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NTP時間同步服務器在鐵路網絡管理中的應用
來源：正瑞電子
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發布日期：2023-06-29
一、概述
在信息高速發展的今天，鐵路作為國家的經濟大動脈，與廣大市民生活息息相關，擔負著運送大流量乘客、保證交通暢通的重任，為了保證列車的正點運行和乘客的行程，對時間精準度的要求是非常嚴格的。隨著我國鐵路的發展速度和鐵路的跨地區運行，時間的統一變得尤為重要，因此有必要為鐵運建立一個完整的時間同步網絡系統。時間同步系統為鐵路運輸核心功能提供統一的衛星標準時間源，使各系統的核心設備全網同步工作，有效的提升鐵路系統的精準工作模式。同時，為鐵路的工作人員及旅客提供標準的統一時間信息。
二、系統設備構成
鐵路時鐘同步系統由NTP衛星時鐘服務器（NTP網絡母鐘ZRBG1000主時鐘）、網絡交換機、NTP網絡子鐘、傳輸通道（網線）、系統管理軟件、衛星信號接收天線等組成。系統構成如圖1所示。
（圖1）
2.1 ZRBG1000 NTP時間同步服務器（網絡母鐘）
NTP時間同步服務器是控制設備時間校準的智能化設備。它從衛星上接收基準時間信息，并通過所需的兼容類接口將基準時間信息授時到全網內核心設備上，達到全網智能同步工作的目的。
時鐘系統中的衛星網絡母鐘為雙機備份裝置，其中一個作為系統時間信號的主要來源，另一個作為整個時鐘系統的設備備份，以備緊急故障時使用。衛星母鐘LCD顯示屏上可顯示年、月、日、時、分、秒時間信息和當前的衛星顆數。時鐘系統由衛星網絡母鐘、GPS接收天線、天線支架、客戶端軟件等構成；
衛星網絡母鐘的多路網絡接口可向機場和車站數字NTP網絡子鐘，也可同時向車站廣播系統、信號系統、購票系統、檢票系統、火災報警系統、安防監控系統、停車收費管理系統、內部調度通訊系統、計算機網絡等其他子系統的服務器提供標準時間信號。
2.2 NTP網絡子鐘
網絡子鐘（即時間同步LED顯示屏）安裝于車站候車（機）室、售票廳、站臺、監控室等需要顯示時間的場所。
網絡子鐘采用數字式。可顯示時分、時分秒、年月日星期時分秒，顯示方式可根據現場實際需求訂購，網絡子鐘自動發送時間同步信號請求，衛星時鐘服務器（網絡母鐘）接收到子鐘請求后自動響應并實現時間同步工作。
網絡子鐘（時間同步LED顯示屏）采用堅固、美觀、節能、環保一體化的鋁合金框架設計。時鐘的顯示格式和面板可根據用戶需求定制。
2.3 傳輸通道
衛星網絡母鐘與NTP網絡子鐘之間的傳輸通道可采用五類、六類網線進行管理通訊線，所有的設備均采用標準RJ45網口。
2.4 系統管理軟件
系統管理軟件可安裝在計算機上，通過網絡傳輸通道，實時監控全站時鐘系統的運行狀態。
管理軟件可查看本時鐘系統內任何一臺網絡子鐘的運行狀況，可以對本時鐘系統內任何一臺網絡子鐘進行必要的操作（校對、停止、復位、追時、時間設置等）。當系統出現故障時，可準確記錄故障時間和故障部位，能方便地查看維護提供準確數據等。
2.5 衛星信號接收天線
衛星信號接收天線由衛星蘑菇頭和適當長度天線組成，可向衛星時鐘服務器（網絡母鐘）提供衛星實時同步信號。
三、系統功能
時鐘系統基本功能如下:
3.1 同步校對
系統通過衛星信號接收天線不間斷接收GPS/北斗衛星發送的時間碼及其相關代碼，并對接收到的數據進行分析，判斷這些數據是否真實可靠。如果數據可靠即被衛星網絡母鐘采用，如果數據不可靠便放棄，下次繼續接收。
網絡子鐘是個獨立的顯示單元，可以脫離衛星網絡母鐘單獨運行，同時又能主動請求衛星網絡母鐘的標準時間信息，網絡母鐘對其實時校對。為了確保接收到的信息是真實的、可靠的，網絡母鐘對接收到的請求信息進行嚴格分析、判斷，排除干擾信息。
3.2 時間顯示及調整
數字式網絡子鐘時間采用“時分；時分秒；年月日星期”可選模式，調整時間時，網絡子鐘發出校準請求，衛星網絡母鐘接收到請求后立即將精準時間信息發送出去對子鐘時間進行調整。
3.3 為其他系統提供時間信號
衛星網絡母鐘設有多路NTP網絡接口（RJ45）,且每路網口具有獨立MAC地址相互物理隔離互不影響工作，能夠時刻準備為機場火車站及其他各個子系統提供時間同步信號。主要系統包括：通信傳輸系統、無線通信系統、調度電話系統、有線廣播系統、閉路電視監視系統、安防監控系統、ATS系統、SCADA系統、FAS系統、AFC系統、EMCS系統等。
3.4 系統監測功能
在控制中心設置對時鐘系統進行管理監測計算機系統，具有自診斷功能，可進行故障管理、性能管理、配置管理、安全管理等。
中心內管理計算機能夠檢測到子鐘設備的運行狀態信息，且對檢測到的故障狀態進行顯示，能實時、詳細地反應系統內部各模塊的狀態，并能對全系統時鐘進行點對點的控制（復位、停止、校對、追時等）。
系統出現故障時能夠發出聲光報警，指示故障部位，對故障告警做同步傳輸，提供給值班室的工作人員，并進行故障記錄和打印等工作。
3.5 系統可擴展性
系統擴容時，中心的網絡母鐘可通過擴展設備對需求實時進行擴展，方便各個站點網絡子鐘的增設工作。
3.6 集散控制
系統采用集散控制功能，即分布式系統，中心網絡母鐘、網絡子鐘相互之間通過五類六類屏蔽網線方式連接，在整個系統中相對獨立，任何一部分發生故障都不會影響整個系統的運行。
四、系統配置原則
機場和鐵路火車站點的等級根據旅客最高聚散人數可分為小型站、中型站、大型站及特大站。
小型站因為客流量較小，所需設備數量不多，可采用小尺寸數字網絡子鐘即可；車站按旅客流向一般分為站前廣場、進站大廳、候車室、站臺、出站廳、售票廳、行李包廳等。網絡時鐘系統各個子鐘設置可按上述位置進行功能分區。
每個分區可考慮單獨供電，便于維護、檢修。系統接地統一接入車站綜合接地系統，接地電阻應小于1Ω。
系統機柜可安裝在通信機房內，包括主備網絡母鐘、網絡交換機、UPS電源等。
五、系統總結
時鐘同步系統不僅方便企事業單位的精準計時，更能為他們大大提升工作效率，效率的提高意味著社會公共服務的改善，而企事業單位對時間的強烈關注，正是他們服務和效率意識的見證。
同時時鐘同步系統具有業界領先的環保性能，引領了都市綠色辦公風潮。隨著現代人生活節奏的不斷加快，網絡化的普及，對時間精準度的需求也是越來越高，尤其是當前的機場、鐵路（地鐵和火車站）、醫院、學校、政府機關、企事業單位等正好迎合了他們的需求，為他們解決實實在在的問題。
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