[發明專利]一種自適應時鐘同步系統

無效

• 申請號: 201210183623.8
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN102684808A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 田志宏;王佰玲;葉建偉;張宏莉;張旭;牛通;何慧;張偉哲;余翔湛;韓笑;劉建華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 田俊峰

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別是涉及一種自適應時鐘同步系統。

背景技術

隨著時代的發展和社會的進步，以及計算機和通信網絡的普及，信息技術和網絡技術也越來越廣泛的應用到各個領域，其中許多應用都需要高精度、高可靠性的時間同步。然而，在實際應用中，計算機的時鐘工作太不穩定，容易受到溫度、電源等外界環境的影響。計算機時鐘由軟件時鐘和硬件時鐘組成，由于時鐘本身物理性能和外界因素影響，兩種時鐘的守時性能都無法滿足需求。但，隨著計算機和網絡技術的迅猛發展，網絡互連系統上的時間敏感性應用也越來越多；例如：電話計費、航海定位、分布式數據庫處理、電子商務、網絡傳感器、工業控制系統等多方面，涉及各個領域的應用，都與網絡中各個節點之間時間同步的精確度密切相關。但是由于網絡中各個計算機都在其固有的晶振頻率下進行計時，即使初試時間設置相同，由于各晶振的特性不同，也會隨著時間的推移而相互之間失去同步。因此，對于網絡上的許多應用來說，將網絡中各個計算機的時間同步到一個統一的標準是至關重要的。

網絡時間協議（NTP，Network?Time?Protocol）的出現能夠很好的解決這一問題。NTP能調整時間抖動率，建立一個即時緩和、調整時間變化，并用一群受托服務器提供準確、穩定時間的時間管理。

目前，對于基于NTP協議的時鐘同步的研究已有不少，但大部分是理論上的研究探索與改進，真正應用于實踐，并且經歷過實踐檢驗的技術產品并不多。市場上已經出現的一些時鐘同步產品也大多數是應用于局域網這些小規模的網絡環境之下，這些產品的開發技術各異，時間同步精度不盡相同。目前適合大規模分布式網絡應用的時鐘同步技術產品欠缺，然而隨著企事業單位網絡規模的擴大，隨著網絡技術的發展及高速寬帶的出現，對于適應于大規模網絡時鐘同步的技術產品需求日益增加。

同時，隨著網絡安全事件的頻繁發生，網絡系統的安全性問題越來越受到人們的關注，如何確保時鐘同步系統的安全性也是目前需要解決的問題。

目前的時鐘同步產品普遍存在精度較低、健壯性較差、可拓展性不足、自動化程度較低、安全性不足、可應用網絡規模小等缺陷。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提出了一種基于NTP協議的適用于大規模分布式網絡并且具有一定自適應性能力的時鐘同步系統，并且該系統在封閉的網絡環境下開發運行，具有很好的安全性，因此有效的解決了以上難題，實現了對于大規模分布式網絡應用的高精度、高健壯性、高自動化、高安全性的時鐘同步。

為解決上述技術問題，一方面，本發明提供一種自適應時鐘同步系統，所述系統包括：

主服務層，包括一臺或多臺主時間服務器，其中，主時間服務器外接原子鐘；

二級服務層，包括多臺二級時間服務器，一部分二級時間服務器與主時間服務器進行時間同步，另一部分二級時間服務器相互之間進行時間同步；

客戶層，包括若干終端，終端向二級時間服務器發出時間同步請求，進行時間同步。

進一步，主時間服務器、二級時間服務器和終端上設置有時間控制模塊，用于獲取的UTC時間，對各終端進行時間同步；負責在二級時間服務器和終端收發時間信號請求和應答，完成數據包的傳送功能，以及根據獲取的標準時間來修改本機硬件時鐘。

進一步，主時間服務器、二級時間服務器和終端上設置有時區控制模塊，用于在二級時間服務器和客戶端收發同步時區信息請求和應答，將主時間服務器的時區信息發送給二級時間服務器及所有終端，使其提取時區信息，從而修改本機的時區配置。

進一步，主時間服務器、二級時間服務器和終端上設置有自動配置模塊，用于當基準時間源發生故障時，自動尋找時間源，進行時間同步。

進一步，主時間服務器和二級時間服務器上設置有偏差監測服務器子模塊，終端上設置有偏差監測終端子模塊；其中，偏差監測服務器子模塊用于根據定期監測或臨時監測的要求，檢測一個或多個終端同步偏差結果，并將結果寫入數據庫中，以跟蹤和記錄時鐘同步子系統運行狀況；偏差監測終端子模塊接受偏差監測服務器子模塊發來的請求，將當前終端的時鐘參數上傳到偏差監測服務器模塊。

進一步，主時間服務器還設置有報警模塊，用于當終端時間與基準時間的偏差大于預先設定時間偏差閥值時，報警，并生成報警記錄，以備查詢。

本發明有益效果如下：