一种网络授时测试方法和测试设备技术

本发明专利技术公开了一种网络授时测试方法，利用网络授时测试设备对NTP服务器的授时精度进行测量，网络授时测试设备向NTP服务器发送用于时间测量的NTP申请帧，NTP服务器收到NTP申请帧后，对应向测试设备返回一个NTP响应帧；网络授时测试设备基于NTP申请帧和对应的NTP响应帧，计算得到NTP服务器的时间偏差。还公开了一种上述测试方法使用的网络授时测试设备，这种网络授时测试设备具有高性能、低成本的优点，可以准确测量出NTP服务器的授时精度。使用这种网络授时测试方法，保证了测量的高精度，同时支撑以毫秒为精度的滑动扫描式测量，使测量的结果更加精确和全面。的结果更加精确和全面。的结果更加精确和全面。

【技术实现步骤摘要】
一种网络授时测试方法和测试设备


[0001]本专利技术涉及网络授时检测
，尤其涉及一种网络授时测试方法和测试设备。

技术介绍

[0002]网络时间协议(NTP，NetworkTimeProtocol)是由美国Delaware大学DavidL.Mills教授于1985年提出。NTP授时及其简化版本——简单网络时间协议(SNTP，Simple NTP)授时具有实现简单、网络开销低、授时精度较高等突出优点，已被广泛应用计算机网络、电力系统、物联网、车联网、嵌入式系统等的时间同步。NTP网络时间同步精度受到NTP服务器时钟源准确度和稳定度、网络协议栈延时、操作系统任务调度、网络流量、传输路径等多重因素影响。在实际情况下，在局域网和因特网上NTP的典型精度为分别为1ms和10ms。
[0003]随着网络授时的应用越来越广泛，在汽车电子、电力、通信等应用场合，对网络授时精度提出了亚毫秒甚至更高的要求。为此，对NTP服务器授时精度的测量和评估就显得日益重要。
[0004]NTP网络时间同步精度受到NTP服务器时钟源准确度和稳定度、网络协议栈延时、操作系统任务调度、网络流量、传输路径等多重因素影响。现有的网络授时测试方法和测试设备存在测量精度不高、实现复杂度高，以及测试设备成本高等不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术主要解决的问题是提供一种网络授时测试方法和测试设备，解决现有的网络授时测试方法和测试设备测量精度不高、实现复杂度高，以及测试设备成本高等问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是提供一种网络授时测试方法，利用网络授时测试设备对NTP服务器的授时精度进行测量，网络授时测试设备向NTP服务器发送用于时间测量的NTP申请帧，NTP服务器收到NTP申请帧后，对应向测试设备返回一个NTP响应帧；网络授时测试设备基于NTP申请帧和对应的NTP响应帧，计算得到NTP服务器的时间偏差。
[0007]在一些实施例中，网络授时测试设备基于NTP申请帧和对应的NTP响应帧，计算得到NTP服务器的时间偏差的方法包括：
[0008]NTP申请帧离开网络授时测试设备时，网络授时测试设备对应记录有第一时间戳T1，NTP响应帧到达所述网络授时测试设备时，网络授时测试设备对应记录有第四时间戳T4；
[0009]NTP响应帧包括所述NTP申请帧到达NTP服务器时，由NTP服务器记录的第二时间戳T2，以及NTP响应帧离开NTP服务器时，由NTP服务器记录的第三时间戳T3；
[0010]第一传输延迟d1为NTP申请帧由网络授时测试设备到NTP服务器的传输延时，第二传输延迟d2为NTP响应帧由NTP服务器到网络授时测试设备的传输延时，Δt为NTP服务器和网络授时测试设备之间的时间偏差，d为NTP申请帧和所述NTP响应帧的往返传输延时之和，则有：
[0011][0012]令所述第一传输延迟d1和所述第二传输延迟d2相等，即d1＝d2,则可得时间偏差：
[0013][0014]在一些实施例中，网络授时测试设备接收来自GNSS模块实时输出的卫星授时秒脉冲，测出网络授时测试设备自身的钟差平均值Δf
avg
。
[0015]在一些实施例中，网络授时测试设备接收来自GNSS模块实时输出的导航电文，从导航电文中获得时间信息，作为网络授时测试设备自身的系统时间。
[0016]在一些实施例中，网络授时测试设备得到第一时间戳T1的方法包括：
[0017]网络授时测试设备在发送所述NTP申请帧时，读取其内部定时器的当前计数值C1，减去最近一次定时器在响应卫星授时秒脉冲时的计数值C2，得到第一计数差值C1‑
C2，再除以其内部系统时钟标称频率f
MCLK
与钟差平均值Δf
avg
之和，可得到时间值T
11
：
[0018][0019]网络授时测试设备基于GNSS模块而获得当前的系统时间值T
12
，则第一时间戳T1＝T
11
+T
12
。
[0020]在一些实施例中，网络授时测试设备得到第四时间戳T4的方法包括：
[0021]网络授时测试设备接收到NTP响应帧时，读取其内部定时器的当前计数值C3，减去最近一次定时器在响应卫星授时秒脉冲时的计数值C4，得到第二计数差值C3‑
C4，再除以其内部系统时钟标称频率f
MCLK
与钟差平均值Δf
avg
