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你觉得智能手机的时间很准,是如何实现时间同步的?

  • 时间:2022-05-13
  • 点击:31

随着智能手机的普及,时间似乎随手可得。智能手机上的时间到底准确吗,是从哪里获取,如何实现时间同步的呢?

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历史 

时间是人类历史上最为复杂的东西,也是人类为之奋斗最久的事业。古时候人们为了理解时间,仰望天空,最终从浩瀚的星辰中寻找答案。后来,人们发明了日晷、沙漏、机械表等计时工具。1928年石英钟的发明迅猛地推进了计时技术的发展,是一个计时发展史的重要里程碑。石英计时技术技术精确,价格低廉,使得平民百姓也可得到准确的时间。后来,1949年人类发明第一台原子钟;1972年:建立全球协调时间时。1998年:建立超冷铯原子钟,比微微秒又要精确10万倍。


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02

技术变迁

 

目前人类建立了世界协调时,将天文时间与原子钟的时间进行了协调折中,兼顾了地球自转和计时尺度的均匀性,并且按经度分为24个时区,充分考虑到了各地人们的生活便利。上世纪70年代,美国建立了GPS卫星导航系统,这同时也是全球第一个可覆盖全球的时间发播系统。GPS卫星发射的信号里包含时间信息,用户通过接收GPS卫星信号即可获得标准时间。卫星导航系统的出现使得低成本高精度的时间获取成为可能,大大推进了授时技术的应用,也是一个计时发展史的重要里程碑。但由于需在室外才能接收卫星信号,因此室内使用颇有不便。后期,随着移动通信技术的发展,建立了大量的地面基站,这些地面基站为人们提供无线数据连接,同时也为人们通过这个数据通道实现获取时间的能力。首先,移动通信基站采用卫星同步或者光纤同步的手段,其自身时间一般是准确的。根据基站采用技术的不同,部分类型基站可免费为用户提供自身的时间,比如早期中国联通的CDMA基站;CDMA信号中自身就含有时间信息,意味着用户无需流量卡即可获得标准时间。早期遍布全国数十万的CDMA基站建立了覆盖全国的免费时间同步网,CDMA信号穿透能力强,覆盖面广,是一种极好的时间传播方法。然而,后期4G技术发展抛弃了CDMA技术,大部分厂家采用LTE制式。在4G技术中,信号中不再包含时间信息。


03

手机时间来源

4G时代由于后期CDMA技术不再采用,用户只能通过4G提供的数据流量访问互联网上公共的NTP站点,通过NTP协议获得标准时间。NTP协议全称NETWORK TIME PROTOCOL,即为网络时间传输协议,广泛应用于以太网设备之间的时间同步,为多种操作系统如WINDOWS, IOS, ANDROID, LINUX所支持。由于利用数据流量需要收费,意味着用户需办理一个SIM卡才能获得标准时间。互联网上公共的NTP站点其时间一般来源于卫星。云服务器厂家通常提供免费的NTP服务能力,比如阿里云就具有7个NTP服务器网址。用户通过4G信号访问阿里云NTP服务器,即可获得标准时间。这实际上是目前智能手机获得时间的主要方式。当然,主要手机厂家一般都建有自己的NTP服务器网站,手机出厂时默认访问厂家的NTP服务网站。

 

 

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04

手机时间的准确性

智能手机通过基站提供的无线数据连接,可以访问互联网的任一网站;许多网站提供免费的NTP时间同步服务。比如阿里云、华为云、腾讯云等,通过向云服务器的IP发送NTP时间同步请求,可以获得当前时间。但由于手机要通过基站,基站再通过微波或光纤连至主干网,这些传输需要时间,其时间精度不能保证。因此有可能出现几秒的延时。此外,由于智能手机并非时时进行同步,一般设置为一周同步一次;这样在两次同步之间,利用手机自身的晶振进行守时,这样就会产生时间误差。就比如手表,调一次时间后是准的,慢慢就会产生误差。因此累计一周,守时会产生误差,这个误差在秒的量级,误差大小取决于由手机自身的晶振品质,一般在几秒到几十秒不等。按常见的30ppm的晶振,一周的守时误差为30秒。============================
因此,手机是通过基站提供的无线数据连接,访问互联网NTP服务器获取时间的;手机如果经常使用,保持联网状态,时间误差一般在30秒以内。
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  05

关于述泰时钟

 

长沙天穹电子是国内领先的同步时钟供应厂家,其“述泰”系列时间服务器和显示终端多渠道解决了时间从哪里来的问题,可根据用户的需求,采用卫星同步、4G同步等无线方式,也可采用以太网有线同步方式,满足客户的多种需求。述泰时钟由于采用高精度的守时晶振和高频度的同步,高精度的型号时间误差小于50ms,普通型号可以确保任意时刻误差小于2S,比手机时间精度要高很多了。


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