NTP网络时间服务器在大型局域网的同步技术

2011-04-16 11:44:29来源: 互联网

本章利用双机互备型ntp网络时间服务器实现局域网的时间同步解决方案。

1时间同步系统的配置
全网配置一套时间同步系统,由两台GPS时间服务器(ntp网络时间服务器)(支持NTP协议)、交换机、网络和客户端组成。两台GPS时间服务器(ntp网络时间服务器)放置在机房交换机机柜中,以NTP 协议方式向全网的客户端授时。两台GPS时间服务器(ntp网络时间服务器)以冗余热备模式工作,提高了系统的可靠性。
NTP(Network Time Protocol)是用来在整个网络内发布精确时间的TCP/IP协议,其本身的传输基于UDP,它可以使计算机对其服务器或时钟源(如石英钟,GPS等)做同步化,提供高精度的时间校正(LAN上与标准间差小于1毫秒,WAN上几十毫秒),且可采用加密确认的方式来防止恶毒的协议攻击。
支持协议:NTP,SNTP,ARP,UDP,TCP,Telent,ICMP,SNMP,DHCP和TFTP ;
网络接口:RJ-45以太网接口;

2 时间同步系统的性能
2.1 GPS时间服务器(ntp网络时间服务器)接收GPS(全球定位系统)卫星信号或接收外部IRIG-B(DC)时间基准信号。
2.2 GPS时间服务器(ntp网络时间服务器)的时间信号接收单元能接收GPS卫星发送的协调世界时(UTC)信号作为外部时间基准信号。正常情况下,GPS时间服务器的时间信号接收单元独立接收GPS卫星发送的时间基准信号。当某一GPS时间服务器的时间信号接收单元发生故障时,该GPS时间服务器能自动切换到另一台GPS时间服务器的时间信号接收单元接收到的时间基准信号,实现时间基准信号互为备用。当GPS时间服务器的时间信号接收单元恢复正常后,该GPS时间服务器自动切换回正常工作状态,切换时间小于0.5秒,切换时GPS时间服务器输出的时间同步信号不会出错。
2.3 GPS时间服务器可输出一路特殊的供GPS时间服务器(ntp网络时间服务器)间互联的IRIG-B(DC)码信号,该信号作为互联GPS时间服务器(ntp网络时间服务器)的“后备”外部时间基准,当GPS时间服务器的“主”外部时间基准故障时,该信号停止输出。消除当GPS时间服务器互联时“主”外部时间基准发生故障所引起的工作状态不确定性。
2.4 GPS时间服务器具有内部守时功能。当接收到外部时间基准信号时,被外部时间基准信号同步;当接收不到外部时间基准信号时,切换到内部守时,使GPS时间服务器输出的时间同步信号仍能保持一定的准确度。当外部时间基准信号接收恢复时,自动切换到正常状态工作,切换时间小于0.5S,切换时时钟输出的时间同步信号不会出错。
2.5时钟装置的所有输出信号均经隔离输出,抗干扰能力强,且各路输出在电气上均相互隔离。
2.6 时钟装置具有自复位能力,在因干扰造成装置CPU瞬间故障时,能自动恢复正常工作。
2.7 时钟装置的某一路输出信号允许短路5分钟以上,不会造成对该输出回路的永久性损坏。
2.8 时钟装置的某一路输出信号短路,不会影响其它输出信号。
2.9 时钟装置采用模块化结构设计,CPU板、B码生成板、NTP信号输出板可热拔插。
2.10时钟装置具有工作状态指示、告警显示和告警信号输出功能。告警信号的电接口类型为继电器空接点,接点耐压>250V DC。
2.11 每台时钟装置都提供一路TTL脉冲信号(可编程输出1PPS、1PPM、1PPH、事件),供时钟的准确度指标测试。
2.12 时钟装置具有时间显示功能,可显示年、月、日、时、分、秒。

3 时间同步系统的结构
该系统结构由两台GPS时间服务器(ntp网络时间服务器)屏、交换机、网络和客户端组成。
两台GPS时间服务器(ntp网络时间服务器),互为热备,GPS时间服务器1作为“常用”时间服务器,GPS时间服务器2作为“备用”时间服务器。当“常用”时间服务器(GPS时间服务器1)的GPS信号接收单元发生故障时,自动切换至“备用”时间服务器(GPS时间服务器2)的GPS信号接收单元接收到的时间基准信号,从而保证系统的可靠性。当“常用”时间服务器(GPS时间服务器1)的GPS信号接收单元恢复正常后,该GPS时间服务器自动切换回正常工作状态。
当GPS时间服务器(ntp网络时间服务器)都接收不到两路外部时间基准信号时,切换到内部守时,保持一定的走时准确度;当外部时间基准信号接收恢复时,自动切换回接收外部时间基准信号的工作状态。
两台GPS时间服务器的RJ45口分别接到交换机上,分配两个IP地址,如GPS时间服务器1的IP地址为IP1, GPS时间服务器2的IP地址为IP2,则两个IP地址就作为网内的标准时间服务器。客户端PC机可使用操作系统自带NTP服务,也可使用我公司提供的客户端软件。本软件可输入两台GPS时间服务器的IP地址, IP1地址作为主地址,IP2地址作为备用地址,当客户端因某些原因无法从主地址获取时间信息时,则自动从备用地址获取时间信息。
嵌入式录像机(DVR)不具备NTP对时功能,需在PC机上安装DVR厂家提供的管理软件,把时间信息传给DVR。

