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    NTP校时服务器(NTP校时器)资料详解
    NTP校时服务器(NTP校时器)资料详解
    NTP网络时间同步
    摘 要:首先对时间同步进行了背景介绍,然后讨论了不同的时间同步网络技术,最后指出了建立全球或区域时间同步网存在的问题。
      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,最起码在全国范围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。
      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年以前,秒定义均建立在地球的自转和公转基础之上。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)。目前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。铯原子钟已从70年代的磁选态铯原子钟发展到后来的光抽运铯原子钟以及近期的冷原子喷泉铯原子钟,原子秒的不确定度已经提高到2×10-15。中国计量科学研究院建立的冷原子喷泉铯原子钟于2003年底通过了专家鉴定,其频率复现性为5×10-15,已接近国际先进水平。目前商用的小铯钟的频率复现性已达到或优于5×10-13的水平。
      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(这里所谈的时间准确度是应用界面时间相对于协调世界时的误差)。
      1988年,ITU-R的前身国际无线电咨询委员会(CCIR)明确提出产业界需要在全世界范围内准确度优于1 μs的时间传输技术。但是,真正在工作层面上实现这样的时间准确度并不是一件容易的事情,至少在目前还没有很好地解决。
      二、时间同步网络技术
      目前有若干种时间同步技术,每一种技术都各有特色,不同技术的时间同步准确度也有较大差异,如表2所示。
      
