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前言

    近幾年來，隨著計算機自動化系統(tǒng)水平的提高，在各大計算機監(jiān)控系統(tǒng)、微機保護裝置、微機故障錄波裝置以及各類數(shù)據(jù)管理機得到了廣泛的應用，而這些自動裝置的配合工作需要有一個統(tǒng)一的時間。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，既可實現(xiàn)全站各系統(tǒng)在統(tǒng)一時間基準下的運行監(jiān)控和事故后故障分析，也可以通過各保護動作、開關(guān)分合的先后順序及準確時間來分析事故的原因及過程，方便對運行中出現(xiàn)的各種事件的分析和追溯，提高了系統(tǒng)的自動化水平。

一、概述 

    　　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(guān)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，*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(gòu)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(shù)及產(chǎn)品，也就是通過支持NTP協(xié)議的NTP服務器實現(xiàn)網(wǎng)絡時間同步。

    　　時間的基本單位是秒，它是單位制（SI單位制）的七個基本單位之一。1967年的計量大會（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）。現(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，表1列舉了一些典型的應用對時間準確度的要求（應用界面時間相對于UTC時間的誤差）。 

    表1：一些典型的應用對時間精度的應用

二、網(wǎng)絡時間同步技術(shù)

目前有多種時間同步技術(shù)，每一種技術(shù)都各有特點，不同技術(shù)的時間同步精度也存在較大的差異，如表2所示：

    表2：各種常用的時間同步技術(shù)

    1、  長短波授時時間同步技術(shù)

    利用無線電信號授時已經(jīng)具有80多年的歷史，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。

    2、  撥號時間同步技術(shù)

    撥號授時（ACTS）使用的設備相對簡單，只需線、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。

    3、  GPS時間同步技術(shù)

    GPS時間同步技術(shù)是當前較成熟并在上廣泛采用的時間同步技術(shù)。目前上除了美國的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。“北斗”系統(tǒng)也已開始推廣民用。

    4、  互聯(lián)網(wǎng)時間同步技術(shù)

    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 1350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(shù)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。

三、NTP服務器

   上海銳呈電氣有限公司生產(chǎn)的NTP服務器是GPS時間同步技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)時間同步技術(shù)的結(jié)合。采用19英寸1U機架式設計，內(nèi)置GPS接收機，以GPS衛(wèi)星時間為標準時間源，支持NTP協(xié)議（V2.0/V3.0/V4.0）和SNTP協(xié)議。能夠為局域網(wǎng)內(nèi)成百上千的計算機、路由器等提供時間校準。下圖為NTP服務器的應用方案：

    在上面的方案中，從省中心網(wǎng)絡到各地市級網(wǎng)絡需要保持應用界面的時間同步。如果僅僅在省級網(wǎng)絡中設立一臺NTP服務器那么地市級網(wǎng)絡中的客戶端由于網(wǎng)絡延時等原因不能保證所需精度，那么通過在地市級網(wǎng)絡中也設立NTP服務器就能解決這一問題，但是如果網(wǎng)絡條件較好的情況下，這種誤差NTP協(xié)議時可以自動補償過來的。