GPS网络时间服务器如何实现时间同步功能?

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发表时间:2018-09-05 11:43作者:小安来源:西安同步原创

GPS网络时间服务器是服务于工业应用的硬件设备,通过接收GPS卫星信号,来获取世界通用的标准时间信息,通过软硬件结合技术,进行专业的处理,解析为用于地区标准时输出的时间信息码,以网络授方式,完成对相应网络客户端设备的时间同步作用。

根据以上描述,GPS网络时间服务器本身由三部分组成:

1、获取标准时间信息

从GPS网络时间服务器的表面意思理解,即获取由GPS卫星发出来的标准时间信息。

但是在国民发展中,受到军事,科技与经济相互制约的影响,所谓网络时间服务器仅仅只接收GPS时间信息已经无法满足我国对于授时的行业需求。

其原因主要是因为我国北斗授时水平从2000年10月31日的**颗北斗导航卫星,截止到2018年08月25日发射的第35,36颗北斗导航卫星,根据系统总体建设总体规划,计划2018年,面向“一带一路”沿线及周边国家提供基本服务。

北斗卫星发射一览表.jpg

由我们我们自主研发且拥有所有主权的北斗导航卫星,现在已经可以满足我们的应用需求,完成我国及周边国家对授时导航的应用需求。

所以,只是满足于接收GPS卫星标准的信息获取已经不是我们的主要目标。现在各行各业,包括以同步授时为必不可少系统的电力,通信,金融等行业,都在逐步升级原有基础上只能依靠GPS进行授时的时间同步设备。

在现阶段应用中,我国群策群力,虽然在北斗导航中取得了相对全面的发展,但是我们更加鼓励大多行业在选择中,以GPS北斗卫星同时作为时间源参考,在某些场合应用中,也可以选择GLONASS卫星系统等,可满足于授时行业需要的更多时间源参考。

2、输出标准时间信息

GPS网络时间服务器,获取标准时间信息,就是为了输出标准时间信息,即遵循于万物守恒规律。

根据万物守恒定律的描述,万物结构理论,即任一事物都不可能无中生有而来,任一事物也不可能有中生无而去。它们只是或被拆解、或变形态后,重新排列与组合、生成和互动,演化成别的什么事物了。

即GPS网络时间服务器,通过从卫星等时间源上获取相应的标准时间信息,需符合宇宙万物总量应该是一个恒值,就要通过某种方式消耗出去。

那么,从字面意思理解,GPS网络时间服务器,即是通过以网络的形式,进行标准时间信息的输出。

我们通常理解的网络时间服务器,大多是指NTP网络时间服务器,即基于NTP协议对需要授时的客户端设备,进行时间同步的工业化服务器。

实质上网络时间服务器不仅仅是NTP时间服务器,还有基于1588协议的PTP时钟服务器,基于NTP子集的SNTP服务器等也都属于网络时间服务器的范畴。只是在工业通常应用中,NTP服务器更为广泛。

NTP网络时间服务器应用*为广泛,其主要原因是因为其基于的NTP协议,其全称是网络时间协议,涵盖了正常网络电子设备中的大多数网络协议,所包含的子集可满足于大多数工业设备的正常应用。

目前我们公司做的NTP网络时间服务器是基于标准的NTP协议,可支持NTPv1.v2.v3&v4(RFC1119&1305),SNTP(RFC2030),SNMP,IPV4、IPV6、IPv4/IPv6 Hybrid,SSH/SCP,MD5(RFC1321),Telnet(RFC854),NTP Unicast,Broadcast,Multicast,DHCP (RFC2131),HTTP/SSL/HTTPS(RFC2616),802.11b/g/n,Telnet,UDP,TCP,FTP,NFS,PPTP/VPN等协议,满足于市场上对NTP网路时间服务器应用的客户端设备。

这类应用于NTP网络时间服务器的设备主要有SYN2101,2136,2151等,分类与西安同步官网的NTP时间同步服务器中,可对基于NTP协议的客户端设备进行时间同步功能。

而另一类基于1588协议的PTP时钟网络时间服务器,也属于GPS网络时间服务器的范畴,在常规工业中应用较少。由于其相对高的精度,我们主要应用于研究所项目,电力,航天,金融,高校等项目研发上。

在这里,我们提到PTP同步精度要优于NTP同步精度。其原因主要是PTP同步精度与时间戳的精度相关,时间戳是时间同步协议数据包发送和接收的时刻,类似于邮戳。

NTP是在协议层产生的时间戳,受操作系统以及系统负载的影响很大。这种时间戳偏差基本都是10us以上。PTP则采用硬件时间戳,在物理层直接产生时间戳,与上层软件无关,所以相对时间精度会更佳准确。

PTP网络时间服务器基于的IEEE1588协议,其全称是"网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准",其定义就标识了其在应用中的更加精密性,更适用于对网络授时要求高的场所。

目前,我公司关于满足于PTP网络时间服务器的设备分为SYN2401型PTP主时钟,SYN2403型PTP从时钟,SYN2407型1588时钟板卡以及SYN2407C型PTP核心板卡,现在已经在市场上广泛应用。

同时所有应用于PTP时钟的设备,需同时满足PTP协议要求。在大多数场合,会选择PTP主从时钟的同步使用,来搭建完成的PTP网络时钟同步系统。

无论是选择NTP网络时间服务器,还是选择PTP网络时间服务器,其原则都是以满足于时间同步的需求。具体选择哪一种同步方式,需根据应用环境择优选择。

3、设备解析处理

在GPS网络时间服务器实现功能的整个处理过程中,我们将它分为三个运行环节,即获取标准时间,设备解析处理和输出标准时间。

设备解析处理在整个过程中起着至关重要的承转作用,这一块需要通过专业的解析处理,通过硬件实现接收标准的时间信息,用软件数据包的解析方式,输出标准的时间信息基于网络协议的输出同步。

在设备解析处理中,我们需要兼顾卫星接收机的卫星码源,或GPS,或北斗等。在对接收机的数据解析处理中,以某种专业的形式,基于需要输出的网络协议发送给客户端设备。

这里,我们需要提到的是,设备解析处理中,所输出的数据包解析在时间输出方式中,以客户端设备基于的协议为标准,在不同的环境要求中,进行不同的解析处理。



4、小结

GPS网络时间服务器由于其良好的应用性,现在在不同协议基准上,可满足大多数网络设备的时间同步要求,目前在电力,航海,通信,金融,医院,学校等大多数需满足于时间同步功能的场合都得到了广泛的应用。

我公司致力于时间频率的专业研究,通过于更多研究院所的合作,和对市场时频设备的应用需求的不断更新拓展,正在逐步成长。我们期待做更好更高精度的时频产品,做致力于国家时频发展中的坚实后盾。