      1.GPS时间同步技术
      GPS时间同步技术是当前比较成熟并在国际上广泛使用的时间同步技术。但是,该技术存在三个问题:第一,GPS系统受美国军方控制,其P码仅对美国军方和授权用户开放。民用C/A码的时间同步精度比P码低两个数量级,而且其安全性没有保障;第二,GPS信号通过无线方式传输,易受外界干扰;第三,GPS接收机的时刻信号是通过标准接口(如RS-232接口)输出的,很多网上在用设备(如交换机)并没有这种专用接口。与GPS技术类似的还有前苏联的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,欧洲实施的“伽里略”计划将成为GPS的替代或备用系统。
      2. 短波授时和长波授时时间同步技术
      利用无线电发播信号授时已有至少80年的历史,其覆盖范围广,接收和发送设备相对简单,价格相对低廉。与互联网授时技术相比,该技术最大的优点是可以实时地校准本地时钟。一般这种接收设备都具有IEEE-488、RS-232等标准接口,以便于连接。目前国内只有中科院陕西天文台使用短波信号授时。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,主要用于军用和导航,尚不适合民用。
      3.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,只需要电话线、模拟调制解调器、普通的个人计算机和简单的用户端软件即可。同时,ACTS还提供反馈技术,它可以部分地抵消电话线的传输时延。目前这种技术主要用于校准个人计算机时间,若想用来校准其他本地设备时钟还需要进一步开发设备的接口硬件以及相应的软件。电话拨号授时不具备实时性,通常是免费的,用户端软件也可以通过互联网免费下载。在国内,中国计量科学研究院和中科院陕西天文台都提供这种授时服务。
      4.互联网时间同步技术
      使用互联网同步个人计算机的时间是十分方便的,目前国内外都免费提供这种服务。微软公司已将网络时间协议(NTP)嵌入到Windows xp操作系统中,只要计算机能联到互联网,就能进行远程计算机时钟校准。标准的NTP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64 bit的协调世界时时间戳,时间分辨率是200 ps,并可以提供1~50 ms的时间校准精度。NTP也可以估算往返路由的时延差,以减小时延差所引起的误差。但实验表明这种技术在洲际间的时间校准精度只能达到几百毫秒,甚至只能达到秒的量级。其准确度和NTP服务器与用户间的距离有关,一般在国内或区域内可以获得1~50 ms的时间校准精度。目前国际上有几百台一级时间服务器提供这种时间同步服务,其中以美国国家标准技术研究院(NIST)的性能最好。
      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(RFC 868)和Daytime协议(RFC 867),可以提供1s校准精度的广域网时间同步。
      5.SDH网络时间同步技术
      早在10年前,国际上刚开始大规模建设SDH 或SONET网络时,人们就提出利用SDH 或SONET网络传送高精度时间编码信号。ITU-R S7组随后正式立项研究,美国、欧洲、日本等国家和地区也进行了大量相关的研究。这种技术的主要原理是把与铯钟同步的时间编码信号嵌入到SDH 或SONET STM-N的复用段开销(MSOH)的空闲字节,信息长度为5bit,其帧结构符合ITU-T G.708建议。因此,只要不阻断MSOH信息,就可以实现长距离传输。该信息可以通过再生段,但是不能通过复用段。用SDH的STM-N信号传送时间频率信息的优点是对抖动的过滤能力强,不受支路指针调整的影响,因此,可以在STM-N端口之间实现时间信息的透明传输。
      利用SDH网络传送标准时间的方法有单向法、双向法和共视法。图1是共视法的原理图。共视法是将各节点的时钟同时和标准时钟进行比较,节点时钟之间的时刻值误差通过随后的数据交换进行比较和修正。
      STM-N传输时钟信号具备稳定性和复现性,其中,2 000 km的时间传送准确度小于100 ns,50 km的时间传送准确度是10~50ps。但是,它的弱点是不能得到广泛应用。
      如何在2.048 Mbit/s端口实现时间信息传输需要进一步的研究,关键要克服复用和解复用过程中指针调整对时间信息的影响。指针调整是以单个字节为单位,一次调整会对支路信号产生8UI的相位跃变,这样的支路信号在通过解同步电路后便会产生相位过渡过程,因而产生了支路单元输出抖动。随着SDH技术的逐步完善,可以采用自适应比特泄漏技术,使由指针调整产生的输出相位抖动得到较大程度的抑制。
      目前,信息产业部电信研究院承担并完成的国家科技部项目“利用SDH网络传递标准时间信号”已经在实验室里实现了E1接口(2.048 Mbit/s)标准时间同步信号传输。其原理是把与协调世界时同步的时间编码嵌入2.048 Mbit/s支路信号勤务开销字节或某个固定的业务时隙,同时利用锁相环和软件滤波器滤除抖动,其时间同步的准确度优于5 μs。这样的准确度已经可以为交换机、移动基站控制器等诸多设备或应用提供时间同步服务。进一步的实验和改进有望提高同步精度。图2是利用E1电路双向法进行标准时间传送实验的原理图。
      假设A、B之间的2.048 Mbit/s数据流中有空闲时隙TSx,来自B的数据流通过从节点时,在空闲时隙x中写入时间同步请求信息,然后经由SDH网络传送至时间同步主节点,主节点提取时隙x中的时间同步请求,经过处理后经反方向的时隙x回送到从节点,从节点获得时间同步所需的必要信息,完成一次请求/应答过程。
      三、建立全球或区域时间同步网存在的问题
      主要的问题是用户端设备(如交换机、基站控制器等)没有合适的接口电路,致使用户和GPS接收机、无线电授时接收机、NTP协议等无法相连。目前,已有一些制造商和运营商在研究交换机的接口电路,但由于交换机的制式繁多,进一步的改造尚须时日,而且对在用设备进行改造的成本也非常高。
      时间同步网络的标准化也是急需解决的问题,它和现有的同步网标准一样包括网络的技术指标、设备的技术指标以及接口的技术指标等。
      基于计算机和工作站的时间同步在技术上已经没有太大问题,如计费的后台处理系统、网管系统等,可以通过互联网的NTP方式进行时间同步,值得注意的是网络的安全性问题,适当的软件升级必不可少。

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  • NTP校时器(NTP网络校时器-NTP校时系统) NTP校时器(NTP网络校时器-NTP校时系统) 技术交流-岳峰-15901092122;qq-522508213; 近几年来,随着变电站自动化水平的提高,在综自变电站中计算机监控系统、微机保护...

