NTP时钟服务器在铁路网络管理中的应用

一、概述

在信息高速发展的今天，铁路作为国家的经济大动脉，与广大市民生活息息相关，担负着运送大流量乘客、保证交通畅通的重任，为了保证列车的正点运行和乘客的行程，对时间精准度的要求是非常严格的。随着我国铁路的发展速度和铁路的跨地区运行，时间的统一变得尤为重要，因此有必要为铁运建立一个完整的时间同步网络系统。时间同步系统为铁路运输核心功能提供统一的卫星标准时间源，使各系统的核心设备全网同步工作，有效的提升铁路系统的精准工作模式。同时，为铁路的工作人员及旅客提供标准的统一时间信息。

 

二、系统设备构成

铁路时钟同步系统由NTP卫星时钟服务器（NTP网络母钟ZRBG1000主时钟）、网络交换机、NTP网络子钟、传输通道（网线）、系统管理软件、卫星信号接收天线等组成。系统构成如图1所示。

2.1  ZRBG1000 NTP卫星时钟服务器（网络母钟）

NTP时间服务器是控制设备时间校准的智能化设备。它从卫星上接收基准时间信息，并通过所需的兼容类接口将基准时间信息授时到全网内核心设备上，达到全网智能同步工作的目的。

时钟系统中的卫星网络母钟为双机备份装置，其中一个作为系统时间信号的主要来源，另一个作为整个时钟系统的设备备份，以备紧急故障时使用。卫星母钟LCD显示屏上可显示年、月、日、时、分、秒时间信息和当前的卫星颗数。时钟系统由卫星网络母钟、GPS接收天线、天线支架、客户端软件等构成；

卫星网络母钟的多路网络接口可向机场和车站数字NTP网络子钟，也可同时向车站广播系统、信号系统、购票系统、检票系统、火灾报警系统、安防监控系统、停车收费管理系统、内部调度通讯系统、计算机网络等其他子系统的服务器提供标准时间信号。

2.2  NTP网络子钟

网络子钟（即时间同步LED显示屏）安装于车站候车（机）室、售票厅、站台、监控室等需要显示时间的场所。

网络子钟采用数字式。可显示时分、时分秒、年月日星期时分秒，显示方式可根据现场实际需求订购，网络子钟自动发送时间同步信号请求，卫星时钟服务器（网络母钟）接收到子钟请求后自动响应并实现时间同步工作。

网络子钟（时间同步LED显示屏）采用坚固、美观、节能、环保一体化的铝合金框架设计。时钟的显示格式和面板可根据用户需求定制。

2.3 传输通道

卫星网络母钟与NTP网络子钟之间的传输通道可采用五类、六类网线进行管理通讯线，所有的设备均采用标准RJ45网口。

2.4 系统管理软件

系统管理软件可安装在计算机上，通过网络传输通道，实时监控全站时钟系统的运行状态。

管理软件可查看本时钟系统内任何一台网络子钟的运行状况，可以对本时钟系统内任何一台网络子钟进行必要的操作（校对、停止、复位、追时、时间设置等）。当系统出现故障时，可准确记录故障时间和故障部位，能方便地查看维护提供准确数据等。

2.5 卫星信号接收天线

卫星信号接收天线由卫星蘑菇头和适当长度天线组成，可向卫星时钟服务器（网络母钟）提供卫星实时同步信号。

 

三、系统功能

时钟系统基本功能如下:

3.1 同步校对

系统通过卫星信号接收天线不间断接收GPS/北斗卫星发送的时间码及其相关代码，并对接收到的数据进行分析，判断这些数据是否真实可靠。如果数据可靠即被卫星网络母钟采用，如果数据不可靠便放弃，下次继续接收。

网络子钟是个独立的显示单元，可以脱离卫星网络母钟单独运行，同时又能主动请求卫星网络母钟的标准时间信息，网络母钟对其实时校对。为了确保接收到的信息是真实的、可靠的，网络母钟对接收到的请求信息进行严格分析、判断，排除干扰信息。

3.2 时间显示及调整

数字式网络子钟时间采用“时分；时分秒；年月日星期”可选模式，调整时间时，网络子钟发出校准请求，卫星网络母钟接收到请求后立即将精准时间信息发送出去对子钟时间进行调整。

3.3 为其他系统提供时间信号

卫星网络母钟设有多路NTP网络接口（RJ45）,且每路网口具有独立MAC地址相互物理隔离互不影响工作，能够时刻准备为机场火车站及其他各个子系统提供时间同步信号。主要系统包括：通信传输系统、无线通信系统、调度电话系统、有线广播系统、闭路电视监视系统、安防监控系统、ATS系统、SCADA系统、FAS系统、AFC系统、EMCS系统等。

3.4 系统监测功能

在控制中心设置对时钟系统进行管理监测计算机系统，具有自诊断功能，可进行故障管理、性能管理、配置管理、安全管理等。

中心内管理计算机能够检测到子钟设备的运行状态信息，且对检测到的故障状态进行显示，能实时、详细地反应系统内部各模块的状态，并能对全系统时钟进行点对点的控制（复位、停止、校对、追时等）。

系统出现故障时能够发出声光报警，指示故障部位，对故障告警做同步传输，提供给值班室的工作人员，并进行故障记录和打印等工作。

3.5 系统可扩展性

系统扩容时，中心的网络母钟可通过扩展设备对需求实时进行扩展，方便各个站点网络子钟的增设工作。

3.6 集散控制

系统采用集散控制功能，即分布式系统，中心网络母钟、网络子钟相互之间通过五类六类屏蔽网线方式连接，在整个系统中相对独立，任何一部分发生故障都不会影响整个系统的运行。

 

四、系统配置原则

机场和铁路火车站点的等级根据旅客最高聚散人数可分为小型站、中型站、大型站及特大站。

小型站因为客流量较小，所需设备数量不多，可采用小尺寸数字网络子钟即可；车站按旅客流向一般分为站前广场、进站大厅、候车室、站台、出站厅、售票厅、行李包厅等。网络时钟系统各个子钟设置可按上述位置进行功能分区。

每个分区可考虑单独供电，便于维护、检修。系统接地统一接入车站综合接地系统，接地电阻应小于1Ω。

系统机柜可安装在通信机房内，包括主备网络母钟、网络交换机、UPS电源等。

五、系统总结

时钟同步系统不仅方便企事业单位的精准计时，更能为他们大大提升工作效率，效率的提高意味着社会公共服务的改善，而企事业单位对时间的强烈关注，正是他们服务和效率意识的见证。

时钟同步系统具有业界领先的环保性能，引领了都市绿色办公风潮。随着现代人生活节奏的不断加快，网络化的普及，对时间精准度的需求也是越来越高，尤其是当前的机场、铁路（地铁和火车站）、医院、学校、政府机关、企事业单位等正好迎合了他们的需求，为他们解决实实在在的问题。

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