GPS時(shí)間服務(wù)器在局域網(wǎng)時(shí)間同步中的應(yīng)用

在通信領(lǐng)域，“同步”概念是指頻率的同步，即網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘頻率和相位同步，其誤差應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)間的同步還沒有得到很好的解決。時(shí)間同步是指網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘以及通過網(wǎng)絡(luò)連接的各個(gè)應(yīng)用界面的時(shí)鐘的時(shí)刻和時(shí)間間隔與協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC)同步，最起碼在一個(gè)局域或城域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)要和北京時(shí)間同步。時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)是保證時(shí)間同步的基礎(chǔ)，構(gòu)成時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)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(shí)間同步技術(shù)及產(chǎn)品，也就是通過支持NTP協(xié)議的GPS時(shí)間服務(wù)器(上海銳呈K系列)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步。
　　
時(shí)間的基本單位是秒，它是國際單位制(SI單位制)的七個(gè)基本單位之一。1967年的國際計(jì)量大會(huì)(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(gè)超精細(xì)能級之間躍遷所對應(yīng)輻射的9 192 631 770個(gè)周期所持續(xù)的時(shí)間，即“原子秒”(TAI)?，F(xiàn)在常用的協(xié)調(diào)世界時(shí)實(shí)際上是經(jīng)過閏秒調(diào)整的原子秒。
　　
目前在國際基準(zhǔn)和國家基準(zhǔn)層面所使用的主要是銫原子鐘。中國計(jì)量科學(xué)研究院建立的冷原子噴泉銫原子鐘其頻率復(fù)現(xiàn)性為5¡10－15，已接近國際先進(jìn)水平。其實(shí)，在應(yīng)用層面上并不需要國家基準(zhǔn)這樣高的時(shí)間和頻率準(zhǔn)確度。不同的應(yīng)用對準(zhǔn)確度的要求是不同的。

目前有多種時(shí)間同步技術(shù)，每一種技術(shù)都各有特點(diǎn)，不同技術(shù)的時(shí)間同步精度也存在較大的差異。

長短波授時(shí)時(shí)間同步技術(shù)

利用無線電信號授時(shí)已經(jīng)具有80多年的歷史，國際上長波授時(shí)主要使用羅蘭-C系統(tǒng)，國內(nèi)發(fā)射臺(tái)設(shè)在沿海地區(qū)，主要用于軍事和導(dǎo)航，尚不民用。

電話撥號時(shí)間同步技術(shù)

電話撥號授時(shí)(ACTS)使用的設(shè)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(jì)算機(jī)主要用于校準(zhǔn)家庭個(gè)人計(jì)算機(jī)時(shí)間，同時(shí)不具備實(shí)時(shí)性。

GPS時(shí)間同步技術(shù)

GPS時(shí)間同步技術(shù)是當(dāng)前較成熟并在國際上廣泛采用的時(shí)間同步技術(shù)。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(jì)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(shí)間同步技術(shù)

使用互聯(lián)網(wǎng)同步計(jì)算機(jī)的時(shí)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(yīng)用。微軟公司已將網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(NTP)嵌入到Windows XP系統(tǒng)中，只要計(jì)算機(jī)能聯(lián)網(wǎng)，就能進(jìn)行局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)時(shí)間校準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的NTP協(xié)議采用的是RFC 1305標(biāo)準(zhǔn)，簡化的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(SNTP)采用的是RFC 1769標(biāo)準(zhǔn)。NTP協(xié)議包含一個(gè)64bit的協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC)時(shí)間戳，時(shí)間分辨率時(shí)200ps，并可以提供1~50ms的時(shí)間精度(依賴網(wǎng)絡(luò)負(fù)載)。但實(shí)驗(yàn)表明這種技術(shù)在洲際間的校準(zhǔn)精度只能達(dá)到幾百毫秒甚至只能達(dá)到秒的量級。所以，在龐大的網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)設(shè)立一級和二級時(shí)間服務(wù)器來解決精度的問題。

另外，還有兩個(gè)相對簡單的、低精度的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)間協(xié)議：Time協(xié)議(RFC868)和Daytime協(xié)議(RFC867)，可以提供1s校準(zhǔn)精度的廣域網(wǎng)時(shí)間同步。