GPS校时服务器（NTP授时服务器）在计算机网络系统应用

2012年08月22日 15:03:00 人气: 327 来源: 北京华人时创科技发展有限公司

GPS网络时间服务器是一款针对计算机系统网络时间同步功能而设计的网络产品。产品自主设计开发，在当今计算机系统网络日益盛行的年代，计算机网络安全可谓是重中之重，当计算机受到攻击后，如何快速的提取安全日志追踪事件全过程，这时计算机的时间戳就显得尤为重要，采用NTP网络时间协议来同步网络时间就成了网络系统中*的工作。计算机经过长期运行，时间差会越来越大，这种偏差在单机中影响不太大，但在网络环境下的应用中可能会引发意想不到的问题。如在分布式计算环境中，由于每个主机时间不一致，会造成同一操作在不同主机的记录时间不一致，将导致服务无法正常地进行。随着各种网络应用的不断发展，对时间的要求也越来越高，否则会引发许多的问题。

GPS网络时间服务器运用GPS信号作为时间源，同时可选北斗、B码、CDMA、原子钟等时间源。产品采用全模块化结构设计，不仅实现了板卡全兼容，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NTP/SNTP信号、PTP信号、脉冲信号（1PPS/M/H，空接点、差分、TTL、24V/110V/220V有源、光）、IRIG-B信号（TTL、422、AC、光）、DCF77信号、时间报文（RS232、RS422/485、光），可以满足不同设备的校时接口要求，产品采用SMT表面贴装技术生产，以高速芯片进行控制，具有精度高、稳定性好、功能强、无积累误差、不受地域气候等环境条件限制、性价比高、操作简单、免维护等特点，适合无人值守。广泛应用于电力、金融、通信、交通、广电、安防、石化、冶金、水利、国防、医疗、教育、政府机关、IT等领域，为各行业的计算机网络时间同步服务着。

2 产品基本原理

GPS网络时间服务器的原理框图如图1所示：

1．GPS信号接收器：该接收器是美国原装模块，用于接收GPS卫星发送的协调世界时（UTC）信号作为外部时间基准信号。输出时间精度为0.1μS的1PPS（即1Pulse Per Second）脉冲，并通过RS232串行口输出标准时间、日期和接收单元所处地理位置（经纬度）等信息。

2．脉冲电路：通过前面板编程输出秒（1PPS，即1 Pulse Per Second）、分钟（1PPM，即1 Pulse Per Minute）、小时（1PPH，即1 Pulse Per Hour ）等可控制的同步脉冲信号。脉冲可以是光电隔离的有源TTL电平、422电平或者是静态空接点形式输出。

3．中心处理单元：对整个系统进行监控，处理。

4．数码管显示与键盘控制：通过前面板显示时间信息及其它状态信息，通过键盘接口进行人机交互、定值整定。

5．RS-232/422/485接口：输出可设定的当地时间、日期等信息，波特率可选。

6．IRIG-B生成及输出接口：生成并输出IRIG-B（AC）、IRIG-B（TTL）、IRIG-B（422）、IRIG-B（232）信号。

7．DCF77生成及输出接口：输出有源或无源DCF77信号。

8．网络对时接口：以RJ45口形式输出NTP/SNTP网络对时信号。

3．产品基本结构

1．产品的外

◆电源指示：装置接通电源时，“电源” 指示灯亮，否则“电源” 指示灯灭。

◆秒脉冲指示：装置上电后，LED显示器显示未经同步的时间信息，“秒脉冲” 指示灯开始闪烁。几分钟后，装置通过接收GPS卫星信号计算出自己所处的位置，此后显示器显示标准北京时间，装置进入正常运行状态。只要GPS接收模块工作，无论是否同步，“秒脉冲” 指示灯都会闪烁。

◆锁定指示：装置上电后，LED显示器显示未经同步的时间信息，“锁定” 指示灯闪烁，装置得到良好同步后，“锁定”指示灯常亮。如果在运行中装置失去同步，则“锁定” 指示灯闪烁。

◆LED数码管：显示当前时间，在通过前面板按键对装置操作时，显示设置状态。

◆按键：有“菜单”、“ 移位”、“确认”3个按键，其使用方法详见“操作说明”。

3．产品的后面板（图4）

根据对时信号输出接口配置，装置分为A、B、C、D、E型，另外可根据用户要求特殊定制。C型、D型装置后面板如下图所示：

C型装置后面板

D型装置后面板

图4 C型、D型后面板示意图

◆电源开关：控制本装置电源的开与关。

◆电源输入：三相插座为电源输入端，使用时请按要求接入220V或110V电源，交、直流均可。接直流时，左下角管脚为正极，右下角管脚为负极，上面管脚为接地端。

◆保险丝座：三相插座内置保险丝座，内装1A保险丝管。更换时必须确保从电源输入端断开电源!

