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时间服务器的分类、组成、价格、架设及授时模式的详解

时间:2018-12-12发布者:泰福特浏览次数:128次

   每台计算机都有自己的硬件时钟,并由主板上的电池保证在关机情况下也能计时。通常情况下,计算机每次开机会从硬件时钟读取时间,并且使用自己的时钟进行计时,但是在单个时钟之间不可避免的会有计时误差,在长时间使用后,时间误差会积累到比较大的数值。这在一般应用中不会造成太大的麻烦,但是在某些应用中,比如集群服务、数据库等则会发生宕机、系统无法启动等严重后果,所以配置一台网络校时器为网络提供时间服务,保证整个网络中的时间在所有计算机中都是一致的。

1、时间同步服务器中的网络时间协议

  互联网中时间同步的标准互联网协议称之为网络时间协议。NTP定义了相应的报文格式、报文类型,通过互联网将计算机的时间同步到某一个标准时间。目前标准时间是协调世界时(UTC)。NTP提供的对时机制遵循实用、严格的原则,适合在各种规模、速度和连接通路情况的互联网环境下工作因为NTP充分考虑了互联网上时间同步的复杂性。NTP以GPS时间代码传送的时间信息为参考标准,采用了Client/Server结构,具有相当高的灵活性,可以适应各种互联网环境。NTP在校正当前时间同时会持续跟踪时间的变化,可以进行自动调节,即使网络发生故障,也能维持时间的稳定。NTP产生的网络开销甚少,并具有保证网络安全的对应措施。这些措施的采用使NTP可以在互联网上获取可靠和精确的时间同步,并使 NTP 成为互联网上公认的时间同步工具。


时间同步系统架设图

   通常情况下,NTP提供的时间精度在广域网上约为十毫秒,在局域网上则为亚毫秒级或者更高。在专用的时间服务器上,则精度实际会更高。

2、windows 下的时间同步

   Windows系统下的时间同步由windows time服务完成,使用SNTP协议进行通信,可达到秒级别的时间同步精度,能够满足对时间精度要求不太高的情况下的需求。SNTP协议采用客户端/服务器工作方式,服务器的系统时间基准是接收GPS卫星时间信号或使用自带的原子钟,客户端设备按照预先设定的时间间隔定期去访问服务器,获得准确的时间信息,并调整自己的系统时钟,来同步自己的时间。一台服务器同时也可以是客户端,从上层的时间服务器获得高精度时间,并向自己的客户端进行授时。Windows中的客户端,平时使用自己的硬件时钟计时,在访问服务器获得准确时间后,如果时间偏移较大,会直接调整系统时间,所以系统时间在同步时会发生跳变。如果时间偏移较小,会逐渐调整自己的时钟,直到与时间源同步,不会发生大幅度的时间跳变。Windows时间同步装置在使用网络校时器配置时可以通过修改注册表来进行,设置服务器的相关事项。

3、时间同步服务器的分类

   在这里说明一下我们常用的电脑、服务器、医疗设备、摄像机等网络设备都是支持NTP协议的,一般适用的都是NTP网络时间服务器;从授时方式上来说,网络校时器可分为NTP网络时间服务器、串口时间服务器、B码、PTP几大类型;如在实际应用中需要给少于4台的网络设备授时且精度要求不太高首选串口型服务器,如果客户端是一台电脑或工控机,网络校时器可以选择串口授时板卡系列和gps北斗双模授时卡。

   ntp时间服务器这一类型的时间服务器比较常用,ntp时间服务器是指接收GPS或北斗卫星信号,通过某种接口输出时间信息,然后接入核心交换机,通过交换机的核心功能,将标准时间信息下发到局域网内各个需要授时的设备上。ntp时间服务器的精度是0.5-10ms(经典值为2ms),价格是从几千到6万不等,具体要看功能和指标串口时间服务器主要是通过串口和脉冲进行对时,价格是从2千到8千不等,具体要看功能指标及配件B码授时设备有板卡和机箱式两种,根据实际需求确定好,其次需要和销售人员沟通好,是需要我们的gps授时设备接收还是输出B码,即是产生还是解析B码,另外说到B码有美标和国军标之分。普通行业和电力一般常用的是美标,军统系统用国军标居多。

   两种价位也是差别比较大,国军标比美标贵好几千;最后还需要确定是需要B码交流还是直流,直流的电平常见的有422/485、TTL,交流的电平分为平衡和非平衡,在购买之前这几点一定要和销售人员沟通清楚。ptp同步时钟拥有纳秒级别的传输精度,典型应用有实验室或测控系统、工业自动化或电力系统比如民用移动通信中TD-SCDMA系统;军用通信中用于导弹发射的遥控遥测系统和舰船雷达系统等。价位也比NTP网络时间服务器略高一些。

4、时间同步服务器的组成

   网络校时器是由设备及授时天线组成。硬件设备一般是标准1U或4U上机架的。网路校时器从卫星上得到时钟源信息后经过分析、运算很处理通过网口输出稳定、连续、满足精度要求的时间信息最后通过网络给其它网络设备进行NTP授时。

   网络校时器是从卫星上获取时间信息,所以需要在楼顶或露台比较开阔的地带架设授时天线。授时天线是指ntp卫星校时器的一个附件,接受卫星的载波信号,利用授时天线获取到卫星的标准时间信息,然后对获取的信号处理,传输给ntp卫星校时器进行高科技处理,然后输出网络接口。授时天线应安装在楼顶、室外的地方,减少环境的影响及周围电磁/电波的影响,因此,授时天线必须防雷设计、抗干扰设计放在重点考虑范围内。

   在架设天线之前,建议先将天线和设备连接好,天线的蘑菇头伸到窗外,开启设备,注意观察设备上收星颗数和时间信息是否有效,一切正常后再将天线架设在楼顶开阔的地方。避免天线架设好了,最后发现线缆或蘑菇头有问题导致设备不能正常工作。

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