科普：数字化港口NTP网络时间同步方案
1、系统需求
为整个港口枢纽和各个弱电子系统（视频监控、智能闸口、广播等系统）提供一个标准的时钟同步信号，使港口各系统时钟同步一致并同步显示出来。
2、系统介绍
在信息化快速发展的今天，港口、机场和火车站作为交通网中的重要节点，与广大市民生活密切相关，担负着快速运送大流量乘客或货物、保证交通畅通的重任，而这就需要各个部门、各个系统的紧密配合。
标准时钟同步系统的安装设置为这种配合提供了一个基本保障。随着港口、机场和铁路各公司提速战略提高服务的实施，对整个交通运输系统运营效率提出了更高的要求，而时钟系统以它高可靠性、高精度性、高集成控制的特性，为各个港口、机场、车站内中心调度员、值班员、各个部门工作人员和广大乘客提供统一的标准时间信息，同时为其他各个系统提供统一的时间信号，使各机电系统的网络设备与卫星时钟实时保持同步，从而实现统一的时钟基准，逐渐成为港口、机场、铁路站等各个交通现代化管理、监测的重要技术手段之一。
3、系统架构
系统架构拓扑图：
4、系统组成
港口、机场和铁路标准时钟同步系统由卫星信号接收天线、NTP卫星时钟服务器（NTP网络母钟）、网络交换机、NTP网络子钟、传输通道（网线）、管理软件等组成。
5、系统优势
5.1 同步校对
系统通过卫星信号接收天线不间断接收GPS/北斗卫星发送的时间码及其相关代码，并对接收到的数据进行分析，判断这些数据是否真实可靠。如果数据可靠即被卫星网络母钟采用，如果数据不可靠便放弃，下次继续接收。
网络子钟是个独立的显示单元，可以脱离卫星网络母钟单独运行，同时又能主动请求卫星网络母钟的标准时间信息，网络母钟对其实时校对。为了确保接收到的信息是真实的、可靠的，网络母钟对接收到的请求信息进行严格分析、判断，排除干扰信息。
5.2 时间显示及调整
数字式网络子钟时间采用“时分；时分秒；年月日星期”可选模式，调整时间时，网络子钟发出校准请求，卫星网络母钟接收到请求后立即将精准时间信息发送出去对子钟时间进行调整。
5.3 为其他系统提供时间信号
卫星网络母钟设有多路NTP网络接口（RJ45）,且每路网口具有独立MAC地址相互物理隔离互不影响工作，能够时刻准备为机场火车站及其他各个子系统提供时间同步信号。主要系统包括：通信传输系统、无线通信系统、调度电话系统、有线广播系统、闭路电视监视系统、安防监控系统、ATS系统、SCADA系统、FAS系统、AFC系统、EMCS系统等。
5.4 系统监测功能
在控制中心设置对时钟系统进行管理监测计算机系统，具有自诊断功能，可进行故障管理、性能管理、配置管理、安全管理等。
中心内管理计算机能够检测到子钟设备的运行状态信息，且对检测到的故障状态进行显示，能实时、详细地反应系统内部各模块的状态，并能对全系统时钟进行点对点的控制（复位、停止、校对、追时等）。
系统出现故障时能够发出声光报警，指示故障部位，对故障告警做同步传输，提供给值班室的工作人员，并进行故障记录和打印等工作。
5.5 系统可扩展性
系统扩容时，中心的网络母钟可通过扩展设备对需求实时进行扩展，方便各个站点网络子钟的增设工作。
5.6 集散控制
系统采用集散控制功能，即分布式系统，中心网络母钟、网络子钟相互之间通过五类六类屏蔽网线方式连接，在整个系统中相对独立，任何一部分发生故障都不会影响整个系统的运行。
6、产品介绍
6.1 卫星接收天线
6.1.1电气特性：
a、线的长度：30米
b、线的规格：SYV-50-3
c、接头规格：BNC型接头
d、工作频率、频宽：1575.42MHz、 20MHz
e、最小驻波比(VSWR) ：1.5 : 1
f、信号方向：半球型向上
g、增益：40dB±2dB
h、噪声：£1.6dB
i、工作电压：5V±0.5直流
j、工作电流：£25mA
6.1.2物理特性：
a、尺寸：Φ93mm x 138mm
b、馈线长度：30米
c、接口：BNC
d、工作温度：- 40℃～+85℃
e、储存温度：- 40℃～+100℃
6.2 NTP时钟服务器（母钟）
6.2.1 产品特点：
◆ 高精度，串口/脉冲可达30ns，NTP客户端优于2ms，时间同步快。
◆双CPU同时工作，32位CPU双核处理器，采用DSP/CPLD技术高速处理；
◆ 卫星时间源信号采用GPS+北斗二合一混合工作方式（GPS、北斗颗数可显示）；
◆ 支持4路独立10/100M网口（每个端口具有独立的MAC地址）4路串口，接口之间互相物理隔离互不影响工作，机箱1U机架式设计，且网口可灵活配置；
◆ 作一级时钟服务器，可同时为上万台客户端、服务器、工作站提供时间服务。
◆ 支持WINDOWS9X/NT/2000/XP/2003/vista、LINUX、UNIX、SUN SOLARIS、IBM AIX、HP-UX等操作系统及支持NTP协议的所有网络设备。