之和，可得到时间值T
41
：
[0022][0023]网络授时测试设备基于GNSS模块而获得当前的系统时间值T
42
，则第四时间戳T4＝T
41
+T
42
。
[0024]在一些实施例中，网络授时测试设备在多个测量时刻分别发送NTP申请帧和接收对应NTP响应帧，计算得到NTP服务器在多个测量时刻的时间偏差；在多个测量时刻中，每相邻的两个测量时刻的时间间隔包括整数秒值和小数秒值，或者，每相邻的两个测量时刻的时间间隔只有小数秒值。
[0025]在一些实施例中，整数秒值为1秒，小数秒为0.001秒。
[0026]本专利技术还提供一种网络授时测试设备，包括电路板，在电路板上设置有CPU芯片，以及与CPU芯片电连接的GNSS模块；GNSS模块用于电连接GNSS天线，CPU芯片通过网络接口用于电连接NTP服务器，以及CPU芯片还用于电连接监控计算机；CPU芯片实时接收来自GNSS模块的导航电文和卫星授时秒脉冲，用于更新系统时间和计算钟差平均值；CPU芯片还通过网络接口向NTP服务器发送用于时间测量的NTP申请帧，以及接收对应来自NTP服务器返回
的NTP响应帧；CPU芯片基于NTP申请帧和对应的NTP响应帧，计算得到NTP服务器的时间偏差。
[0027]在一些实施例中，CPU芯片在多个测量时刻分别发送NTP申请帧和接收对应NTP响应帧，计算得到NTP服务器在多个测量时刻的时间偏差；CPU芯片将多个测量时刻的时间偏差均上传至监控计算机，由监控计算机进行统计计算和显示。
[0028]本专利技术的有益效果是：本专利技术公开了一种网络授时测试方法，利用网络授时测试设备对NTP服务器的授时精度进行测量，网络授时测试设备向NTP服务器发送用于时间测量的NTP申请帧，NTP服务器收到NTP申请帧后，对应向测试设备返回一个NTP响应帧；网络授时测试设备基于NTP申请帧和对应的NTP响应帧，计算得到NTP服务器的时间偏差。使用这种测试方法，保证了测量的高精度，同时支撑以毫秒为精度的滑动扫描式测量，使测量的结果更加精确和全面。
[0029]本专利技术还公开了一种上述网络授时测试方法使用的网络授时测试设备,包括电路板，在电路板上设置有CPU芯片，以及与CPU芯片电连接的GNSS模块；GNSS模块用于电连接GNSS天线，CPU芯片通过网络接口用于电连接NTP服务器，以及C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种网络授时测试方法，其特征在于，利用网络授时测试设备对NTP服务器的时间精度进行测量，所述网络授时测试设备向所述NTP服务器发送用于时间测量的NTP申请帧，所述NTP服务器收到所述NTP申请帧后，对应向所述测试设备返回一个NTP响应帧；所述网络授时测试设备基于所述NTP申请帧和对应的NTP响应帧，计算得到所述NTP服务器的时间偏差。2.根据权利要求1所述的网络授时测试方法，其特征在于，所述网络授时测试设备基于所述NTP申请帧和对应的NTP响应帧，计算得到所述NTP服务器的时间偏差的方法包括：所述NTP申请帧离开所述网络授时测试设备时，所述网络授时测试设备对应记录有第一时间戳T1，所述NTP响应帧到达所述网络授时测试设备时，所述网络授时测试设备对应记录有第四时间戳T4；所述NTP响应帧包括所述NTP申请帧到达所述NTP服务器时，由所述NTP服务器记录的第二时间戳T2，以及所述NTP响应帧离开所述NTP服务器时，由所述NTP服务器记录的第三时间戳T3；第一传输延迟d1为所述NTP申请帧由所述网络授时测试设备到所述NTP服务器的传输延时，第二传输延迟d2为所述NTP响应帧由所述NTP服务器到所述网络授时测试设备的传输延时，Δt为所述NTP服务器和所述网络授时测试设备之间的时间偏差，d为所述NTP申请帧和所述NTP响应帧的往返传输延时之和，则有：T2＝T1+Δt+d1T4＝T3‑
Δt+d2，d＝d1+d2令所述第一传输延迟d1和所述第二传输延迟d2相等，即d1＝d2,则可得时间偏差：3.根据权利要求2所述的网络授时测试方法，其特征在于，所述网络授时测试设备接收来自GNSS模块实时输出的卫星授时秒脉冲，测出网络授时测试设备自身的钟差平均值Δf
avg
。4.根据权利要求3所述的网络授时测试方法，其特征在于，所述网络授时测试设备接收来自GNSS模块实时输出的导航电文，从所述导航电文中获得时间信息，作为所述网络授时测试设备自身的系统时间。5.根据权利要求4所述的网络授时测试方法，其特征在于，所述网络授时测试设备得到第一时间戳T1的方法包括：所述网络授时测试设备在发送所述NTP申请帧时，读取其内部定时器的当前计数值C1，减去最近一次定时器在响应所述卫星授时秒脉冲时的计数值C2，得到第一计数差值C1‑
C2，再除以其内部系统时钟标称频率f
MCLK
与所述钟差平均值Δf
avg
之和，可得到时间值T
11<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵陆文，张北江，
申请(专利权)人：南京尤尼泰信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：