前言

随着网络的普及，许多单位都建了自己的园区网，使用的网络设备和服务器日益增多。这些设备都有自己的时钟，而且是可以调节的。但是无法保证网络中的所有设备和主机的时间是同步的，因为这些时钟每天会产生数秒、甚至数分钟的误差。经过长期运行，时间差会越来越大，这种偏差在单机中影响不太大，但在网络环境下的应用中可能会引发意想不到的问题。如在分布式计算环境中，由于每个主机时间不一致，会造成同一操作在不同主机的记录时间不一致，将导致服务无法正常地进行。随着各种网络应用的不断发展，对时间的要求也越来越高，否则会引发许多的问题。

一、概述
　　在通信领域，“同步”概念是指频率的同步，即网络各个节点的时钟频率和相位同步，其误差应符合相关标准的规定。目前，在通信网中，频率和相位同步问题已经基本解决，而时间的同步还没有得到很好的解决。时间同步是指网络各个节点时钟以及通过网络连接的各个应用界面的时钟的时刻和时间间隔与协调世界时（UTC）同步，最起码在一个局域或城域网络内要和北京时间同步。时间同步网络是保证时间同步的基础，构成时间同步网络可以采取有线方式，也可以采取无线方式。在这里我们主要介绍互联网时间同步技术及产品，也就是通过支持NTP协议的网络时间服务器实现网络时间同步。
　　时间的基本单位是秒，它是国际单位制（SI单位制）的七个基本单位之一。1967年的国际计量大会（CGDM）给出了新的秒定义：“秒是铯133（133Cs）原子在0K温度基态的两个超精细能级之间跃迁所对应辐射的9 192 631 770个周期所持续的时间”，即“原子秒”（TAI）。现在常用的协调世界时实际上是经过闰秒调整的原子秒。
　　目前在国际基准和国家基准层面所使用的主要是铯原子钟。中国计量科学研究院建立的冷原子喷泉铯原子钟其频率复现性为5×10－15，已接近国际先进水平。其实，在应用层面上并不需要国家基准这样高的时间和频率准确度。不同的应用对准确度的要求是不同的，表1列举了一些典型的应用对时间准确度的要求（应用界面时间相对于UTC时间的误差）。

表1：一些典型的应用对时间精度的应用

应用	时间精度要求
用于银行、证券、股票和期货交易的计算机和服务器	1秒
电力线故障诊断	1微秒
交换机及计费系统	1秒
CDMA2000和TD-SCDMA	10毫秒
网管系统	500毫秒
7号信令监测系统	1毫秒

二、网络时间同步技术

目前有多种时间同步技术，每一种技术都各有特点，不同技术的时间同步精度也存在较大的差异，如表2所示：

表2：各种常用的时间同步技术

时间同步技术	准确度	覆盖范围
短波授时	1～10毫秒	全球
长波授时	1毫秒	区域
GPS	5～500纳秒	全球
电话拨号授时	100毫秒	全球
互联网授时（NTP）	1～50毫秒	全球
SDH传输网授时	100纳秒	长途

1、? 长短波授时时间同步技术

利用无线电信号授时已经具有80多年的历史，国际上长波授时主要使用罗兰-C系统，国内发射台设在沿海地区，主要用于军事和导航，尚不民用。

2、? 电话拨号时间同步技术

电话拨号授时（ACTS）使用的设备相对简单，只需电话线、模拟调制解调器、PC及客户端软件即可。目前这种计算机主要用于校准家庭个人计算机时间，同时不具备实时性。

3、? GPS时间同步技术

GPS时间同步技术是当前较成熟并在国际上广泛采用的时间同步技术。目前国际上除了美国的GPS还有前苏联的GLANASS系统和我国的“北斗”系统。GLANASS系统由于经济原因，健康星的数量有限，稳定性和可靠性无法保障。“北斗”系统尚未民用，而且无法做到实时覆盖。目前GPS属于比较成熟可靠的系统。

4、? 互联网时间同步技术

使用互联网同步计算机的时间是十分方便的，目前这种方式在局域网内得到广泛的应用。微软公司已将网络时间协议（NTP）嵌入到Windows XP系统中，只要计算机能联网，就能进行局域网或广域网内的计算机时间校准。标准的NTP协议采用的是RFC 1350标准，简化的网络时间协议（SNTP）采用的是RFC 1769标准。NTP协议包含一个64bit的协调世界时（UTC）时间戳，时间分辨率时200ps，并可以提供1~50ms的时间精度（依赖网络负载）。但实验表明这种技术在洲际间的校准精度只能达到几百毫秒甚至只能达到秒的量级。所以，在庞大的网络中应设立一级和二级时间服务器来解决精度的问题。