◆ 多种配置方法（SOFT/WEB），易于管理和升级，支持MD5加密和SNMP网管；
◆ 设备支持NTP和SNTP协议，要实现计算机网络及其网络设备无需额外编程便可自动精确同步时间。
◆ 专用嵌入式系统，无硬盘和风扇设计，防震设计，系统稳定可靠。
◆ 机箱经防磁处理，抗干扰能力强。
◆ 卫星接收天线重点考虑了防雷设计、稳定性设计、抗干扰设计，信号接收可靠性高，不受地域条件和环境的限制。
◆ 装置具有多种串行信息输出与交互方式，以满足不同用户的需求。
◆ 串口信号输出可编程，操作方便。
◆ 装置可通过LCD液晶屏显示年月日时分秒和当前GPS、北斗卫星收星个数。
◆ 机架式结构，1U、19”标准机箱,安装方便。
6.2.2 产品参数：
名 称技 术 参 数
捕获
卫星
时间
装置冷启动时≤1—3min
装置热启动时≤1min
瞬间断电重启≤20s
授时精度30ns（UTC同步精度）
网络授时精度1-10ms（典型值达5ms内）
网络时间协议NTPv1.v2.v3&v4、SNTP、TELNET、DHCP、UDP、SNMP
客户端吞吐量65000次/秒
LCD液晶显示显示当前的GPS及北斗卫星个数和年月日时分秒时间信息
串行口信息波特率默认9600，数据位8，无校验，1停止位
卫星接收天线标配30米，根据实际环境可选50、100、200米
尺寸1U:483×44×210mm
重量2.8KG
电源220V ±20%，47Hz～63Hz（三合一插座）
工作温湿度-200C～+700C；<95%无冷凝
贮存温度-400C～+850C
功耗≤15W
MTBF≥95000H
质量保证产品3 个月包换，1年内免费保修
免费保障产品出故障时由购货方直接与本公司联系替换品
技术支持免费向用户的电话、邮件等技术支持服务
软件升级终身免费向用户提供系统时间软件的升级
6.3 NTP网络子钟
6.3.1 指针式网络子钟
产品类型---指针式二级子钟
钟面指针---时分针/时分秒针
中心控制---单片机
运行模式---自动运行，自动校准
接口类型---NTP网口
外壳材质---金属外壳，表面拉丝
同步误差---0.1ms
时分针不适应度---小于8 °
工作温度----20°C ~ 50°C
工作湿度---0% ~ 95%，无凝结
停电记忆---10年
输入电源---220 ~ 240vac 或 12vac（定货时指定）
功耗---小于0.3 w
外型尺寸---直径 300mm、400mm
安装方式---室内壁挂
6.3.2 数字式网络子钟
◆ 显示内容：时分秒（红色5英寸）单/双面显示可选；
◆ 外形尺寸：77*18*5cm；
◆ 接口：RJ45(NTP)网口自动同步，可选CDMA无线；
◆ 电源：AC220V市电可选POE；
◆ 走时精度：0.1S/天；
◆ 环境要求：－20℃～+75℃；
◆ MTBF：≥6万小时；
◆ 高亮度数码管，长寿命。
◆ 磨砂PC面板，防眩光，不刺眼。
◆ 超薄金属外壳设计，静电喷塑。
◆ 年月日星期汉字自发光。
◆ 计算机远程开启显示屏，关闭显示屏，集中管理，点对点监控；
◆ 计算机远程控制显示屏夜间白天亮度自动调节。
7、系统总结及经典案例
7.1系统总结：
标准时钟同步系统不仅方便企事业单位的精准计时，更能为他们大大提升工作效率，效率的提高意味着社会公共服务的改善，而企事业单位对时间的强烈关注，正是他们服务和效率意识的见证。
随着各单位大数据建立，网络设备与服务器数量不断增加。网络管理员在查看众多网络设备日志时，往往发现时间不一，即使手工设置时间，也会出现因时区或夏令时等因素造成时间误差；有些二层交换机重启后，时钟会还原到初始值，需要重新设置时间。对于核心网络设备和重要应用服务器而言，它们之间有时需要协同工作，因此时间的统一准确性、可靠性显得尤为重要。
同时时钟系统具有业界领先的环保性能，引领了都市绿色办公风潮。随着现代人生活节奏的不断加快，网络化的普及，对时间精准度的需求也是越来越高，尤其是当前的港口、机场、铁路（地铁/火车站）、医院、学校、政府机关、企事业单位等正好迎合了他们的需求，为他们解决实实在在的问题。
7.2系统应用经典案例：
青藏铁路公司、广铁集团公司、三亚凤凰国际机场、宁东铁路股份有限公司、宿州市高速公路管理中心、河北省高速公路承秦高速管理处、吉林市火车站、济青高速管理中心、株洲通用机场、建湖通用机场、中国船舶工业集团有限公司下属某研究单位、华电集团新疆哈密公司、葛洲坝水电站项目、都江堰水电站项目、湘电集团变电站项目、东莞供电局、株洲炎陵供电局、云南矾钢10KV自动化系统、阳煤集团电厂、南瑞电气、陕西延安市10KV变电站自动化系统、山西铭石股份公司管道监控系统、抚顺罕王拉古铁厂、唐山瑞丰钢铁集团
