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Xi'an Synchronization of Electronic Technology Co., Ltd.

NTP服務器-SYN2151介紹

SNTP服務器對時原理及應用建議

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Issuing time:2017-07-18 19:08Author:syn029Source:西安同步原創

目前國內sntp服務器一般要求精度在±50ms量級,而且由于其受到網絡復雜程度和網絡環境限制較高,當網絡環境較差且上級sntp對時服務器級別不高時很難保證對時精度。而國外工業及電力系統中則對sntp對時精度要求較高,其一般要求保護系統內sntp客戶機系統時間以及外部IO信號報文時間戳相對基準時間誤差不大于±1ms。

1 sntp對時原理

sntp單播模式下,其以客戶機/服務器模式進行通訊,對時服務器通過自身接收GPS信號及自身守時芯片確定自身的時間基準。客戶機定期訪問服務器獲取服務器時間信息,并依此改變自身時鐘至服務器時間,從而完成時間校準工作。

在時間同步過程的起始時刻,客戶機向sntp服務器發送包含時間戳的對時請求數據并自身記錄該時刻,服務器收到該請求后回復一包含接收到客戶機請求包時刻和自身發出應答包時刻的數據包至客戶機,客戶機接收該包并記錄接收時刻。

sntp對時工作原理

設T1為客戶端向服務器端發出對時請求的自身絕對時刻,T2為服務器端收到來自客戶端對時請求包的絕對時刻,T3為服務器端向客戶端發出對時應答包的出口絕對時刻,T4為客戶端接收到服務器應答包的絕對時刻。  

假設1:請求數據包和服務器應答數據包在網絡上的發收時間間隔一致(收發路由以及延時一致),則可算出單程網絡延時。

假設2:在一個時間同步周期內,客戶機端內部時鐘與服務器端時鐘只存在小到可以在毫秒級忽略不記的誤差。由以上兩個假設可以推算出兩邊絕對時間偏差。

基于此,可以看出客戶端同服務器端的時間偏差僅取決于請求報文與應答報文在網絡上的延時與相關節點的絕對時間戳值。得到客戶機端的絕對時間偏差后,客戶端根據此偏差進行調整即可實現時間同步。

2 sntp對時過程中可能產生的外部誤差

實際sntp時間同步處理過程中,由于期望達到±1ms級誤差,所以嵌入式系統的內部處理流程耗時將不能忽略。此時在cpu進行報文時間標記后轉由端口發送至網絡的過程中將產生一定的延時,同時當嵌入式系統端口處收到來自對時服務器的應答報文,cpu將經過一段時間后才可能巡檢到并處理該報文,此時由于巡檢機制導致時間段的不穩定性,實際系統中的兩組時間戳間隔(廣義網絡延時)將不再對等。此時通過sntp對時機制計算出的本地時鐘相對服務器時間的偏移值會產生大小為到相對時間與到相對時間差值絕對值一半的誤差。

此外,由sntp時鐘源同步發出的脈沖信號輸入保護設備后,DI板件將該信號轉發至cpu板卡處理形成上送PC端工具報文并標記該信號時間戳的過程中也會產生一定的延時,在對比實驗中大約為±0.5ms級,難以忽略。

3 SNTP服務器應用建議

為了使SNTP服務器能夠更好地在局域網中應用,尤其是在需要為大量網絡設備(計算機,網絡攝像機,服務器、交換機、監控設備等)需要時鐘同步的情況下有以下建議:

1)務必在本地局域網架設SNTP服務器,不要使用互聯網上的SNTP服務器地址,因為Internet網絡的時延不確定性,最大有幾秒的誤差,服務質量得不到保證。

2)sntp客戶端對sntp服務器的授時請求周期一般要大于60s,甚至更長時間,建議5分鐘左右,以免造成SNTP服務器資源迅速消耗而不能及時響應其他客戶端的請求。

3)SNTP服務器可以帶的客戶機數量是根據廠家sntp服務器的響應速度來確定的,網絡中客戶機數目過大時,應配置多臺SNTP服務器,以達到要求的授時精度。一旦超過廠家規定的數量,授時的精確度就得不到保證,會有惡化的危險。

4)需要高可靠授時應用時,最好配備多臺SNTP服務器,實現冗余配置,利用DNS實現負載均衡和集群。

5)計算機客戶端一般能夠自動識別服務器端的故障,一旦發現sntp服務器出現故障,會自動轉向其他sntp服務器獲取時間。

4、sntp服務器介紹

西安同步電子科技有限公司生產多款ntp/sntp時間服務器,舉例如下:

NTP網絡時間服務器是兼容NTP/SNTP協議的多功能時鐘服務器,利用美國的gps衛星信號,獲取utc標準時間,為網絡用戶提供精確可靠和多功能的時間服務。

sntp服務器外觀圖

sntp服務器外觀圖

北斗網絡時間服務器是一款基于NTP/SNTP協議的多功能網絡校時服務器,接收北斗二代衛星定時定位信號,為客戶端提供精確的授時服務。

CDMA網絡時間服務器是一款基于NTP/SNTP協議的網絡授時服務器,從中國電信cdma基站獲取utc時間,為網絡用戶提供標準的網絡時鐘同步服務。