过去十年,机房里的时间同步设备十台里有九台用的是GPS信号。这几年情况慢慢变了,随着北斗系统全面开通,越来越多的机房开始把对时设备换成国产方案。原因也不复杂:一是北斗在国内的信号覆盖已经很好,二是很多单位有了自主可控的意识,能用自己的卫星何必一直用别人的。北斗网络授时服务器就是专门为这种需求设计的设备,它接收北斗卫星发下来的时间信号,然后通过网络给机房里的所有服务器、电脑、网络设备提供统一的时间基准。
北斗网络授时服务器的工作流程可以分成三步。第一步是接收卫星信号。在机房所在大楼的楼顶或者窗边安装一个接收天线,天线要朝向天空,不能被高楼或大树遮挡。天线通过同轴电缆连接到机柜里的服务器主机。主机内部有一块北斗接收模块,能同时搜索多颗北斗卫星发下来的信号,北斗二代和三代卫星都能收到。第二步是解算时间。只要收到四颗以上卫星的数据,主机就能解算出标准北京时间。北斗卫星上带有原子钟,时间精度很高。第三步是分发时间。主机通过网口运行NTP服务,局域网里的所有设备只要在系统设置里填上这台服务器的IP地址,就会定时来请求时间并自动校准。
北斗网络授时服务器的硬件设计考虑了机房的安装环境。外形通常是1U高度的金属机箱,可以跟交换机和路由器叠放在一起,不占额外空间。前面板有一块液晶屏,能显示当前时间、收星颗数、锁定状态、网络连接信息。有些型号的屏幕还能分开显示北斗二代和三代卫星各几颗,方便判断信号质量。背面有天线接口、网口、管理串口、电源口。一些型号配备了两个独立网口,可以同时给不同的网段提供校时服务,方便做管理网和业务网的隔离。部分型号还支持双电源冗余,两个电源模块同时工作,坏了一个另一个还能继续供电。
北斗网络授时服务器有几个关键参数值得关注。守时精度指的是在收不到卫星信号的情况下,服务器内部晶振能维持多长时间的高精度走时。普通的温补晶振可以维持几小时到几天,偏差在微秒级别;恒温晶振可以维持更长时间,偏差更小。对于一般的企业机房,温补晶振够用了;对于金融、电力等对时间连续性要求高的场合,建议选择恒温晶振。带载能力指的是服务器能够同时响应多少台设备的时间请求,入门级可以处理每秒几百次请求,高性能型号可以处理每秒上万次。NTP请求的处理能力取决于服务器的CPU性能和网络接口的带宽。
哪些单位比较适合部署北斗网络授时服务器?政府机关和事业单位是一个大群体,很多已经有了国产化替代的时间表,要求逐步减少对GPS的依赖,北斗网络授时服务器正好满足这个需求。电力系统的调度中心和变电站,现在不少招标文件明确要求时间源来自北斗,因为电力系统对时间同步的安全性和可靠性要求很高。通信运营商的核心机房、铁路信号楼、广电播控中心、金融数据中心,这些场合对时间同步要求高,同时希望在信号源上有更多选择,北斗方案提供了一个可靠的备选。
跟GPS方案相比,北斗方案在国内使用有自己的特点。北斗卫星的轨道设计对中低纬度地区覆盖更好,在一些高楼密集的区域,北斗的可用卫星数量有时候比GPS还多。另外,很多北斗网络授时服务器也保留了GPS接收能力,可以设置优先使用北斗,GPS作为备用。两套系统互相备份,进一步提高了可靠性。如果用户的网络环境比较特殊,比如在高山峡谷或者极地地区,也可以根据当地的信号情况选择主用哪套系统。
安装调试方面跟普通的卫星时间服务器一样。天线固定好、馈线接牢、设备上架,上电后设备会自动搜星锁定,之后基本不用管。初次安装时可能需要配置一下服务器的IP地址、子网掩码、网关,以及设置 NTP 访问的白名单。配置完成后,把网络里其他设备的NTP服务器地址改成这台设备的IP,校时就自动开始了。日常维护就是偶尔看一眼前面板上的收星颗数,确认信号正常。如果发现收星颗数长期偏低,可以检查天线是否有遮挡或者馈线接头是否松动。
如果你单位有机房国产化改造的任务,或者想摆脱对单一卫星系统的依赖,可以考虑上一台北斗网络授时服务器。用国产卫星对时间,符合方向,用着也踏实。
