林超

摘 要：針對高校授時系統(tǒng)當(dāng)前面臨的問題，結(jié)合中國石油大學(xué)（華東）青島校區(qū)的實(shí)際，首次提出了全校統(tǒng)一的基于GPS的NTP授時系統(tǒng)的建設(shè)方案。

關(guān)鍵詞：GPS授時 NTP 方案

中圖分類號：G482 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（a）-0254-01

Thoughts on the construction of campus unified timing system

LIN Chao

（China University of Petroleum（East China） Network and Educational Technology Center，Qingdao Shandong，266580，China）

Abstract：According to the current problems of the timing system in universities and colleges， combined with the actual situation of China University of Petroleum （Hua Dong） in Qingdao campus， we put forward a development scheme of the unified NTP server timing system based on GPS of the whole school.

Key words： GPS NTP Plan

隨著校園信息化的廣泛開展，高校內(nèi)的服務(wù)器以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備大量增加，而這些設(shè)備內(nèi)置的電子時鐘每天都可能產(chǎn)生分秒級的誤差，久而久之，就容易產(chǎn)生較大誤差，使得校內(nèi)時間的不統(tǒng)一，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，這種誤差可能會引起網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，時間類消費(fèi)計費(fèi)、分布計算等業(yè)務(wù)的不準(zhǔn)確性和無法進(jìn)行。同時根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)化考試的相關(guān)要求，標(biāo)準(zhǔn)的授時系統(tǒng)也是國家標(biāo)準(zhǔn)化考點(diǎn)建設(shè)的重要組成部分之一。因此搭建一個校內(nèi)的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化時鐘系統(tǒng)成為學(xué)校信息化建設(shè)的重要組成部分。

1 當(dāng)前校內(nèi)時鐘系統(tǒng)面臨問題

1.1 普通石英鐘作為校內(nèi)記時系統(tǒng)

普通的石英鐘個體間存在記時的誤差，無法統(tǒng)一校時，無法為其他的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供時鐘服務(wù)，同時也存在著維護(hù)不方便等特點(diǎn)，因此不適合作為校內(nèi)的記時系統(tǒng)。

1.2 電波鐘作為校內(nèi)時鐘服務(wù)系統(tǒng)

電波鐘作為一種新興的技術(shù)具有價格低廉，授時精度高等特點(diǎn)，然而由于電磁波容易受到環(huán)境、氣象、建筑物、以及其他電磁輻射的影響，且無法給其他的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及服務(wù)器進(jìn)行授時，造成高校內(nèi)統(tǒng)一授時的局限性。

1.3 統(tǒng)一的基于Internet的校內(nèi)授時

Internet具有授時準(zhǔn)確，價格低廉等特點(diǎn)，然而并不是學(xué)校的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都能連接Internet，并且這種授時方式必須借助其它終端才能在教室內(nèi)顯示。

2 基于GPS授時的校內(nèi)NTP統(tǒng)一授時系統(tǒng)

針對以上校內(nèi)對時系統(tǒng)存在的問題， 我們學(xué)校首次設(shè)計了基于GPS授時的分布式的校內(nèi)NTP統(tǒng)一授時系統(tǒng)，取得了較好的應(yīng)用效果。GPS授時是GPS應(yīng)用的一個重要方面，它實(shí)際上也是通過無線電波來進(jìn)行時間的比對，其授時精度可達(dá)到ns級[1]；NTP協(xié)議全稱網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（Network Time Protocol），它的目的是在國際互聯(lián)網(wǎng)上傳遞統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的時間[2]。

GPS授時的校內(nèi)NTP統(tǒng)一對時系統(tǒng)主要由中心控制系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、終端顯示設(shè)備（子鐘）以及時鐘管理系統(tǒng)組成。中心控制系統(tǒng)主要包括GPS接收設(shè)備、母鐘，NTP服務(wù)器。接受GPS標(biāo)準(zhǔn)時間信號，顯示統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時間，并作為校內(nèi)時鐘服務(wù)器為校內(nèi)其他設(shè)備，通過有線或者無線的方式提供對時服務(wù)；GPS接受設(shè)備須具有8通道并行接受，同時跟蹤6顆衛(wèi)星的能力，數(shù)據(jù)更新速度不低于1 s，計時精度小于0.1 s/年，信號的傳送距離不低于600 m。當(dāng)接收不到GPS標(biāo)準(zhǔn)時間信號時，高精度的恒溫晶振作為計時基準(zhǔn)保證了整個時鐘系統(tǒng)時間源的高精度和高可靠性。傳輸系統(tǒng)主要包括網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換器、信號轉(zhuǎn)化器組成。將母鐘的提供的RS422格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，接入局域網(wǎng)，將以太網(wǎng)的信號轉(zhuǎn)換成頻率為2.4G無線網(wǎng)絡(luò)信號并中繼轉(zhuǎn)發(fā)。 終端顯示設(shè)備是用來進(jìn)行時間的顯示，以及無線網(wǎng)絡(luò)信號的中繼轉(zhuǎn)發(fā)。它自身精度不小于0.1 s/d，并可根據(jù)母鐘發(fā)出的時間指令進(jìn)行自動校時。時鐘管理系統(tǒng)可以實(shí)時監(jiān)看各個子鐘和中繼器的運(yùn)行狀態(tài)，并可監(jiān)看母鐘的各個模塊運(yùn)行的狀態(tài)，進(jìn)行狀態(tài)維護(hù)。

整個系統(tǒng)的設(shè)計采用了流行的分布式結(jié)構(gòu)，首先中心控制系統(tǒng)將RS422格式的時間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)信號，每秒更新一次，通過校園網(wǎng)將時間信息傳輸給各個教學(xué)樓的中繼器；然后中繼器將以太網(wǎng)的信號轉(zhuǎn)化成無線網(wǎng)絡(luò)信號，傳送給每個時鐘，同時每個時鐘也具有將無線網(wǎng)絡(luò)信號中繼轉(zhuǎn)發(fā)的功能，校內(nèi)其它需要授時的設(shè)備則通過NTP時間服務(wù)器獲取校內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)時間，從而達(dá)到校內(nèi)時間統(tǒng)一。

3 結(jié)語

總之，我們設(shè)計的校內(nèi)時鐘系統(tǒng)通過分布式結(jié)構(gòu)，既保持了時鐘系統(tǒng)的穩(wěn)定性也保證了維護(hù)的簡單性。通過GPS衛(wèi)星授時以及主母鐘的備份方式，我們確保了校內(nèi)區(qū)域時間的準(zhǔn)確性，對我校標(biāo)準(zhǔn)化考場建設(shè)以及信息化建設(shè)起了重要的支撐作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 岳科峰，熊飛麗，王躍科.基于Internet 的測試網(wǎng)時間同步問題的研究[J].測控技術(shù)，2003（22）：35-37.

[2] 熊雄，胡偉，劉小鋼.網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一授時系統(tǒng)在氣象行業(yè)中的應(yīng)用研究[J].科技廣場，2010（3）：138-140.endprint