通信網(wǎng)中的時間同步問題分析
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（2）衛(wèi)星授時
GPS導(dǎo)航系統(tǒng)：提供的時間信號對世界協(xié)調(diào)時跟蹤，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：通過互聯(lián)網(wǎng)授時。使用NTP（Network Time Protocol，網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議，RFC1305）。
（4）電話授時：通過公共電話網(wǎng)，用戶用調(diào)制解調(diào)器接首時間信號。
（5）電視授時：通過電視網(wǎng)授時。
（6）電信有線傳輸網(wǎng)授時
表1是授時精度比較
表1 授時精度比較
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)時間協(xié)議，RFC1305）修正通信系統(tǒng)內(nèi)部時間。
NTP采用客戶機/服務(wù)器模型，NTP服務(wù)器端口等待發(fā)送到此端口的UDP報文，響應(yīng)其他設(shè)備作為客戶機向NTP服務(wù)器發(fā)送請求，發(fā)送32位整數(shù)表示的當(dāng)前時間報文、計算精確度和穩(wěn)定度的信息，客戶端接受信息后調(diào)整本地時間。
RFC1305屬于TCP/IP協(xié)議族，這種協(xié)議傳送時間的要點是取得傳送的時間延遲并進(jìn)行延遲補償，協(xié)議的傳輸延時與時間偏差計算方式是一種實時的動態(tài)機制，采用Filtering和Selection算法，包括Clock-Filter算法，interval-intersection算法，clustering算法。客戶端可以和幾個時間服務(wù)器對時，用算法過濾來自不同服務(wù)器的時間，選擇最佳的路徑和來源來校正時間。每一個時間報文內(nèi)包含最近一次的事件的時間信息、包括上次事件的發(fā)送與接收時間、傳遞現(xiàn)在事件的當(dāng)?shù)貢r間、及此包的接收時間。在收到上述報文后即可計算出時間的偏差量與傳遞報文的時間延遲。僅從一個時間服務(wù)器獲得校時信息，不能校正通訊過程所造成的時間偏差，而同時與許多時間服務(wù)器通信校時，就可利用算法找出相對較可靠的時間來源，然后采用它的時間來校時。時間服務(wù)器用算法將先前8個校時報文計算出時間參考值，以時間參考值判斷后續(xù)校時包的精確性，如果后續(xù)有相對較高的離散程度，表示這個對時報文的可信度比較低。
時間服務(wù)器可以利用以下3類工作方式：
symmetric：時間服務(wù)器可以從遠(yuǎn)端時間服務(wù)器獲取時鐘，也可提供時間信息給遠(yuǎn)端的時間服務(wù)器。此一方式適用于配置多個時間服務(wù)器，可以提供更高的時間精確度給客戶。
Client/server：局域網(wǎng)的環(huán)境，時間服務(wù)器接收上級時間服務(wù)器的時間信息，并提供時間信息給下層的用戶。
broadcast：局域網(wǎng)的環(huán)境，時間服務(wù)器以廣播的方式周期性地將時間信息傳送給其他時間服務(wù)器，其時間僅會有少許的延遲，配置簡單，精確度并不高。
最高時間服務(wù)器要以高精度時鐘參考，一般是GPS信號。國際互聯(lián)網(wǎng)的NTP時標(biāo)以UTC時標(biāo)為基礎(chǔ)，以1972年1月1日0時起，這個時間 NTP計為2272060800s（以1900年1月1日0時為起點），例如UTC時間的1990年12月 31日23：59：59，NTP時標(biāo)為 2871590399s。如果構(gòu)建用戶自己的NTP授時網(wǎng)，可以自己選擇起點，中國科學(xué)院國家授時中心以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)，每層時間服務(wù)器的精度以Stratum定義，Stratum1時鐘精度大約比授時信號差10倍，按照系統(tǒng)和設(shè)備時間精度需求，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上的實現(xiàn)，如圖2所示。
圖2 NTP結(jié)構(gòu)圖
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