1、何為時間同步技術?
時間同步的定義是:将通信網上各種通信設備或計算機設備的時間信息(年月日時分秒)基于UTC(協調世界時)時間偏差限定在足夠小的範圍内(如100ms),這種同步過程叫做時間同步。
一般來說,時間同步應用最廣泛的是在INTERNET上的計算機。計算機時鐘用于記錄事件的時間信息,如E-MAIL信息、文件創建和訪問時間、數據庫處理時間等。時鐘還被用于控制備份的操作、為設計自動構造編譯器檢查文件是否變動過以及其他應用。如果計算機時鐘不精确,那麼這些應用中很多将無法正常工作。對時間敏感的計算機系統,如金融業界服務器、EDI、大型分布式商業數據庫、航天航空控制計算機等,更需要高精度的時間信息。交通運輸業的時間顯示系統,如地鐵時刻表顯示系統、機場時刻表顯示系統,如果偏差較大,可能會影響旅客的旅行。
世界上大多數國家采用的标準時間标度是基于地球自轉的天文時和基于原子振蕩的原子時獲得的協調世界時UTC。UTC時間通過很多途徑散播,包括無線與衛星導航系統,電話調制解調器和便攜計時器。
2、電波鐘
以我國前幾年在考試考場業務中應用較多的電波鐘為例。
由電波授時的電波鐘
電波鐘是通過接收低頻授時電波信号來完成時間同步的。電波發射塔位于河南省商丘市虞城縣,是目前我國唯一的BPC(中國低頻授時碼)電波發射塔,其作用是每天定期(很多電波鐘是每天同步一次)發送帶有國家授時中心發布的時間信息,以供一些帶有接收裝置的時頻設備接受時間信息,以便與國家标準時間同步。
之所以選在河南商丘主要還是考慮到東部人口密集,經濟相對發達,信号覆蓋有效利用率高。從河南商丘發射站1500公裡内為可正常接受信号範圍,2000公裡半徑根據氣象狀況也可以接收。此1500公裡半徑信号範圍涵括了中國西半部人口密集的省份與都市,含香港、澳門和台灣,同時也包括整個韓國,日本的九州島島南部。
電波鐘優點時使用簡單,校時簡單,在個别出現故障時不會影響到其他時鐘,而且使用更換都很方便。
然而,電波信号會受天氣影響頗大,一般而言,白天各種電波幹擾大較不容易接受到訊号,晚上幹擾較少,比較容易接受到訊号。建築密集地區由于電波障礙比較嚴重,也有可能接收不到。此外,用戶除了無法判斷電波鐘是否真正接收到電波,并且還無法獲知電波鐘是否時間準确、運行正常。無法進行統一時間管理,在出現故障時也無法及時感知排查故障。
由于電波鐘在以往考試中暴露的種種問題,電波鐘慢慢已經不适合應用在教育考試标準化考場領域中,而精度更高、更穩定、運行狀态可控的利用衛星導航定位信号的網絡時鐘方式成為了首選。
3、 網絡時鐘
網絡時鐘後端授時服務器用到GPS/北鬥定位模塊,全稱為“GPS/北鬥衛星導航定位模塊”,它像“收音機”一樣接收、解調衛星的廣播C/A碼信号。然後服務器接收到标準時間後同步給服務器管理的每台網絡時鐘。
網絡時鐘
網絡時鐘具有以下優勢功能:
所有考場内的時鐘需要同步到标準的UTC時間,并且能進行實時同步,同步周期不超過5s。考場時鐘監管系統需支持網絡管理功能,包括設備巡查、時間檢測、故障主動上報功能。
通過管理平台能夠在線管理接入系統的設備,具體功能包括查看每級機構下設備的數量,并将會将各設備的運行情況通過TCP/IP協議傳輸到網絡集中監控平台實時監控,以确保穩定可靠運行,實現與服務器的時間同步。
通過管理平台能夠在線實時查看同步時鐘的顯示時間,并能進一步查看和統計同步時鐘是否離線、是否異常(即時間不同步)的情況。
當出現同步時鐘離線、時間不同步的故障時,考場時鐘監管系統會将故障主動上報給管理平台。
同步時鐘内部設計了備用電池,當外接電源停止供給時,雖然鐘面不再顯示時間,但内部的時鐘仍然會繼續計時,當外部電源繼續供電時,鐘面繼續顯示内部計時的時間。備用電池的電量能保證在外接電源停止供應時内部時鐘至少能保持24小時的計時。
同步時鐘在網絡正常的情況下可進行自動時間同步,當網絡斷開的情況下,時鐘也能依靠内部計時進行正常工作。
時鐘具有操作簡便的局域網和互聯網專用網絡配置工具,通過該工具能夠配置時鐘端的IP和端口、PC端的IP和端口。
考務工作人員能通過管理平台查看各個考場時鐘的實際顯示時間和設備運行狀态,并且能看到GPS/北鬥衛星定位信号的信息,并且當考場時鐘發生離線或不同步等異常時該平台還能向考務工作人員智能提醒。通過SIP路由等服務,還實現了多級管理平台的分級管理。
網絡時鐘有那麼多優點,缺點也不少。由于網絡時鐘需後端服務器和GPS模塊,因此後端服務器的穩定性就會直接影響到整個考點學校的網絡時鐘使用情況,出現故障影響範圍特别大,需要時刻關注授時服務器的正常運行。另外,網絡時鐘因為使用電源長供電,所以個别出現顯示數碼管故障的頻率也較高。
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