    NTP校时器(NTP网络校时器-NTP校时系统)

    NTP校时器(NTP网络校时器-NTP校时系统)

    技术交流-岳峰-15901092122;qq-522508213;

    近几年来,随着变电站自动化水平的提高,在综自变电站中计算机监控系统、微机保护装置、微机故障录波装置以及各类数据管理机得到了广泛的应用,而这些自动装置的配合工作需要有一个精确统一的时间。当电力系统发生故障时,既可实现全站各系统在统一时间基准下的运行监控和事故后故障分析,也可以通过各保护动作、开关分合的先后顺序及准确时间来分析事故的原因及过程。随着电网的日益复杂、装机容量的提高和电网的扩大,提供标准时间的时钟基准成为电厂、变电站乃至整个电力系统的迫切需要,时钟的统一是保证电力系统安全运行,提高运行水平的一个重要措施,是综自变电站自动化系统的最基本要求之一。

    一、GPS时钟卫星同步系统的优越性

      变电站采用不同厂家的计算机监控系统、自动化及线路微机保护装置、故障录波装置、电能量计费系统、SCADA系统等,变电站时间同步形式主要有以下几种:

      (1)各设备提供商采用各自独立的时钟,而各时钟因产品质量的差异,在对时精度上都有一定的偏差,从而使全厂各系统不能在统一时间基准的基础上进行数据分析与比较,给事后正确的故障分析判断带来很大隐患。

      (2)通过主站对时方式实现对时,调度中心主站通过通信通道下发对时命令同步系统内各个电站的时钟,这种方式需要专用的通信通道,由于从调度中心到达各个变电站的距离不一样,通信延时也不一样,因此只能保证系统时钟在100毫秒级误差的水平。

      (3)采用一台小型GPS接收机,提供多个RS232端口,用串口电缆逐一连接到各个计算机,实现时间同步。但事实上这种同步方式也存在缺点,使用的电缆长度不能过长;服务器的反应速度、客户机的延迟都直接影响对时精度。而且各站往往有不同的装置需要接收时钟同步信号,接口不一,如RS-232/422/485串行口、脉冲、IRIG-B码、DCF77格式接口等;装置的数量也不等,造成GPS装置的某些类型接口数量不够或缺少某种类型的接口,需要增加一台甚至数台GPS接收机,而这往往受到资金不足或没有安装位置等限制。

    (4)用GPS卫星时钟同步系统对时。GPS(全球定位系统Global Positioning System),美国军方建立的全球卫星导航定位系统,由专门的接收器接收卫星发射的信号,可以获得位置、时间和其它相关信息。GPS系统每秒发送一次信号,其时间精度在1μs以内,在任何时刻、在全球任何位置均能可靠接收到信号,卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息,GPS发送的时间信息包含年、月、日、时、分、秒以及IPPS(标准秒)信号,因而具有很高的频率精度(可达l0-12量级)和时间精度。在综自变电站中采用GPS卫星同步时钟系统有着明显的优势,可以实现全站各系统在统一GPS时间基准下的运行监控和事故后的故障分析。变电站的各种自动化设备(如故障录波器、微机保护装置、监控系统等),根据GPS提供的精确时钟同步信号,统一变电站、调度中心的时间基准,在电力系统发生故障后,提高了SOE的时间准确性,大大提高了电力系统的安全稳定性,为分析故障的情况及断路器动作的先后顺序提供有力的证据,为电网安全稳定监视和控制系统创造了良好的技术条件。

    转载于:https://www.cnblogs.com/yfcs999/archive/2012/11/09/sssntp.html

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  • ntp校时

    千次阅读 2012-10-30 22:05:50
    NTP   嵌入式ntp模块 Network Time Protocol(NTP)是用来使计算机时间同步化的一种协议,它可以使计算机对其服务器或时钟源(如石英钟,GPS等等)做同步化,它可以提供高精准度的时间校正(LAN上...
    
