JJF 2198-2025 网络时间服务器校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范网络时间服务器校准规范CalibrationSpeci2025-02-08发布2025-08-08实施JJF2198—2025网络时间服务器校准规范CalibrationSpecificationforNetworkTimeServersJJF2198—2025归口单位:全国时间频率计量技术委员会主要起草单位:中国计量科学研究院贵州省计量测试院参加起草单位:中国信息通信研究院中国计量测试学会本规范委托全国时间频率计量技术委员会负责解释JJF2198—2025本规范主要起草人:刘年丰(中国计量科学研究院)张宇(贵州省计量测试院)王玉琢(中国计量科学研究院)参加起草人:龙波(贵州省计量测试院)张大元(中国信息通信研究院)马爱文(中国计量测试学会)JJF2198—2025引言 1范围 (1)2引用文件 (1)3术语和计量单位 (1)4缩略语 (1)5概述 (1)6计量特性 (2)6.11PPS时间偏差 (2)6.2NTP时间偏差 (2)6.3PTP时间偏差 (2)6.4输出B码时间偏差 (2)6.5时间保持偏差 (2)6.6相对频率偏差 (2)6.7频率稳定度 (2)7校准条件 (3)7.1环境条件 (3)7.2测量标准及其他设备 (3)8校准项目和校准方法 (4)8.1校准项目 (4)8.2校准方法 (4)9校准结果表达 (7)10复校时间间隔 (8)附录A校准记录格式 (9)附录B校准证书内页格式 (11)附录C不确定度评定示例 (12)ⅠJJF2198—2025JJF1001《通用计量术语及定义》、JJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》和JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制定工作的基础性文件。本规范为首次发布。ⅡJJF2198—2025网络时间服务器校准规范1范围本规范适用于网络时间服务器的校准。2引用文件本规范引用了下列文件:JJG181石英晶体频率标准JJF1724—2018时码发生器校准规范JJF1957—2021铷原子频率标准校准规范凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语和计量单位3.1网络时间服务器networktimeserver在网络中通过标准协议提供时间同步服务的授时设备。3.2时间偏差timeoffset网络时间服务器输出信号与参考时标信号的偏差。3.3时间保持偏差time-keepingoffset网络时间服务器在正常跟踪锁定外部时间信号并达到产品说明书规定的伺服时间后,断开外部时间信号,使网络时间服务器工作在保持模式下,在其技术指标说明书规定的保持时间内输出的1PPS信号与参考时标1PPS信号的偏差最大值。注:单位为秒(s)。4缩略语下列缩略语适用于本规范。GNSS:全球卫星导航系统(GlobalNavigationSatelliteSystem)IP:互联网协议(InternetProtocol)NTP:网络时间协议(NetworkTimeProtocol)PTP:精密授时协议(PreciseTimeProtocol)PPS:秒脉冲(PulsePerSecond)TOD:时间信息(TimeofDay)5概述网络时间服务器是用于在网络中提供时间同步服务的授时设备,由参考信号输入单元、本地时间保持单元、信号输出单元组成(见图1)。参考信号输入单元获取外部时12间信息；本地时间保持单元接收参考信号输入单元的时间信号对本地时钟进行同步，并利用主振器进行时间保持；信号输出单元根据本地的时间频率信号，对外提供1PPS+PTP接收模块NTP频标)NTP时间信号6.11PPS时间偏差6.2NTP时间偏差6.3PTP时间偏差6.4输出B码时间偏差6.5时间保持偏差±(5μs~1ms)(保持时间24h)。6.6相对频率偏差表1分别给出了主振器为石英晶体频率标准、铷原子频率标准的相对频率偏差。表1相对频率偏差主振器类型±(1×10-⁸~1×10-10)6.7频率稳定度表2分别给出了主振器为石英晶体频率标准、铷原子频率标准的频率稳定度。JJF2198—2025表2频率稳定度主振器类型频率稳定度石英晶体频率标准1×10-10~1×10-12(取样时间1s)铷原子频率标准5×10-11~2×10-12(取样时间1s)注:以上指标仅供参考。7校准条件7.1环境条件7.1.1温度在(20~25)℃范围内任选一点,校准过程中环境温度的变化不超过±1℃,且不应有温度突变。7.1.2湿度相对湿度:≤80%。7.1.3供电电源电压:220(1±10%)V;频率:50(1±2%)Hz。7.1.4其他周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。7.2测量标准及其他设备7.2.1参考频标输出频率:5MHz、10MHz;频率稳定度优于被校网络时间服务器相同取样时间频率稳定度的1/3;相对频率偏差优于被校网络时间服务器主振器相对频率偏差一个数量级。7.2.2参考时标时间偏差优于被校网络时间服务器时间偏差的1/3;具有1PPS信号输出功能。7.2.3频标比对器输入频率:5MHz、10MHz;比对不确定度(用阿伦标准偏差表示)应优于被校网络时间服务器相同取样时间频率稳定度的1/3。7.2.4时间间隔测量仪测量范围:30ns~1s;时间间隔测量最大允许误差:±1ns;相对频率偏差优于被校网络时间服务器主振器相对频率偏差一个数量级,或具有外接参考频标功能。7.2.5时间综合测试仪时间偏差优于被校网络时间服务器时间偏差的1/3,或具有外接参考时标功能;3JJF2198—2025具有NTP服务、PTP服务和B码测量功能。