校內(nèi)統(tǒng)一授時(shí)系統(tǒng)的建設(shè)與思考

林超

摘 要：針對(duì)高校授時(shí)系統(tǒng)當(dāng)前面臨的問(wèn)題，結(jié)合中國(guó)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(shí)系統(tǒng)的建設(shè)方案。

關(guān)鍵詞：GPS授時(shí) NTP 方案

中圖分類(lèi)號(hào)：G482 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(kāi)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(shí)鐘每天都可能產(chǎn)生分秒級(jí)的誤差，久而久之，就容易產(chǎn)生較大誤差，使得校內(nèi)時(shí)間的不統(tǒng)一，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，這種誤差可能會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，時(shí)間類(lèi)消費(fèi)計(jì)費(fèi)、分布計(jì)算等業(yè)務(wù)的不準(zhǔn)確性和無(wú)法進(jìn)行。同時(shí)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化考試的相關(guān)要求，標(biāo)準(zhǔn)的授時(shí)系統(tǒng)也是國(guó)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(gè)校內(nèi)的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)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(shí)鐘系統(tǒng)面臨問(wèn)題

1.1 普通石英鐘作為校內(nèi)記時(shí)系統(tǒng)

普通的石英鐘個(gè)體間存在記時(shí)的誤差，無(wú)法統(tǒng)一校時(shí)，無(wú)法為其他的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供時(shí)鐘服務(wù)，同時(shí)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(shí)系統(tǒng)。

1.2 電波鐘作為校內(nèi)時(shí)鐘服務(wù)系統(tǒng)

電波鐘作為一種新興的技術(shù)具有價(jià)格低廉，授時(shí)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(wú)法給其他的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及服務(wù)器進(jìn)行授時(shí)，造成高校內(nèi)統(tǒng)一授時(shí)的局限性。

1.3 統(tǒng)一的基于Internet的校內(nèi)授時(shí)

Internet具有授時(shí)準(zhǔn)確，價(jià)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(shí)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(shí)的校內(nèi)NTP統(tǒng)一授時(shí)系統(tǒng)

針對(duì)以上校內(nèi)對(duì)時(shí)系統(tǒng)存在的問(wèn)題， 我們學(xué)校首次設(shè)計(jì)了基于GPS授時(shí)的分布式的校內(nèi)NTP統(tǒng)一授時(shí)系統(tǒng)，取得了較好的應(yīng)用效果。GPS授時(shí)是GPS應(yīng)用的一個(gè)重要方面，它實(shí)際上也是通過(guò)無(wú)線電波來(lái)進(jìn)行時(shí)間的比對(duì)，其授時(shí)精度可達(dá)到ns級(jí)[1]；NTP協(xié)議全稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（Network Time Protocol），它的目的是在國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)上傳遞統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間[2]。

GPS授時(shí)的校內(nèi)NTP統(tǒng)一對(duì)時(shí)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(shí)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(shí)間信號(hào)，顯示統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，并作為校內(nèi)時(shí)鐘服務(wù)器為校內(nèi)其他設(shè)備，通過(guò)有線或者無(wú)線的方式提供對(duì)時(shí)服務(wù)；GPS接受設(shè)備須具有8通道并行接受，同時(shí)跟蹤6顆衛(wèi)星的能力，數(shù)據(jù)更新速度不低于1 s，計(jì)時(shí)精度小于0.1 s/年，信號(hào)的傳送距離不低于600 m。當(dāng)接收不到GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)時(shí)，高精度的恒溫晶振作為計(jì)時(shí)基準(zhǔn)保證了整個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)時(shí)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(hào)轉(zhuǎn)換器、信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換成頻率為2.4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)并中繼轉(zhuǎn)發(fā)。 終端顯示設(shè)備是用來(lái)進(jìn)行時(shí)間的顯示，以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)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(shí)間指令進(jìn)行自動(dòng)校時(shí)。時(shí)鐘管理系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)看各個(gè)子鐘和中繼器的運(yùn)行狀態(tài)，并可監(jiān)看母鐘的各個(gè)模塊運(yùn)行的狀態(tài)，進(jìn)行狀態(tài)維護(hù)。

整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shí)間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，每秒更新一次，通過(guò)校園網(wǎng)將時(shí)間信息傳輸給各個(gè)教學(xué)樓的中繼器；然后中繼器將以太網(wǎng)的信號(hào)轉(zhuǎn)化成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，傳送給每個(gè)時(shí)鐘，同時(shí)每個(gè)時(shí)鐘也具有將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中繼轉(zhuǎn)發(fā)的功能，校內(nèi)其它需要授時(shí)的設(shè)備則通過(guò)NTP時(shí)間服務(wù)器獲取校內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，從而達(dá)到校內(nèi)時(shí)間統(tǒng)一。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，我們?cè)O(shè)計(jì)的校內(nèi)時(shí)鐘系統(tǒng)通過(guò)分布式結(jié)構(gòu)，既保持了時(shí)鐘系統(tǒng)的穩(wěn)定性也保證了維護(hù)的簡(jiǎn)單性。通過(guò)GPS衛(wèi)星授時(shí)以及主母鐘的備份方式，我們確保了校內(nèi)區(qū)域時(shí)間的準(zhǔn)確性，對(duì)我校標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)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(cè)試網(wǎng)時(shí)間同步問(wèn)題的研究[J].測(cè)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(shí)系統(tǒng)在氣象行業(yè)中的應(yīng)用研究[J].科技廣場(chǎng)，2010（3）：138-140.endprint