    

    NTP

    嵌入式ntp模块  
    嵌入式ntp模块

    Network Time Protocol(NTP)是用来使计算机时间同步化的一种协议,它可以使计算机对其服务器时钟源(如石英钟,GPS等等)做同步化,它可以提供高精准度的时间校正(LAN上与标准间差小于1毫秒,WAN上几十毫秒),且可介由加密确认的方式来防止恶毒的协议攻击。

    编辑本段原理

      NTP提供准确时间,首先要有准确的时间来源,这一时间应该是国际标准时间UTC。 NTP获得UTC的时间来源可以是原子钟、天文台、卫星,也可以从Internet上获取。这样就有了准确而 可靠的时间源。时间按NTP服务器的等级传播。按照离外部UTC 源的远近将所有服务器归入不同的Stratum(层)中。Stratum-1在顶层,有外部UTC接入,而Stratum-2则从Stratum-1获取时间,Stratum-3从Stratum-2获取时间,以此类推,但Stratum层的总数限制在15以内。所有这些服务器在逻辑上形成阶梯式的架构相互连接,而Stratum-1的时间服务器是整个系统的基础。
      计算机主机一般同多个时间服务器连接, 利用统计学的算法过滤来自不同服务器的时间,以选择最佳的路径和来源来校正主机时间。即使主机在长时间无法与某一时间服务器相联系的情况下,NTP服务依然有效运转。
      为防止对时间服务器的恶意破坏,NTP使用了识别(Authentication)机制,检查来对时的信息是否是真正来自所宣称的服务器并检查资料的返回路径,以提供对抗干扰的保护机制。

    编辑本段发展

      网络时间协议(NTP)的首次实现记载在Internet Engineering Note之中,其精确度为数百毫秒。稍后出现了首个时间协议的规范,即RFC-778,它被命名为DCNET互联网时间服务,而它提供这种服务还是借助于Internet control Message Protocol (ICMP),即互联网控制消息协议中的时间戳和时间戳应答消息作为NTP。 名称的首次出现是在RFC-958之中,该版本也被称为NTP v0,其目的是为ARPA网提供时间同步。它己完全脱离ICMP,是作为独立的协议以完成更高要求的时间
      同步,它对于如本地时钟的误差估算和精密度等基本运算、参考时钟的特性、网络上的分组数据包及其消息格式进行了描述。但是不对任何频率误差进行补偿,也没有规定滤波和同步的算法。
      美国特拉华大学(University of Delaware)的David L .Mills主持了由美国国防部高级研究计划局DARPA、美国国家科学基金NSF和美国海军水面武器中心NSWC资助的网络时间同步项目,成功的开发出了NTP协议的第1, 2, 3版。
      NTP version 1 出现于1988年6月,在RFC-1059中描述了首个完整的NTP的规范和相关算法。这个版本已经采用了client/server模式以及对称操作,但是它不支持授权鉴别和NTP的控制消息。
      1989年9月推出了取代RFC-958和RFC-1059的NTP v2版本即RFC-1119。
      几乎同时,DEC公司也推出了一个时间同步协议,数字时间同步服务DTSS(Digital Time Synchronization Service).在1992 年3月,NTP v3版本RFC-1305问世,该版本总结和综合了NTP先前版本和DTSS,正式引入了校正原则,并改进了时钟选择和时钟滤波的算法,而且还引入了时间消息发送的广播模式,这个版本取代了NTP的先前版本。NTP v 3 发布后,一直在不断地进行改进,NTP实现的一个重要功能是对计算机操作系统的时钟调整。在NTP v3研究和推出的同时,有关在操作系统核心中改进时间保持功能的研究也在并行地进行。1994年推出了RFC-1589,名为A KernelModel for Precision Time keening,即精密时01保持的核心模式,这个实现可以把计算机操作系统的时间精确度保持在微秒数量级。几乎同时,改进建议。对本地时钟调整算法,通信模式,新的时钟驱动器,又提出了NTP v4
      适配规则等方面的改进描述了具体方向。
      截止到2010年6月,最新的NTP版本是第4版(NTPv4),其标准化文档为 RFC 5905,它继承自RFC 1305所描述的NTP v3。网络时间同步技术也将向更高精度、更强的兼容性和多平台的适应性方向发展。网络时间协议NTP是用于互联网中时间同步的标准之一,它的用途是把计算机的时钟同步到世界协调时UTC,其精度在局域网内可达0.lms,在Internet上绝大多数的地方其精度可以达到1- 50ms .
      值得提一下的是,简单的NTP(SNTP)version4已经在RFC2030描述了。
      主要NTP产品供应商:GlobalTime & Symmetricom
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    关键词:ntp校时服务器调试心得
    本文主要以NTP校时服务器的使用进行说明,对设备在具体项目操作使用中的遇到的问题和解决方案做了简单的剖析。
    NTP校时服务器是以校正时间功能存在的一款标准时间服务器,在市场中的因其标准协议NTP标准符合大多数包括计算机,摄像机,监控,工控机等设备的时间校正协议,使得其在目前时间同步的市场中占据了相当大的比例。
    对于NTP校时服务器的使用,首先需要核对设备参数功能,根据其功能参数确认其安装配置和线缆的链路方式,明确操作步骤。以时间源为第一功能核对点,其NTP校时服务器的时间参考源来自哪里,主要分卫星时间,上级时间参考,手动设置时间三种方式。
    对于NTP校时服务器提到的三种时间参考源对接方式,首先说一下手动设置时间,一般指通过计算机的串口发送指令或者通过其他方式修改时间,其根据设备功能连接相对应的设置接口,按照说明进行操作即可。通过上级时间参考,一般是指在同步时间的系统中已经有主时钟设备或上级时间源设备,NTP服务器可通过接收上级设备发出的授时信号获取标准的时间源信号,如IRIG-B码,PTP等多种不同时间源,根据其线缆连接方式,进行相关链路配置连接,获取标准的时间源信号。
    这里重点说一下NTP校时服务器关于卫星时间源的使用,关于以卫星时间为参考标准的,对于这种类型的授时,往往会有卫星天线架设到问题。NTP校时服务器在长期使用的过程中往往使用的是蘑菇头天线,在特殊情况下,比如研究院测试,军队部队的使用中可能会用到像吸盘式,军用绿色,辣椒头等其他规格的天线,这里不做过多说明,我们主要讲一下最常用的蘑菇头天线。
    对于蘑菇头天线的安装,首先得确定天线的长度和引线方式,在标准规格下,我们配置的天线通常以30米为主,符合大多数用户的使用需求,通常也会有超过这个长度的比如50,米,80米,100米等规格的长度,这个属于售前的确定内容,对于使用过程中的安装往往是因为接收卫星信号强度增益等的影响,对线缆的设计,安装支架等有细微的区别。在这里对天线设计我们主要是需要讲一下天线的安装问题,对于50米以内的线因蘑菇头设计的问题,需要从室外向室内安装,因其蘑菇头部分与线缆的连接方式;而对于50米以上的线缆,则根据项目情况可进行自由选择。