另外，还有两个相对简单的、低精度的互联网时间协议：Time协议（RFC868）和Daytime协议（RFC867），可以提供1s校准精度的广域网时间同步。

5、网络时间同步设备参数

?? 5.1 运行条件

5.1.1 环境条件

工作温度：-20⁰C～+70⁰C；

贮存温度：-40⁰C～+85⁰C；

湿度：<95%。

5.1.2 电源

交流供电：220V±20%或110V±20% ， ??47Hz～63Hz ；

直流供电：220V±20%或110V±20%；

装置电源供电自适应。

5.1.3 抗干扰

在雷击过电压、一次回路操作、开关场故障、二次回路操作及其它强干扰作用下，装置不误动作。

装置静电放电干扰试验、电快速瞬变脉冲群干扰试验、高频干扰试验、辐射电磁场干扰试验、阻尼震荡波干扰试验、浪涌（冲击）干扰试验符合标准GB/T17626-1998（电磁兼容 试验和测量技术）和GB/T15153.1-1998（远动设备及系统? 第2部分：工作条件第1篇：电源和电磁兼容），并达到Ⅲ级及以上标准。

5.2 技术参数

5.2.1 GPS/北斗接收天线

GPS接收天线

阻抗：50Ω；

天线灵敏度：≤-163dBW；

工作温度：-45℃～+85℃；?

贮存温度：-50℃～+90℃；

湿度：100%，结露；

体积：φ96mm×126mm。

北斗接收天线

阻抗：50Ω；

增益：40dB±2dB；

噪声系数：1.5dB ；

右旋圆极化，波束宽度：10^o～75^o；

工作温度：-45℃～+85℃；?

贮存温度：-50℃～+90℃；

湿度：100%，结露；

体积：φ103mm×110mm。

5.2.2 GPS/北斗信号接收器

GPS接收器

接收频率：1575.42MHz（L1信号）。

接收灵敏度：捕获〈-160dBW，跟踪〈-163dBW。

同时跟踪：正常状态下可同时跟踪8～12颗GPS卫星；

????????? 装置冷启动时不小于4颗卫星；

?????????? 装置热启动时不小于1颗卫星。

捕获时间：装置冷启动时，〈5min；装置热启动时，〈1min。

内部电池：电池类型：锂电池；

????????? 电池寿命：≮25000h。

5.2.3 时间保持单元守时精度：时间保持单元晶体振荡器选用OCXO，守时精度优于7*10^-9(0.42μS/min)。

5.2.4 功耗：≤15W。

5.2.5 绝缘电阻：≮20MΩ。

5.2.6 平均无故障间隔时间(MTBF)≥70000小时；平均维修时间（MTTR）≤30分，使用寿命≥20年。正常使用条件下无需维护。

5.2.7 输出时间与协调世界时（UTC）时间同步准确度：≤0.1μS。

5.2.8 GPS/北斗信号作为外部时间基准时，时间同步信号技术指标：

1PPS信号：(TTL)准时沿：????????????? 下降沿，下降时间≤10nS；

??? ??????????????????????????????????下降沿的时间准确度≤0.1μS；????

????????????????????????????? 脉冲宽度：200mS；??

IRIG-B（TTL/422）

准时上升沿的时间准确度≤0.1μS。

时间报文：

串行数据通道接口RS-232/RS-422/485:

?? ?信息格式、波特率见后述“6.3.3 串口信号输出卡”说明。

??? 报文发送时间方式：每秒输出、每分输出一次（帧）或应答方式输出可选（出厂时按订货技术协议要求设置，缺省为每秒输出一次）。???

准确度：≤0.2mS。（如需更高精度要求，可做到10μS，订货时须说明。）

NTP协议时间

支持协议：NTP，SNTP，ARP,UDP,TCP,Telent,ICMP,SNMP,DHCP和TFTP；

网络接口：<, FONT face=宋体>10/100M自适应以太网接口，RJ－45；

吞吐量：满足每秒2400次时间请求；

授时记录：保存最新300条；

时间准确度：

每秒NTP请求量	时间标识精度	可处理用户终端请求量
0～1200	1～10ms	48,000
1200～2400	10～100ms	96,000