校內統一授時系統的建設與思考

林超

摘 要：針對高校授時系統當前面臨的問題，結合中國石油大學（華東）青島校區的實際，首次提出了全校統一的基于GPS的NTP授時系統的建設方案。

關鍵詞：GPS授時 NTP 方案

中圖分類號：G482 文獻標識碼：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，高校內的服務器以及相關的網絡設備大量增加，而這些設備內置的電子時鐘每天都可能產生分秒級的誤差，久而久之，就容易產生較大誤差，使得校內時間的不統一，在網絡環境下，這種誤差可能會引起網絡維護，時間類消費計費、分布計算等業務的不準確性和無法進行。同時根據國家標準化考試的相關要求，標準的授時系統也是國家標準化考點建設的重要組成部分之一。因此搭建一個校內的統一的標準化時鐘系統成為學校信息化建設的重要組成部分。

1 當前校內時鐘系統面臨問題

1.1 普通石英鐘作為校內記時系統

普通的石英鐘個體間存在記時的誤差，無法統一校時，無法為其他的網絡設備提供時鐘服務，同時也存在著維護不方便等特點，因此不適合作為校內的記時系統。

1.2 電波鐘作為校內時鐘服務系統

電波鐘作為一種新興的技術具有價格低廉，授時精度高等特點，然而由于電磁波容易受到環境、氣象、建筑物、以及其他電磁輻射的影響，且無法給其他的網絡設備以及服務器進行授時，造成高校內統一授時的局限性。

1.3 統一的基于Internet的校內授時

Internet具有授時準確，價格低廉等特點，然而并不是學校的所有網絡設備都能連接Internet，并且這種授時方式必須借助其它終端才能在教室內顯示。

2 基于GPS授時的校內NTP統一授時系統

針對以上校內對時系統存在的問題， 我們學校首次設計了基于GPS授時的分布式的校內NTP統一授時系統，取得了較好的應用效果。GPS授時是GPS應用的一個重要方面，它實際上也是通過無線電波來進行時間的比對，其授時精度可達到ns級[1]；NTP協議全稱網絡時間協議（Network Time Protocol），它的目的是在國際互聯網上傳遞統一、標準的時間[2]。

GPS授時的校內NTP統一對時系統主要由中心控制系統、傳輸系統、終端顯示設備（子鐘）以及時鐘管理系統組成。中心控制系統主要包括GPS接收設備、母鐘，NTP服務器。接受GPS標準時間信號，顯示統一的標準時間，并作為校內時鐘服務器為校內其他設備，通過有線或者無線的方式提供對時服務；GPS接受設備須具有8通道并行接受，同時跟蹤6顆衛星的能力，數據更新速度不低于1 s，計時精度小于0.1 s/年，信號的傳送距離不低于600 m。當接收不到GPS標準時間信號時，高精度的恒溫晶振作為計時基準保證了整個時鐘系統時間源的高精度和高可靠性。傳輸系統主要包括網絡信號轉換器、信號轉化器組成。將母鐘的提供的RS422格式的數據轉換成以太網數據，接入局域網，將以太網的信號轉換成頻率為2.4G無線網絡信號并中繼轉發。 終端顯示設備是用來進行時間的顯示，以及無線網絡信號的中繼轉發。它自身精度不小于0.1 s/d，并可根據母鐘發出的時間指令進行自動校時。時鐘管理系統可以實時監看各個子鐘和中繼器的運行狀態，并可監看母鐘的各個模塊運行的狀態，進行狀態維護。

整個系統的設計采用了流行的分布式結構，首先中心控制系統將RS422格式的時間數據轉化為網絡信號，每秒更新一次，通過校園網將時間信息傳輸給各個教學樓的中繼器；然后中繼器將以太網的信號轉化成無線網絡信號，傳送給每個時鐘，同時每個時鐘也具有將無線網絡信號中繼轉發的功能，校內其它需要授時的設備則通過NTP時間服務器獲取校內標準時間，從而達到校內時間統一。

3 結語

總之，我們設計的校內時鐘系統通過分布式結構，既保持了時鐘系統的穩定性也保證了維護的簡單性。通過GPS衛星授時以及主母鐘的備份方式，我們確保了校內區域時間的準確性，對我校標準化考場建設以及信息化建設起了重要的支撐作用。

參考文獻

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

[2] 熊雄，胡偉，劉小鋼.網絡統一授時系統在氣象行業中的應用研究[J].科技廣場，2010（3）：138-140.endprint