4 系统特点 
4.1 专业厂家,专业品质
我公司专业致力于GPS/北斗授时产品的研发和应用,在多年来的专业积累基础上,充分发挥自身在授时产品领域的技术优势和应用经验,依托相关的科研院所,结合美国GPS全球定位系统、中国北斗星系统、B码基准解码接收技术、智能驯服恒温晶体振荡器(或原子钟)守时技术,自主开发的具有国内领先水平的授时产品,该产品是专业用于各行业统一时间基准的授时系统,全自动智能化运行,免操作维护,适合无人值守。
4.2 精度高
采用美国原装高精度GPS授时模块,时钟同步精度可达30nS。
4.3更全面的可靠性、安全性设计
4.3.1 应用GPS授时技术/B码基准解码接收技术/高稳晶体振荡器守时技术授时,实现多基准冗余授时,能够智能判别GPS信号、外部B码时间基准信号的稳定性和优劣,并提供多种时间基准配置方法。
4.3.2 采用精准的测频与“智能学习算法”,使守时电路输出信号与GPS卫星/IRIG-B时间基准保持精密同步,消除因晶体振荡器老化造成的频偏带来的影响。
4.3.3 由于装置输出的1PPS等时间信号是内置振荡器的分频秒信号输出,同步于GPS系统但并不受GPS秒脉冲信号跳变带来的影响,相当于UTC时间基准的复现。
4.3.4 GPS接收天线重点考虑了防雷设计、稳定性设计、抗干扰设计,信号接收可靠性高,不受电厂/变电站地域条件和环境的限制。
4.3.5 选用高性能、宽范围开关电源,工作稳定可靠,装置电源供电自适应,并且系统电源经专门滤波、消除共模干扰电路处理。
4.3.6 在现场避雷针避雷范围内,GPS天线加装专用天线防雷器,使时钟装置具有双重防雷效果。
4.3.7 时钟装置机箱经防磁处理,抗干扰能力强。
4.3.8 装置具有自复位能力,在因干扰造成装置程序出错时,能自动恢复正常工作。
4.3.9 装置所有输入、输出信号均电气隔离。

4.4 可实现时间同步系统的在线运行监控
4.4.1 GPS时间服务器(ntp网络时间服务器)前面板有“电源指示”灯、“秒脉冲指示” 灯、“GPS信号输入” 灯、“B码信号输入” 灯、“GPS信号输入异常” 灯、“B码信号输入异常” 灯多种状态指示,便于运行值班人员的日常巡视。
4.4.2 GPS时间服务器(ntp网络时间服务器)有电源中断告警、GPS失步告警、外部“B码输入”(后备时间基准)消失告警。这些告警信号为继电器空接点信号输出,可接入监控系统,随时监控时间同步系统的运行状况。
4.4.3完善的北斗和GPS信号的性能监测,自动或手动选择主用卫星信号。支持本地和远程网管,通过WEB方式对系统进行远程管理,完成对系统的卫星接收状况、设备工作状态、参数设置等信息进行管理。
4.5 系统操作简单、维护方便,信号接口丰富、配置灵活、易于扩展
4.5.1 时钟装置使用按键设置, 脉冲、串口信号输出可编程,操作简单。
4.5.2 时钟装置采用全模块化即插即用结构设计,支持板卡热插拔,配置灵活,维护方便,为将来其它信号基准源(珈俐略卫星信号、上游地面链路的DCLS信号、NTP时间基准信号等) 的接入提供了方便。
4.5.3系统不仅实现了GPS时间服务器(ntp网络时间服务器)与信号扩展箱的板卡全兼容,还提供了丰富的信号接口资源和开放式特殊接口设计平台,具备优异的兼容能力,可提供多路脉冲信号(1PPS、1PPM、1PPH、事件,空接点、差分、TTL、24V/110V/220V有源)、IRIB-B信号(TTL、422、232、AC)、DCF77信号(有源、无源)、时间报文(RS232、RS422/485)、NTP网络时间信号,可以满足现场不同设备的对时接口要求。
4.6 系统安装调试安全方便
4.6.1 时钟装置为架装式结构,2U、19”标准机箱,安装方便。
4.6.2 时钟装置采用模块化结构设计,支持板卡热插拔,配置灵活,易于调试。
4.6.3 每台装置提供一路可编程的TTL脉冲信号(1PPS/1PPM/1PPH)供时钟的准确度指标测试。
4.6.4 GPS时间服务器(ntp网络时间服务器)可通过数码管显示跟踪到的有效卫星个数,直观地反映装置接收GPS卫星的状况。

5 系统技术指标
5.1 运行条件
5.1.1 环境条件
工作温度:-200C~+700C;
贮存温度:-450C~+850C;
湿度:<95%。
5.1.2 电源
交流供电:220V±20%或110V±20% , 47Hz~63Hz;
直流供电:220V±20%或110V±20%。
装置电源供电自适应。
5.1.3 抗干扰
在雷击过电压、一次回路操作、开关场故障、二次回路操作及其它强干扰作用下,装置不误动作。
装置快速瞬变干扰试验、高频干扰试验、辐射电磁场干扰试验、阻尼震荡波干扰试验、冲击电压试验和绝缘试验符合标准GB/T15153.1-1998(远动设备及系统 第2部分:工作条件 第1篇:电源和电磁兼容),并达到Ⅲ级及以上标准。

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关键字:网络  服务器  大型

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0416/article_7091.html
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