基于NTP协议的ILS系统集中监控授时组网

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摘 要：NTP协议可以使IP网络中的终端和设备保持精确的时间同步，对于分布式网络结构的系统有着重要意义。ILS系统作为民航领域内的重要生产系统，其地面各台站设备的监控终端都对时间同步有着精度要求。本文设计了一种基于ntp协议的ils系统集中监控授时组网的方法。

【关键词】NTP协议 ILS系统 授时组网

每台电子设备或者计算机终端的时间都是独立的、可调节的，一般情况下，很难保证网络中所有设备或者终端的时间设置长时间地保持在同步状态。然而对于一些特定的网络，例如分布式网络结构的系统，为了统一处理系统内各台设备或者终端的操作信息和告警信息，必须使其时间同步。

1 时间同步协议NTP

NTP（Network Time Protocol）最早由美国Delaware大学的Mills教授提出，该协议可以估算计算机终端之间的时钟偏差，并计算消息包在网络上的往返延迟，结合GPS或者原子钟时钟源，NTP协议可以把局域网内的所有终端的时间精确度提升到亚毫秒级或更高。

2 导航ILS系统集中监控的授时需求

仪表着陆系统（Instrument Landing System―ILS）作为国际民航组织（ICAO）的标准精密进场和着陆设备已经使用五十多年了。ILS由地面设备和机载设备组成，其地面设备可以分为三个部分：航向信标台、下滑信标台、指点信标台（或测距仪台），其典型位置如图1所示。

航向、下滑、指点信标台都需要通过传输链路连接到集中监控机房，由配套终端设备收集相应的告警信息后再集中处理。因此时间同步对于ILS系统来说具有重要意义，可以帮助维护人员更有逻辑地分析告警信息。

3 基于NTP协议的授时组网

研究了NTP协议和ILS系统后，结合民航对于重要生产系统的相关规定，本文提出由时钟源、一级时间服务器、二级时间服务器和台站监控终端所组成的授时系统，如图2所示。

（1）时钟源负责从GPS卫星信号获取标准UTC时间。

（2）一级服务器是网络中的最高级别的时间服务器，它通过NTP协议从时间源获得标准时间，既实现系统自身的运行状态监测，并通过TCP/IP网络时间协议（NTP）时间；

（3）二级服务器是间接连接服务器，它从一级服务器获得时间信号后，向自己所在的网络时间信息，为下联设备或终端提供时间同步服务。

使用二级时间服务器结构好处之一是将ILS系统与其它使用NTP时间信号的网络相隔离，同时再配合关闭端口的方法就可以大大提升设备本身的安全性，符合民航的安全要求。还有一个好处是方便管理，ILS系统用户可以直接对二级时间服务器进行登陆管理，而不需要担心会影响到一级时间服务器或其它系统。

本文中的二级时间服务器使用带双网口的计算机，需安装LINUX操作系统。

（1）分别配置两块网卡的IP地址、子网掩码、网关等信息，并添加相应路由。

（2）使用ntpdate命令手动更新时间，填写一级时间服务器的IP地址。

（3）配置和运行NTP Server ：对应的配置文件是/etc/ntp.conf。加入步骤2中的NTP Server和配置一个drift file用于记录两级服务器之间的频率差异。

（4）配置成功后，最后将NTP服务设置为开机自动运行，这样就完成了二级时间服务器的配置安装。

4 结论

本文为仪表着陆系统引入了基于NTP协议的时间同步信号，可以帮助维护人员更好地采集各台站设备的告警信息并加以分析。授时组网中通过二级时间服务器的建立隔离了不同业务的网络，避免了网络之间相互的影响，这种模式也为其他空管设备引接NTP信号提供了一种解决思路。

参考文献

[1]金辽.仪表着陆系统原理[M].上海：民航华东空中交通管理局，2006.

[2]潘劲松.基于交换网管和NTP协议的全省交换机时间同步系统的研究[D].华中科技大学，2005.

[3]陈敏.基于NTP协议的网络时间同步系统的研究与实现[D].华中科技大学，2005.

[4] David L. Mills. RFC 1305-Network Time Protocol（Version 3）Specification. Implementation，1992.

作者单位

民航华东空中交通管理局 上海市 200335