通信網(wǎng)中的時(shí)間同步問題分析
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（2）衛(wèi)星授時(shí)
GPS導(dǎo)航系統(tǒng)：提供的時(shí)間信號對世界協(xié)調(diào)時(shí)跟蹤，精度優(yōu)于100 ns。GPS全球覆蓋，接收設(shè)備體積小，可以接收6顆衛(wèi)星信號，可用來提供2.048 Mbit/s基準(zhǔn)時(shí)間信號。
俄羅斯的GLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：目前系統(tǒng)未完成完善，接收設(shè)備商業(yè)化不夠。
中國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)：精度達(dá)到50 ns，目前覆蓋中國，同步衛(wèi)星信號接收設(shè)備體積較大，系統(tǒng)還未建成。
（3）網(wǎng)絡(luò)授時(shí)：通過互聯(lián)網(wǎng)授時(shí)。使用NTP（Network Time Protocol，網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議，RFC1305）。
（4）電話授時(shí)：通過公共電話網(wǎng)，用戶用調(diào)制解調(diào)器接首時(shí)間信號。
（5）電視授時(shí)：通過電視網(wǎng)授時(shí)。
（6）電信有線傳輸網(wǎng)授時(shí)
表1是授時(shí)精度比較
表1 授時(shí)精度比較
從表1比較看出，無論是精度，還是覆蓋范圍來看，以衛(wèi)星授時(shí)最佳，采用美國GPS系統(tǒng)較佳。GPS得到比較好的維護(hù)，可靠，終端商業(yè)化。在通信網(wǎng)中GPS要與各級原子鐘主備用。
4、NTP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步
隨著通信網(wǎng)日益IP化，通過IP網(wǎng)絡(luò)，使用NTP（Network Time Protocol，網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議，RFC1305）修正通信系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)間。
NTP采用客戶機(jī)/服務(wù)器模型，NTP服務(wù)器端口等待發(fā)送到此端口的UDP報(bào)文，響應(yīng)其他設(shè)備作為客戶機(jī)向NTP服務(wù)器發(fā)送請求，發(fā)送32位整數(shù)表示的當(dāng)前時(shí)間報(bào)文、計(jì)算精確度和穩(wěn)定度的信息，客戶端接受信息后調(diào)整本地時(shí)間。
RFC1305屬于TCP/IP協(xié)議族，這種協(xié)議傳送時(shí)間的要點(diǎn)是取得傳送的時(shí)間延遲并進(jìn)行延遲補(bǔ)償，協(xié)議的傳輸延時(shí)與時(shí)間偏差計(jì)算方式是一種實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)機(jī)制，采用Filtering和Selection算法，包括Clock-Filter算法，interval-intersection算法，clustering算法?？蛻舳丝梢院蛶讉€(gè)時(shí)間服務(wù)器對時(shí)，用算法過濾來自不同服務(wù)器的時(shí)間，選擇最佳的路徑和來源來校正時(shí)間。每一個(gè)時(shí)間報(bào)文內(nèi)包含最近一次的事件的時(shí)間信息、包括上次事件的發(fā)送與接收時(shí)間、傳遞現(xiàn)在事件的當(dāng)?shù)貢r(shí)間、及此包的接收時(shí)間。在收到上述報(bào)文后即可計(jì)算出時(shí)間的偏差量與傳遞報(bào)文的時(shí)間延遲。僅從一個(gè)時(shí)間服務(wù)器獲得校時(shí)信息，不能校正通訊過程所造成的時(shí)間偏差，而同時(shí)與許多時(shí)間服務(wù)器通信校時(shí)，就可利用算法找出相對較可靠的時(shí)間來源，然后采用它的時(shí)間來校時(shí)。時(shí)間服務(wù)器用算法將先前8個(gè)校時(shí)報(bào)文計(jì)算出時(shí)間參考值，以時(shí)間參考值判斷后續(xù)校時(shí)包的精確性，如果后續(xù)有相對較高的離散程度，表示這個(gè)對時(shí)報(bào)文的可信度比較低。
時(shí)間服務(wù)器可以利用以下3類工作方式：
symmetric：時(shí)間服務(wù)器可以從遠(yuǎn)端時(shí)間服務(wù)器獲取時(shí)鐘，也可提供時(shí)間信息給遠(yuǎn)端的時(shí)間服務(wù)器。此一方式適用于配置多個(gè)時(shí)間服務(wù)器，可以提供更高的時(shí)間精確度給客戶。
Client/server：局域網(wǎng)的環(huán)境，時(shí)間服務(wù)器接收上級時(shí)間服務(wù)器的時(shí)間信息，并提供時(shí)間信息給下層的用戶。
broadcast：局域網(wǎng)的環(huán)境，時(shí)間服務(wù)器以廣播的方式周期性地將時(shí)間信息傳送給其他時(shí)間服務(wù)器，其時(shí)間僅會有少許的延遲，配置簡單，精確度并不高。
最高時(shí)間服務(wù)器要以高精度時(shí)鐘參考，一般是GPS信號。國際互聯(lián)網(wǎng)的NTP時(shí)標(biāo)以UTC時(shí)標(biāo)為基礎(chǔ)，以1972年1月1日0時(shí)起，這個(gè)時(shí)間 NTP計(jì)為2272060800s（以1900年1月1日0時(shí)為起點(diǎn)），例如UTC時(shí)間的1990年12月 31日23：59：59，NTP時(shí)標(biāo)為 2871590399s。如果構(gòu)建用戶自己的NTP授時(shí)網(wǎng)，可以自己選擇起點(diǎn)，中國科學(xué)院國家授時(shí)中心以1999年12月31日起。
RFC1305規(guī)定系統(tǒng)配置一套最高15層服務(wù)器的系統(tǒng)，每層時(shí)間服務(wù)器的精度以Stratum定義，Stratum1時(shí)鐘精度大約比授時(shí)信號差10倍，按照系統(tǒng)和設(shè)備時(shí)間精度需求，選擇級別和傳輸技術(shù)。
TCP/IP協(xié)議族另有Daytime協(xié)議（RFC867）、Time協(xié)議（RFC868）與NTP配合。SNTP協(xié)議（RFC2030）是NTP的簡化版本，沒有NTP復(fù)雜的算法，一般在windows上的實(shí)現(xiàn)，如圖2所示。
圖2 NTP結(jié)構(gòu)圖
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