时钟同步技术的发展前景[4]

  （2） NTP（Network Time Protocal）

  在计算机网络中传递时间的协议主要有时间协议（Time Protocol）、日时协议（Daytime Protocol）和网络时间协议（NTP）3种。另外，还有一个仅用于用户端的简单网络时间协议 （SNTP）。网上的时间服务器会在不同的端口上连续的监视使用以上协议的定时要求，并将相应格式的时间码发送给客户。在上述几种网络时间协议中，NTP协议最为复杂，所能实现的时间准确度相对较高。在RFC-1305中非常全面地规定了运行NTP的网络结构、数据格式、服务器的认证以及加权、过滤算法等。NTP技术可以在局域网和广域网中应用，精度通常只能达到毫秒级或秒级。

  近几年来还出现了改进型NTP。与传统的NTP不同，改进型NTP在物理层产生和处理时戳标记，这需要对现有的NTP接口进行硬件改造。改进型NTP依旧采用NTP协议的算法，可以与现有NTP接口实现互通。与原有NTP相比，其时间精度可以得到大幅度提升。目前支持改进型NTP的设备还较少，其精度和适用场景等还有待进一步研究。改良行NTP号称能达到十微秒量级。

  （3） 1PPS（1 Pulse per Second）及串行口ASCII字符串

  秒脉冲信号，不包含时刻信息，但其上升沿标记了准确的每秒的开始，通常用于本地测试，也可用于局内时间分配。通过RS232/RS422串行通讯口，将时间信息以ASCII码字符串方式进行编码，波特率一般为9600bit/s，精度不高，通常还需同时利用1PPS信号。由于串行口ASCII字符串目前没有统一的标准，不同厂家设备间无法实现互通，故该方法应用范围较小。到2008年，中国移动规定了1PPS+ToD接口的规范，ToD信息采用二进制协议。1PPS+ToD技术可用于局内时间传送，需要人工补偿传输时延，其精度通常只能达到100ns量级，但不能实现远距离的局间传送。

  （4） PTP（Precision Time Protocal）

  PTP与NTP的实现原理均是基于双向对等的传输时延，最大的不同是时间标签的产生和处理环节。PTP通过物理层的时戳标记来获得远高于NTP的时间精度。基于IEEE-1588的PTP技术原先用于需要严格时序配合的工业控制，为了顺应通信网中对高精度时间同步需求的快速增长，IEEE-1588从原先的版本1发展到版本2，并且已在同步设备上、光传输设备上、3G基站设备上得到应用。

  在我国，PTP技术主要是基于光传输系统实现高精度时间传送的，国内运营商在最近几年中开展了通过地面传输系统传送高精度时间的研究，在实验室及现网上进行了大量的试验，并取得了一定的成果，已超过了国外相关方面的研究水平。目前国内已在一定规模的网络环境下实现了PTP局间时间传送，精度能达到微秒级。

  4  同步新技术展望

  相对于成熟的频率同步技术，以PTP技术为引领的时间同步技术崭露头角。新兴的时间同步与现有的频率同步彼此相对独立，但从长远来看，频率同步与时间同步的统一是发展的必然趋势，为此，本文在这里推出了通用定时接口技术和光纤时间同步网这一概念，作为抛砖引玉供读者探讨。

  在ITU-T J.211标准中规定了一种新型的定时接口，即DTI（DOCSIS Timing Interface）。DTI应用于有线电缆网络，通过协议交互方式，在一根电缆线上同时实现频率和时间同步。DTI基本工作原理是：服务器与客户端之间采用一根DTI电缆进行连接，服务器在获取精确时间戳和基准频率信号后，校正本地时钟并向下游DTI客户端输出DTI信号，在一根DTI电缆的服务器和客户端两侧，通过乒乓（ping-pong）机制无间断地发送和接受DTI报文，从而实现DTI客户端与服务器之间的同步。DTI利用RJ45接口的1、2管脚进行收发协议的乒乓传输，以最大限度地减少两个方向传输的时延不对称性引入的时间误差，并最大限度地减少串扰。随着技术的不断发展，DTI技术将逐渐应用于通信领域，即通用定时接口技术。

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