如何高精度時(shí)間同步

我們?nèi)粘Ｉ钪械臅r(shí)間其實(shí)是被分為了幾個(gè)時(shí)段的，如：北京時(shí)間、全國(guó)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間、世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間等。 在不同類(lèi)型的場(chǎng)合中，對(duì)于計(jì)時(shí)精度要求都不一樣。 在我們?nèi)粘Ｉ钪?，?duì)于大多數(shù)電子設(shè)備來(lái)說(shuō)一般用到的是標(biāo)準(zhǔn)時(shí)計(jì)，而對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)一般使用全國(guó)統(tǒng)一的時(shí)鐘，而對(duì)于大部分通信設(shè)備則需要將時(shí)鐘進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。 在不同場(chǎng)合中，對(duì)于計(jì)時(shí)精度要求也各不相同，如用于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中對(duì)于時(shí)標(biāo)精度的要求則更高。 本文就來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)一下時(shí)標(biāo)對(duì)我們?nèi)粘Ｉ钏鸬降淖饔冒伞?

1.標(biāo)準(zhǔn)時(shí)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)時(shí)計(jì)在電子產(chǎn)品中使用比較多，因?yàn)樗挠?jì)時(shí)精度比較高，是由國(guó)家統(tǒng)一提供的。 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)計(jì)一般由鐘面、計(jì)時(shí)碼表、計(jì)時(shí)器等組成，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行設(shè)置、調(diào)整和校準(zhǔn)，即可用于電子產(chǎn)品上進(jìn)行計(jì)時(shí)。 我們通常使用到的計(jì)時(shí)器有北京時(shí)間（全國(guó)統(tǒng)一的時(shí)間）、世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（國(guó)際協(xié)調(diào)時(shí)標(biāo)）和標(biāo)準(zhǔn)原子時(shí)。 例如，對(duì)于北京時(shí)間來(lái)說(shuō)，就是國(guó)家天文臺(tái)觀測(cè)到的太陽(yáng)在一年內(nèi)移動(dòng)的平均值，即為每1100萬(wàn)年一周移動(dòng)兩個(gè)小時(shí)的周期。 所以這就意味著如果你想要實(shí)時(shí)獲取北京時(shí)間的話，那么你需要通過(guò)校準(zhǔn)北京時(shí)間（全國(guó)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）和世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（國(guó)際協(xié)調(diào)時(shí)標(biāo)）兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.全球統(tǒng)一的時(shí)鐘

這類(lèi)設(shè)備使用的是全球統(tǒng)一的時(shí)間，即 UTC時(shí)間。 其定義如下： 將 UTC時(shí)間表示為全球統(tǒng)一的時(shí)間，就是 UTC+1。 我們生活中所用到的鐘表主要就是指 UTC+1這一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)計(jì)，因此我們?cè)谌粘Ｊ褂脮r(shí)要注意對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。 目前對(duì)于通信設(shè)備來(lái)說(shuō)主要需要對(duì)其秒表實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，以確保其秒數(shù)準(zhǔn)確無(wú)誤并不會(huì)影響正常工作和通信。

3.通信設(shè)備

由于通信設(shè)備是一種實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)的設(shè)備，在接收數(shù)據(jù)時(shí)需要進(jìn)行處理后才能輸出給接收端。 所以，一般我們的通信系統(tǒng)都會(huì)要求接收機(jī)和基站進(jìn)行實(shí)時(shí)同步，以確保兩者達(dá)到一致的時(shí)標(biāo)精度。 對(duì)于衛(wèi)星系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于沒(méi)有衛(wèi)星信號(hào)對(duì)地面的時(shí)間進(jìn)行同步，所以一般是由多個(gè)地面接收機(jī)（站）組成一個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將接收到的頻率信息發(fā)送到基站。 如果各站之間距離較遠(yuǎn)時(shí)通常會(huì)采用雙頻接收機(jī)作為系統(tǒng)的解決方案。但是雙頻接收機(jī)并不能保證整個(gè)接收機(jī)時(shí)刻同步，所以對(duì)于衛(wèi)星系統(tǒng)來(lái)說(shuō)需要實(shí)時(shí)校準(zhǔn)時(shí)鐘，以確保接收機(jī)始終保持一致的時(shí)標(biāo)精度。

4.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，對(duì)于時(shí)鐘同步的精度要求要遠(yuǎn)高于通信設(shè)備，一般的通信設(shè)備對(duì)于計(jì)時(shí)的精度是不敏感的，而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)則不同，如果將時(shí)間同步精度提升到0.1秒以內(nèi)就會(huì)影響其性能。由于系統(tǒng)內(nèi)需要實(shí)時(shí)采集和處理不同硬件設(shè)備的數(shù)據(jù)，因此對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸量也有一定要求。其中對(duì)于高速數(shù)傳而言，其數(shù)據(jù)傳輸中每個(gè)幀（幀包含數(shù)組和字節(jié)值）之間要經(jīng)過(guò)多個(gè)時(shí)鐘（例如時(shí)鐘之間的間隔為100 ms）進(jìn)行同步，且這些同步都是實(shí)時(shí)執(zhí)行的，因此要確保整個(gè)同步過(guò)程都是在時(shí)鐘基準(zhǔn)之上進(jìn)行的。