NTP网络时间服务器在大型局域网的同步技术

本章利用双机互备型ntp网络时间服务器实现局域网的时间同步解决方案。

1时间同步系统的配置
全网配置一套时间同步系统，由两台GPS时间服务器（ntp网络时间服务器）（支持NTP协议）、交换机、网络和客户端组成。两台GPS时间服务器（ntp网络时间服务器）放置在机房交换机机柜中，以NTP 协议方式向全网的客户端授时。两台GPS时间服务器（ntp网络时间服务器）以冗余热备模式工作，提高了系统的可靠性。
NTP（Network Time Protocol）是用来在整个网络内发布精确时间的TCP/IP协议，其本身的传输基于UDP，它可以使计算机对其服务器或时钟源（如石英钟，GPS等）做同步化，提供高精度的时间校正（LAN上与标准间差小于1毫秒，WAN上几十毫秒），且可采用加密确认的方式来防止恶毒的协议攻击。
支持协议：NTP，SNTP，ARP,UDP,TCP,Telent,ICMP,SNMP,DHCP和TFTP ；
网络接口：RJ－45以太网接口；

2 时间同步系统的性能
2.1 GPS时间服务器（ntp网络时间服务器）接收GPS（全球定位系统）卫星信号或接收外部IRIG-B（DC）时间基准信号。
2.2 GPS时间服务器（ntp网络时间服务器）的时间信号接收单元能接收GPS卫星发送的协调世界时（UTC）信号作为外部时间基准信号。正常情况下，GPS时间服务器的时间信号接收单元独立接收GPS卫星发送的时间基准信号。当某一GPS时间服务器的时间信号接收单元发生故障时，该GPS时间服务器能自动切换到另一台GPS时间服务器的时间信号接收单元接收到的时间基准信号，实现时间基准信号互为备用。当GPS时间服务器的时间信号接收单元恢复正常后，该GPS时间服务器自动切换回正常工作状态，切换时间小于0.5秒，切换时GPS时间服务器输出的时间同步信号不会出错。
2.3 GPS时间服务器可输出一路特殊的供GPS时间服务器（ntp网络时间服务器）间互联的IRIG-B（DC）码信号，该信号作为互联GPS时间服务器（ntp网络时间服务器）的“后备”外部时间基准，当GPS时间服务器的“主”外部时间基准故障时，该信号停止输出。消除当GPS时间服务器互联时“主”外部时间基准发生故障所引起的工作状态不确定性。
2.4 GPS时间服务器具有内部守时功能。当接收到外部时间基准信号时，被外部时间基准信号同步；当接收不到外部时间基准信号时，切换到内部守时，使GPS时间服务器输出的时间同步信号仍能保持一定的准确度。当外部时间基准信号接收恢复时，自动切换到正常状态工作，切换时间小于0.5S，切换时时钟输出的时间同步信号不会出错。
2.5时钟装置的所有输出信号均经隔离输出，抗干扰能力强，且各路输出在电气上均相互隔离。
2.6 时钟装置具有自复位能力，在因干扰造成装置CPU瞬间故障时，能自动恢复正常工作。
2.7 时钟装置的某一路输出信号允许短路5分钟以上，不会造成对该输出回路的永久性损坏。
2.8 时钟装置的某一路输出信号短路，不会影响其它输出信号。
2.9 时钟装置采用模块化结构设计，CPU板、B码生成板、NTP信号输出板可热拔插。
2.10时钟装置具有工作状态指示、告警显示和告警信号输出功能。告警信号的电接口类型为继电器空接点，接点耐压>250V DC。
2.11 每台时钟装置都提供一路TTL脉冲信号（可编程输出1PPS、1PPM、1PPH、事件），供时钟的准确度指标测试。
2.12 时钟装置具有时间显示功能，可显示年、月、日、时、分、秒。

3 时间同步系统的结构
该系统结构由两台GPS时间服务器（ntp网络时间服务器）屏、交换机、网络和客户端组成。
两台GPS时间服务器（ntp网络时间服务器），互为热备，GPS时间服务器1作为“常用”时间服务器，GPS时间服务器2作为“备用”时间服务器。当“常用”时间服务器（GPS时间服务器1）的GPS信号接收单元发生故障时，自动切换至“备用”时间服务器（GPS时间服务器2）的GPS信号接收单元接收到的时间基准信号，从而保证系统的可靠性。当“常用”时间服务器（GPS时间服务器1）的GPS信号接收单元恢复正常后，该GPS时间服务器自动切换回正常工作状态。
当GPS时间服务器（ntp网络时间服务器）都接收不到两路外部时间基准信号时，切换到内部守时，保持一定的走时准确度；当外部时间基准信号接收恢复时，自动切换回接收外部时间基准信号的工作状态。
两台GPS时间服务器的RJ45口分别接到交换机上，分配两个IP地址，如GPS时间服务器1的IP地址为IP1, GPS时间服务器2的IP地址为IP2,则两个IP地址就作为网内的标准时间服务器。客户端PC机可使用操作系统自带NTP服务，也可使用我公司提供的客户端软件。本软件可输入两台GPS时间服务器的IP地址， IP1地址作为主地址，IP2地址作为备用地址，当客户端因某些原因无法从主地址获取时间信息时，则自动从备用地址获取时间信息。
嵌入式录像机(DVR)不具备NTP对时功能，需在PC机上安装DVR厂家提供的管理软件，把时间信息传给DVR。