NTP时间同步服务器是怎样保持时间精确度的?

NTP时间同步服务器是怎样保持时间精确度的?

一、时钟系统基本描述

1、时钟系统概述

时钟系统是轨道交通系统的重要组成部分之一，其主要作用是为控制中心调度员、车站值勤员、各部门工作人员及旅客提供统一的标准时间信息，为轻轨列车站通讯系统及其它系统（讯号、AFC、ISCS、ACS系统等）提供统一的时间讯号。

时钟系统的架设对保证轻轨列车站运行计时确切、提高营运服务质量起到了重要的作用。

2、时钟系统特征

高精确性

时钟系统中的一级网路母钟和二级网路母钟及网路子钟均采用高稳定、高精度的晶体振荡器，以确保系统高稳定性、高精度。

系统才能接收来自GPS/北斗卫星的标准时间讯号，经母钟显卡处理后时刻为系统的各个网路设备打算着，进而实现整个交通系统常年无累积偏差运行，数据实时有效。

高可靠性

轻轨列车站时钟系统的控制中心一级网路母钟和北站/汽车段二级网路母钟的关键部件都采用热备份，当主单元出现故障时，就能手动切换到备用单元，保证了系统的高可靠性。同时时钟系统还采取了“节点功能逐级延续”的运行方法，具备降级使用功能，当功放节点设备出现故障时，本级节点设备仍能正常工作；同级节点发生故障互不影响。

系统采用分布式结构、闭环控制、掉电保护、故障自确诊、故障隔离技术、软硬件冗余举措、保护接地、严格筛选元元件、抗电气干扰及电磁干扰、提高了系统的可靠性。

可扩充性

系统采用分布式结构形式，充分考虑了轻轨的工程的改建(延长线)。时钟系统的扩充可以通过保持软件不变，硬件只需少量降低控制单元的方式实现。

易兼容性

系统由标准化的软件及硬件组成，用户可根据自己的须要灵活配置。系统软件才能适应计算机技术的飞速发展，采用目前最流行的语言编译，运行在主流的操作系统平台上。

易维护性

对各个节点的网路子钟集中维护，实时监控子钟运行状态(在线、离线状态和实时时间数据）；远程开启关掉显示屏；设置倒计时、正计时；复位、快拨、停走表针多项式钟。

3、时钟系统基本功能

时钟系统按控制中心一级网路母钟和北站、车辆段二级网路母钟以及站台、走道、其他公共区域网路子钟五级布设方法，系统基本功能如下：

3.1时钟同步校对

正常情况下的时钟同步校对：一级网路母钟接收外部GPS/北斗卫星标准时间讯号进行手动校时，保持同步。同时形成精确的时间同步讯号，通过传输通道向各北站、车辆段二级网路母钟传送，统一校对二级网路母钟；二级网路母钟接收一级母钟发出的标准时间讯号毫秒级网络对时器，与一级母钟实时保持同步，并输出标准时间讯号，用于同步本站或汽车段内所有的网路子钟，并能向控制中心回馈东站内网路子钟的工作状态。

非正常情况下的时钟同步校对：当一级网路母钟接收不到外部GPS/北斗标准时间讯号时（传输通道或GPS/北斗接收单元出现故障），一级网路母钟才能以自净高精度晶振形成精确的时间同步讯号，对各东站及汽车段的二级网路母钟和网路子钟进行同步校对。

