)之間的雙向信息交換和時(shí)間戳(timestamp)的概念。

　  真實(shí)的時(shí)鐘偏差值是以測(cè)量所得的偏差值為中心的，而其可能的變化范圍則等長(zhǎng)于測(cè)量所得的延遲。每一條NTP消息都包含新的3個(gè)時(shí)間戳，第4個(gè)時(shí)間戳則由消息的到達(dá)時(shí)刻確定。因此，服務(wù)器和客戶(hù)機(jī)都可以單獨(dú)確定時(shí)間偏移。這種對(duì)稱(chēng)的連續(xù)采樣的時(shí)間傳輸方法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)發(fā)送和接受的消息的順序沒(méi)有要求，因此不需要可靠的傳輸途徑。很顯然，準(zhǔn)確度將取決于發(fā)送和接受路徑的統(tǒng)計(jì)特性。

銳呈上海GPS網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘的特點(diǎn)

1.時(shí)間精度高，達(dá)20nS。

2.守時(shí)精度高。裝置內(nèi)部守時(shí)單元采用了的時(shí)間頻率測(cè)控技術(shù)與智能馴服算法，晶體選用高精度恒溫晶體振蕩器，使裝置守時(shí)準(zhǔn)確度優(yōu)于7*10-9(0.42μS/分鐘)，即在外部時(shí)間基準(zhǔn)異常的情況下，每天時(shí)鐘自走時(shí)誤差不超過(guò)0.6毫秒。如選配銣原子鐘，30年自走時(shí)誤差不會(huì)超過(guò)3毫秒。

3.雙CPU同時(shí)工作，32位CPU雙核處理器，性能提高。

4. 上海GPS網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘支持單星授時(shí)模式，適用于收星效果不佳的情況（訂貨時(shí)須說(shuō)明），有屋頂和貼窗天線可供選擇。

5.采用GPS/BD2雙系統(tǒng)精密授時(shí)，支持單GPS、單北斗、雙GPS、雙北斗、 GPS/北斗聯(lián)合授時(shí)多種授時(shí)方式，并可通過(guò)串口、面板菜單等途徑修改授時(shí)方式。

6.應(yīng)用GPS授時(shí)技術(shù)/北斗二代授時(shí)技術(shù)/B碼解碼接收技術(shù)/NTP輸入/高穩(wěn)晶體振蕩器守時(shí)技術(shù)授時(shí)，實(shí)現(xiàn)多基準(zhǔn)冗余授時(shí)，能夠智能判別GPS信號(hào)、北斗信號(hào)、外部B碼、NTP輸入時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)的穩(wěn)定性和優(yōu)劣，并提供多種時(shí)間基準(zhǔn)配置方法。

7.可同時(shí)為幾十萬(wàn)臺(tái)客戶(hù)端、服務(wù)器、工作站提供時(shí)間服務(wù)。

8.支持32/64位WINDOWS9X/NT/XP/2000/2003/2008/2012/WINDOWS7、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)、DVR、NVR、智能控制器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

9.嵌入式系統(tǒng)，無(wú)硬盤(pán)和風(fēng)扇設(shè)計(jì)，防震設(shè)計(jì)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

10.機(jī)箱經(jīng)防磁處理，抗干擾能力強(qiáng)。

11.高品質(zhì)的工業(yè)級(jí)元件，高水準(zhǔn)的電氣設(shè)計(jì)，高密度集成的電路結(jié)構(gòu)，使裝置擁有電氣隔離和電磁屏蔽表現(xiàn)，整機(jī)無(wú)可調(diào)節(jié)器件，提高了裝置抗干擾性能與可靠性保障。

12.采用雙電源冗余供電，并選用高性能、寬范圍開(kāi)關(guān)電源，工作穩(wěn)定可靠，裝置電源供電自適應(yīng)。（按訂貨技術(shù)協(xié)議配置，缺省為單電源。）

13.GPS/北斗接收天線重點(diǎn)考慮了防雷設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、抗干擾設(shè)計(jì)， 信號(hào)接收可靠性高，不受地域條件和環(huán)境的限制。

14.上海GPS網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘裝置具有自復(fù)位能力，在因干擾造成裝置程序出錯(cuò)時(shí)，能自動(dòng)恢復(fù)正常工作。