GPS時間服務器在局域網(wǎng)時間同步中的應用

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，最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GPS時間服務器(上海銳呈K系列)實現(xiàn)網(wǎng)絡時間同步。
　　
時間的基本單位是秒，它是國際單位制(SI單位制)的七個基本單位之一。1967年的國際計量大會(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(diào)世界時實際上是經(jīng)過閏秒調(diào)整的原子秒。
　　
目前在國際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，已接近國際先進水平。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。

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。

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，國際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。

電話撥號時間同步技術

電話撥號授時(ACTS)使用的設備相對簡單，只需電話線、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。

GPS時間同步技術

GPS時間同步技術是當前較成熟并在國際上廣泛采用的時間同步技術。目前國際上除了美國的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?！氨倍贰毕到y(tǒng)正在健康快速的發(fā)展中。所以，目前GPS、北斗屬于比較成熟可靠的系統(tǒng)。

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 1305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。