◆天线端子：接GPS天线。

◆串口：RS232口和RS422/485口，详见后述“装置的串行输出接口”说明。

◆网络对时口：

装置以接收到的GPS信息（串口+1PPS）为时间源，通过NTP/SNTP协议同步网络中的所有计算机、路由器、交换机、智能控制器等设备,实现网络授时。大部分操作系统都自带NTP服务，只需做一下设置即可。我公司也提供NTP客户端软件，安装运行也可实现同步。

4．信号输出配置：

C型：2路RS232串行信号，2路RS422/485串行信号，1路NTP/SNTP网络对时信号。

D型：1路RS232串行信号，1路RS422/485串行信号，2路NTP/SNTP网络对时信号。

4．产品技术参数

1．运行条件

1）装置环境条件

工作温度：-20℃～+70℃；

贮存温度：-40℃～+85℃；

湿度：<95%。

2）电源

交流供电：220V±20%或110V±20%， 47Hz～63Hz；

直流供电：220V±20%或110V±20%。（缺省为220V交直流供电，如需110V交直流供电，订货时须说明。）

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、冲击电压试验和绝缘试验符合标准GB/T13926-1992（工业过程测量和控制装置的电磁兼容性），并达到Ⅲ级及以上标准。

2．技术参数

1）GPS接收天线

天线环境要求：

工作温度：-45℃～85℃；

贮存温度：-50℃～90℃；

湿度：100%，结露；

体积：φ96×126mm。

2）GPS接收器

接收频率：1575.42MHz（L1信号）。

接收灵敏度：捕获〈-130dBm，跟踪〈-133dBm。

同时跟踪：正常状态下可同时跟踪8～12颗GPS卫星；

装置冷起动时不小于4颗卫星；

装置热起动时不小于1颗卫星。

捕获时间：装置冷起动时小于5min，装置热起动时小于1min。

内部电池：电池类型：锂电池；

电池寿命：≮25000h。

3）功耗：≤15W。

4）平均*间隔时间（MTBF）≥70000小时；平均维修时间（MTTR）：一般不大于30分，使用寿命不少于10年。正常使用条件下无须维护。

5）输出时间与协调世界时（UTC）时间同步准确度：≤0.1μS。

6）时间同步信号

时间报文

信息格式、波特率见后述“装置的串行输出接口”说明。

报文发送时间方式：每秒输出一次（帧）。

串行数据通道接口RS-232/RS-485：

接口RS-232电气特性符合GB/T6107-2000（ITU-T建议V.28）；

接口RS-422电气特性符合GB-11014-90（CCITT建议V.11）；

接口RS-485电气特性符合EIA/485（CCITT建议V.28）。

准确度：≤10μS（波特率为9600时）。

网络对时

支持协议：NTP，SNTP，ARP,UDP,TCP,ent,ICMP,SNMP,DHCP和TFTP；

网络接口：10/100M自适应以太网接口，RJ－45；

吞吐量：满足每秒2400次时间请求；

授时记录：保存300条；

时间准确度：

每秒NTP请求量	时间标识精度	可处理用户终端请求量
0～1200	1～10ms	48,000
1200～2400	10～100ms	96,000

7）重量：2.8kg。

8）外形尺寸：本装置为架装式结构，高度1U、宽度19”标准机箱,具体外形尺寸如图5所示：

图5 产品外形尺寸图

5.总体方案

5.1总体方案拓扑图

5.2总体方案说明

总体方案分：市中心网络时间系统，各区县网络时间系统两部分，具体介绍如下：

市*将两台时钟服务器放置机房中，互为冗余备份，依据GPS为时间源，通过NTP网络接口为市院提供时间同步信号，以保证市院及各区县院服务器、数据库服务器、各科室电脑、同步录音录像设备时间同步。方案中，从市中心网络到各地区县网络需要保持应用界面的时间同步。如果仅仅在市网络中设立一台网络时钟服务器那么区县网络中的客户端由于网络延时等原因不能保证所需精度，那么通过在区县网络中也设立网络时钟服务器就能解决这一问题。

6.总体方案配置清单

6.1市院设备配置

序号	名称	型号	规格	数量	产地	价格
1.	网络时钟服务器			2		22400
2.	GPS天线及支架		50米	2		3200
3.	客户端软件			2		免费
4.	电源线			2		免费
5.	防雷器			2		2000

6.2县院设备配置

序号	名称	型号	品牌	数量	产地	价格
1.	网络时钟服务器			1		11200
2.	GPS天线及支架		50米	1		1600
3.	客户端软件			1		免费
4.	电源线			1		免费
5.	防雷器			1		1000

关键词： GPS校时服务器,NTP授时服务器,时间同步服务器,网络时间服务器

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