GPS同步時間服務器(NTP對時器,GPS網絡時鐘同步設備,北斗授時儀)在計算機網絡中的應用

1、引言：

　　隨著網絡的普及，許多單位都建了自己的園區(qū)網，使用的網絡設備和服務器日益增多。這些設備都有自己的時鐘，而且是可以調節(jié)的。但是無法保證網絡中的所有設備和主機的時間是同步的，因為這些時鐘每天會產生數(shù)秒、甚至數(shù)分鐘的誤差。經過長期運行，時間差會越來越大，這種偏差在單機中影響不太大，但在網絡環(huán)境下的應用中可能會引發(fā)意想不到的問題。如在分布式計算環(huán)境中，由于每個主機時間不*，會造成同一操作在不同主機的記錄時間不*，將導致服務無法正常地進行。隨著各種網絡應用的不斷發(fā)展，對時間的要求也越來越高，時間不*會引發(fā)許多問題。上海銳呈電氣有限公司自主研發(fā)生產的GPS同步時間服務器把這些問題解決

2、NTP概述

　　將網絡環(huán)境中的各種設備或主機的時間信息(年月日時分秒)基于UTC(Universal Time Coordinated)時間偏差限定在足夠小的范圍內(如100ms)，這種同步過程叫做時間同步。

　　目前，有兩種重要的時間同步技術，即網絡時間協(xié)議(Network Time Protocol，NTP)和直接連接時間傳輸技術。其中直接連接時間傳輸技術，需要所有客戶端直接連接到標準時間源，不實用。NTP適用于網絡環(huán)境下，可以在一個無序的網絡環(huán)境下提供準確和健壯的時間服務，方便實用。這里我們只討論基于NTP原理的時間同步技術和應用。

3、NTP工作原理和應用

3.1、NTP協(xié)議概述

　　NTP早由美國Delaware大學的設計實現(xiàn)的，由時間協(xié)議、ICMP時間戳消息及IP時間戳選項發(fā)展而來。NTP用于將計算機客戶或服務器的時間同步到另一服務器或參考時鐘源。它使用UTC作為時間標準，是基于無連接的IP 協(xié)議和UDP協(xié)議的應用層協(xié)議，使用層次式時間分布模型，所能取得的準確度依賴于本地時鐘硬件的準確度和對設備及進程延遲的嚴格控制。在配置時，NTP可以利用冗余服務器和多條網絡路徑來獲得時間的高準確性和高可靠性。實際應用中，又有確保秒級精度的簡單的網絡時間協(xié)議(Simple Network Time Protocol，SNTP)。

3.2、NTP的工作原理

　　影響NTP 協(xié)議精確度關鍵的原因在于由網絡延遲的隨機性而引起的時鐘延遲計算的不準確。由于延遲不準確，所以無法依靠從時間服務器到客戶機的單邊傳輸來傳遞準確的時間信息。為了解決這個問題，在NTP協(xié)議中使用時間服務器和客戶機之間的雙向信息交換和時間戳(timestamp)的概念。

　  真實的時鐘偏差值是以測量所得的偏差值為中心的，而其可能的變化范圍則等長于測量所得的延遲。每一條NTP消息都包含新的3個時間戳，第4個時間戳則由消息的到達時刻確定。因此，服務器和客戶機都可以單獨確定時間偏移。這種對稱的連續(xù)采樣的時間傳輸方法的優(yōu)點是對發(fā)送和接受的消息的順序沒有要求，因此不需要可靠的傳輸途徑。很顯然，準確度將取決于發(fā)送和接受路徑的統(tǒng)計特性。

銳呈GPS同步時間服務器的特點

1.時間精度高，達20nS。

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

3.雙CPU同時工作，32位CPU雙核處理器，性能提高。

4. GPS同步時間服務器支持單星授時模式，適用于收星效果不佳的情況（訂貨時須說明），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，支持單GPS、單北斗、雙GPS、雙北斗、 GPS/北斗聯(lián)合授時多種授時方式，并可通過串口、面板菜單等途徑修改授時方式。

6.應用GPS授時技術/北斗二代授時技術/B碼解碼接收技術/NTP輸入/高穩(wěn)晶體振蕩器守時技術授時，實現(xiàn)多基準冗余授時，能夠智能判別GPS信號、北斗信號、外部B碼、NTP輸入時間基準信號的穩(wěn)定性和優(yōu)劣，并提供多種時間基準配置方法。

7.可同時為幾十萬臺客戶端、服務器、工作站提供時間服務。

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、DVR、NVR、智能控制器等網絡設備。

9.嵌入式系統(tǒng)，無硬盤和風扇設計，防震設計，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

10.機箱經防磁處理，抗干擾能力強。

11.高品質的工業(yè)級元件，高水準的電氣設計，高密度集成的電路結構，使裝置擁有電氣隔離和電磁屏蔽表現(xiàn)，整機無可調節(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、寬范圍開關電源，工作穩(wěn)定可靠，裝置電源供電自適應。（按訂貨技術協(xié)議配置，缺省為單電源。）

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

14.GPS同步時間服務器裝置具有自復位能力，在因干擾造成裝置程序出錯時，能自動恢復正常工作。

　  規(guī)范的生產工藝,嚴格的產品質量控制,確保銳呈公司出品的每臺設備滿足高精度和高穩(wěn)定度。