    NTP校时服务器在线缆安装,设备调试之前,建议用户在收到设备之后,先通电,同时连接卫星天线,先检查设备的收星,开机状态等是否正常,再进行线缆安装,配置等问题。
    在对NTP校时服务器的时间源进行了相关说明之后,我们需要确定其输出信号,一般是指NTP信号,通常为标准的RJ45接口,对其进行配置时,只需要登录NTP校时服务器初始的IP地址登入系统内,对设备进行IP地址和网关的修改。在修改之前,需保证修改NTP地址的计算机设备,保持与NTP校时服务器在一个网段内。
    我公司NTP校时服务器为标准的NTP协议,满足NTP协议设备及子集中的协议的时间同步问题,支持NTP协议要求中的所有安全协议,加密保护,防火墙等功能要求。我公司所有设备在出厂设置为满足用户的快速便携使用,已对系统功能进行设定,用户再拿到设备后,只需要修改IP地址和网关,点击保存&应用,其他项不需要做过多修改。
    NTP校时服务器在对其他设备进行同步时,只需要在Internet时间区域或者时间设置区域,获取NTP校时服务器的IP地址就可以实现与NTP校时服务器的时间同步。有时候我们可能会遇到客户出现时间同步出错的问题,一般可能是因为Wintime未启动,注册表未修改,时区设置问题等,根据问题进行逐个排除即可解决问题、
    以上是我们对NTP校时服务器使用中一些问题的说明,对于更多售前或售后方面的问题,我们会不断整理,方便用户对NTP校时服务器的选择,对使用中问题的排查和解决。

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  • ntp校时文档

    2018-01-12 10:17:28
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