当二级网路母钟在传输通道中断的情况下，才能独立正常工作，以自净高精度晶振形成时间讯号同步本站网路子钟的时间信息，使本区域网路子钟才能进行正常统一的时间显示。

当一二级网路母钟同时出现故障时，网路子钟靠自身晶振高精准守时（0.5S/天）。

传输通道或其他故障恢复情况下的时钟同步校对：二级网路母钟或网路子钟重新接收到上一级网路母钟的时间讯号后应具有手动校对功能。

3.2时钟显示

网路母钟显示：“年，月，日，时，分，秒，卫星颗数（随卫星讯号强弱实时跳动），卫星锁定讯号，卫星脉冲讯号（每秒跳动一次）”信息；

网路子钟显示：Ø数字网路子钟：“年、月、日、星期（中文字且用数码管照亮）、时、分、秒”；（单双面可选）

Ø数字网路子钟：“时：分：秒”；（单双面可选）

3.3为其它系统提供标准时间讯号

一级二级网路母钟设备都设有多路网口，就能为轻轨列车站通讯系统及其它系统（讯号、AFC、ISCS、ACS系统等）也提供时间同步讯号。

3.4时钟系统的管理功能

时钟系统可以通过在控制中心的计算机上安装时钟管理软件进行设备管理：

监控及显示

监控终端才能测量轻轨列车站时钟系统主要设备的运行状态，对系统的工作状态、故障状态进行显示，并才能对全系统时钟进行点对点的控制毫秒级网络对时器，其主要监控及显示的内容包括：

Ø标准讯号接收单元的工作状态；

Ø讯号处理单元的工作状态；

Ø一级母钟、二级母钟、每个子钟的工作状态；

Ø传输通道的工作状态；

Ø对全系统时钟系统的控制（推进、减速、复位、校对、追时等）；

Ø常用故障排除信息及列表等帮助信息。

故障管理

监控终端应能对故障状态及故障形成的时间进行储存记录和复印。系统出现故障时，监控终端才能发出声音报案，并可在监控终端主界面上显示主要故障内容及设备位置。声音报案讯号能通过自动操作清除。同时故障信息才能通过10/100M以太网传输到集中网管，以便轻轨通讯系统的集中管理。

安全管理

Ø用户管理：提供用户创建，登录&操作信令和手动注销等用户管理功能；

Ø网路监视：可看信息，不能更改任何数据；

Ø网路修理：能对通常修理所需的数据进行更改但不能对数据库进行更改；

Ø网路管理：能更改数据库的任何数据；

Ø网管记录：对所有登陆者、操作内容进行实时监视、记录和保存，监视过程用文件记录方法。该文件可查看、打印，不能删掉。

二、时钟系统的组成

1、系统联接图

2、总体结构

轻轨列车站时钟系统由控制中心一级网路母钟、各西站（汽车段）二级网路母钟、网络子钟及系统管理软件组成。

系统控制中心的一级网路母钟，接收GPS/北斗卫星标准时间讯号，同时形成精确的时间码，通过网路系统向各北站、车辆段的二级网路母钟传送，统一校正二级网路母钟。一级网路母钟同时驱动控制中心各网路子钟。各北站、车辆段的二级网路母钟，接收一级网路母钟的校时讯号实时同步本站所有的网路子钟正常工作。网路子钟接收二级网路母钟发出的标准时间同步讯号，进行时间同步校对且实时显示。

时钟系统设置独立检测终端，通过数据通道实时检测全线时钟系统的运行状态，施行故障定位、报警，并通过10/100M网路插口设备向通讯集中网管终端传输告警信息以实现集中管理。

