[发明专利]高精度NTP授时系统及其授时方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种高精度NTP授时系统及其授时方法，属于时间同步系统、子母钟系统技术领域。

背景技术

目前，NTP（Network Time Protocol）作为网络授时协议，已经广泛的应用在各个行业之中，但是传统的NTP本身存在着精度低、对硬件性能依赖性很大的缺点，一般NTP的精度在毫秒级别，而且作为NTP服务器，对于服务器的CPU处理速度依赖性很大，随着客户端数量的增加，NTP服务器的授时精度会明显降低；

    对于我们的时间同步系统、子母钟系统等对时间精度要求较高的行业，时间精度的要求达到了微秒级甚至是纳秒级，NTP在这些领域的应用受到了明显的限制，也显示出了NTP的一些不足；

    传统的NTP网络授时系统，采用带有操作系统的CPU进行处理，所有的时间均有CPU去计时并获取，导致存在严重不足如下：

1、NTP包的到达时间获取不精确；

    2、NTP包的发送时间获取不精确； 

    3、NTP的精度对硬件CPU的处理速度依赖性过大；

    4、NTP服务器可带的节点数量较少，即负载能力过小。

但是NTP授时也有它的优势所在，随着以太网的发展，以太网已经深入到了各个角落，在以太网上运行的NTP授时协议，不用占用专用的网络，就可以实现授时，而且非常方便组网，用起来非常方便灵活。

 

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种精度高、获取数据精确、组网方便、不占用专用网络的高精度NTP授时系统及其授时方法。

本发明高精度NTP授时系统，其特殊之处在于包括用于发出NTP包的CPU2，CPU2通讯连接有用于接收、发送NTP包并对NTP包中的各个时间戳进行补偿修正的可编程逻辑器件1，可编程逻辑器件1与以太网PHY电路3、授时输出接口单元4通讯连接，可编程逻辑器件1的输入端连接有用于输送标准时间的标准时源输入接口5，CPU2与用户管理接口6通讯连接，用户管理接口6是提供给用户进行管理、维护、设置的接口。

上述高精度NTP授时系统的授时方法，其特殊之处在于包括以下步骤：

服务器端：CPU2接收NTP包，经过可编程逻辑器件1精确记录到达时间T；CPU2收到NTP包后作出回应，发送回应NTP包，并将记录的精确时间T添加到所要发出的NTP包中，然后可编程逻辑器件1对发送的NTP包的发送时间进行修正并更改发送时间戳的值，然后可编程逻辑器件1对NTP包进行校验，校验后发出。

服务器端接收方向：

1、CPU2通过可编程逻辑器件1从标准时源输入端口5获得标准时间；CPU2从用户管理接口6获取客户基本配置；

2、可编程逻辑器件1接收到物理层的以太网包，精确记录下到达时间T；

3、可编程逻辑器件1将收到的以太网包进行CRC32（循环冗余检测32）校验，校验数据包是否完整包，如果是错误包，就将该包丢弃；如果数据包完整无误，则进行下一步处理；

4、如果以太网包不是NTP包，那么就将该包直接送到CPU 2进行处理，如果该数据包是NTP包，则将时间T加入到NTP包的到达时间戳的位置；

5、对于加上时间戳T的以太网包，重新进行CRC32校验，将校验值替换以太网包原有的校验和；

6、将步骤5的NTP包送到CPU2进行处理；

服务器端发送方向：

1、 CPU2通过可编程逻辑器件1从标准时源输入端口5获得标准时间；

CPU2从用户管理接口6获取客户基本配置；

2、可编程逻辑器件1接收到来自CPU2的以太网包，并精确记录下达

时间为T，确定以太网包在可编程逻辑器件1中的处理时间t；

3、可编程逻辑器件1对收到的以太网包进行CRC32校验，校验数据包

是否完整包，如果是错误包，就将该包丢弃，如果数据包完整无误，进入步骤3判断包的类型；

4、如果数据包的类型不是NTP包，那么就将该包直接送到PHY电路发

送出去，如果该数据包是NTP包，则将时间（T + t）加入到NTP包的发送时间戳的位置；

5、对于已经加上时间戳T的以太网包，重新进行CRC32校验，并将校

验替换包原有的校验和；

6、步骤5的NTP包送到PHY电路及物理接口3发送出去；