3、时钟系统设备分布

3.1控制中心

时钟系统在控制中心内应安装以下设备：

Ø在控制中心通讯设备室安装一级AB网路母钟及卫星天线架设等设备；

Ø在调度大厅安装数字式月历网路子钟（年月日时分秒）；

Ø在东站候车室休息区安装数字式月历网路子钟（年月日时分秒）；

Ø在营运办公室安装数字式月历网路子钟（年月日时分秒）；

Ø在设备机房以及其他相关办公用房等处安装数字式时分秒网路子钟；

Ø在网管室安装网管设备及数字式月历网路子钟（年月日时分秒）。

3.2北站

时钟系统在各西站应安装以下设备：

Ø在东站通讯机房安装二级母钟及网口扩充箱等设备；

Ø在东站管理用房（车控室、站长室、通信机房、票务室、交接班室和站务员室等）安装数字式月历网路子钟；

Ø在东站站厅公共区域的客服中心安装数字网路子钟（时分秒）；

Ø在南站站台层安装数字网路子钟（时分秒）且双面显示；

3.3汽车段

时钟系统在汽车段应安装一下设备：

Ø在汽车段通讯机房安装二级母钟及网口扩充箱等设备；

Ø在讯号楼调度室和停车列检库运转值勤室安装数字式月历子钟；

Ø在设备管理用房（如通讯、信号设备机房）安装数字多项式钟。

Ø在管理用房（值勤室和管理室等）安装数字多项式钟。

三、时钟系统主要设备介绍

1、卫星网路母钟

卫星网路母钟外置高稳OCXO，可接收GPS北斗二合一讯号卫星模块，B码、等多种外部参考讯号，其主要功能性能如下：

Ø1U19”标准机箱，年、月、日、时、分、秒和当前卫星颗数显示

Ø时间输入插口：1路BNC的卫星天线输入插口

Ø时间输出插口：（a）2路RS-232，可用于win系统计算机校时；

（b）2路RS485，可用于子钟校时，传输距离不大于1000m；

（c）4路NTP网路插口，用于同步数字网路子钟和轻轨内所有计算机系统的时间同步；

Ø双CPU同时工作，32位CPU四核处理器，采用DSP/CPLD技术高速处理；

Ø支持多种系统授时/NT/2000/XP/2003/vista、LINUX、UNIX、SUN、IBMAIX、HP-UX等操作系统及支持NTP合同的网路设备。

Ø多种配置方式（SOFT/WEB），便于管理和升级，支持MD5加密和SNMP网管；

Ø设备支持NTP和SNTP合同，且提供互备讯号插口，要实现计算机网路及其网路设备无需额外编程便可手动精确同步时间。

Ø专用嵌入式系统，无光驱和电扇设计，防震设计，系统稳定可靠。

Ø机箱经防磁处理，抗干扰能力强。

Ø卫星天线重点考虑了防雷设计、稳定性设计、抗干扰设计，讯号接收可靠性高，不受地域条件和环境的限制。

Ø操作环境气温：-200C～+700C；

ØMTBF小于10万小时；

Ø产品规格480×44×200mm

Ø电源：±10％，15W

2、数字网路子钟

单联数字网路子钟

规格：770MM×180MM×50MM（单面/双面）

双联数字网路子钟

规格：770MM×290MM×50MM（单面/双面小规格）

Ø数字式网路子钟接收中心母钟发出的时间讯号，进行时间信息显示调整。数字多项式钟脱离母钟时也就能单独运行。

Ø数字式网路子钟采用“年：月：日：礼拜：时：分：秒”和“时：分：秒”两种显示格式，数字多项式钟在调整时间时，子钟在接到控制主机指令后立刻将时间显示按母钟发出的命令进行调整。

Ø数字式网路子钟采用3英寸、5英寸发光数码管显示单元（LED）、数字式单联月历子钟采用5英寸发光数码管显示单元（LED）显示由数字组成的时间讯号，颜色可依照乙方的要求来选择。显示单元显示数字小时讯号、分钟、秒讯号和年月日、星期讯号。

Ø色温可设置。

Ø数字式网路子钟的壳体采用金属成形技术、静电涂装，涂装颜色可由招标人指定。

Ø数字式网路子钟的安装可吊挂、壁挂、装于支柱上等。

Ø可控倒计时功能，控制中心设置倒计时参数，并控制时钟步入倒计时状态。

数字式网路子钟的技术性能指标：

ØLED显示单元发光硬度：≥200cd/㎡

Ø对比度：≥10：1

ØLED显示屏可视视角：≥±65º

ØLED显示屏MTBF：≥30000小时

Ø独立计时精度：≤±0.2秒/天

Ø环境要求：工作气温0～＋50℃

Ø电源电流：220V±10％

Ø电源频度：50Hz±5%

数字多项式钟的插口形式：

输入：1路网路插口、1路电源插口