7.2.6示波器通道数:≥2;带宽:≥200MHz;时间间隔测量最大允许误差:±0.2%(0.5ns/div~5s/div)。8校准项目和校准方法8.1校准项目校准项目见表3。表3校准项目一览表序号校准项目名称校准方法的条款1外观及工作正常性检查8.2.121PPS时间偏差8.2.23NTP时间偏差8.2.34PTP时间偏差8.2.45输出B码时间偏差8.2.56时间保持偏差8.2.67相对频率偏差8.2.78频率稳定度8.2.88.2校准方法8.2.1外观及工作正常性检查目测被校网络时间服务器外观,仪器名称、型号、制造单位、出厂编号及输入输出接口标识清晰。通电后,仪器应正常工作。8.2.21PPS时间偏差按图2连接仪器,参考时标1PPS输出信号与被校网络时间服务器1PPS输出信号的连接线缆长度相同。被校网络时间服务器正常锁定外参考信号并达到说明书规定的驯50%,由时间间隔测量仪测量得到被校网络时间服务器与参考时标1PPS24h的时间偏差数据(取样时间1s),按式(1)计算1PPS时间偏差。45式中：△TA——1PPS时间偏差，ns;△T₁Pps,;——时间间隔测量仪第i秒测得的时间偏差测量值，ns;N——有效取样个数。8.2.3NTP时间偏差8.2.3.1局域网/直连测量条件下按图3连接仪器，被校网络时间服务器正常锁定外参考信号并达到仪器说明书规定的驯服和预热时间，被校网络时间服务器与时间综合测试仪通过网线直连(或在同一局域网),设置时间综合测试仪与被校网络时间服务器的IP地址在同一网段，时间综合测试仪工作在NTP测量模式，轮询时间为1s,连续测量4h以上，按式(2)计算NTP时间偏差。式中：△TNTP——NTP时间偏差，ms;△TNTP,;——时间综合测试仪NTP测量模式下第i秒测得的时间偏差测量值，ms。8.2.3.2广域网测量条件下被校网络时间服务器具有公开可访问的静态IP地址，按图4将时间综合测试仪接入广域网，被校网络时间服务器正常锁定外参考信号并达到仪器说明书规定的驯服和预热时间，将被校网络时间服务器的IP地址输入时间综合测试仪，时间综合测试仪工作在NTP测量模式下，轮询时间为1s,连续测量4h以上，按式(2)计算NTP时间偏差。68.2.4PTP时间偏差按图5连接仪器，被校网络时间服务器正常锁定外参考信号并达到仪器说明书规定的驯服和预热时间，被校网络时间服务器的网口与时间综合测试仪的网口通过网线直连，设置时间综合测试仪与被校网络时间服务器的IP地址在同一网段，时间综合测试仪工作在PTP测量模式下，同步报文设置为1次/s,连续测量4h以上，按式(3)计算PTP时间偏差。式中：△TpTP,;——时间综合测试仪PTP测量模式下第i秒测得的时间偏差测量值，ns。8.2.5输出B码时间偏差8.2.5.1示波器法被校网络时间服务器正常锁定外参考信号并达到说明书规定的驯服和预热时间，参照JJF1724—2018中7.2.3和7.2.4规定的校准方法，用示波器测量输出B(DC)码和B(AC)码时间偏差。8.2.5.2时间综合测试仪法按图6连接仪器，被校网络时间服务器正常锁定外参考信号并达到仪器说明书规定的驯服和预热时间，时间综合测试仪工作在B(DC)/B(AC)码测量模式，连续测量4h以上，按式(4)计算输出B(DC)码时间偏差，按式(5)计算输出B(AC)码时间偏差。式中：△TBDC)——输出B(DC)码时间偏差，μs;△TBDC,;——时间综合测试仪B(DC)码测量模式下第i式中：△TB(AC),;——时间综合测试仪B(AC)码测量模式下第i秒测得的时间偏差测量秒测得的时间偏差测量JJF2198—2025值,μs。8.2.6时间保持偏差按图2连接仪器,被校网络时间服务器正常锁定外参考信号并达到说明书规定的驯服和预热时间后,断开天线,使其工作在保持模式下,由时间间隔测量仪测量得到被校网络时间服务器与参考时标1PPS24h(或根据说明书给出的保持时间)的时间偏差数据(取样时间1s),按式(6)计算时间保持偏差。ΔT=ΔTmax(6)式中:ΔT—时间保持偏差,μs;ΔTmax—时间保持期间绝对值最大的时间偏差测量值,μs。8.2.7相对频率偏差被校网络时间服务器先断开外参考信号再开机,并达到仪器说明书规定的预热时间,当主振器为石英晶体频率标准时,相对频率偏差按JJG181进行校准;当主振器为铷原子频率标准时,相对频率偏差按JJF1957—2021进行校准。8.2.8频率稳定度被校网络时间服务器先断开外参考信号再开机,并达到仪器说明书规定的预热时间,当主振器为石英晶体频率标准时,频率稳定度按JJG181进行校准;当主振器为铷原子频率标准时,频率稳定度按JJF1957—2021进行校准。9校准结果表达校准证书应至少包括以下内容:b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书或报告的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;h)如果与校准结果的有效性或应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)对校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;l)校准结果及其测量不确定度的说明;m)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书和校准报告签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校对象有效的声明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书或报告的声明。7JJF2198—202510复校时间间隔复校时间间隔由用户根据使用情况自行决定,建议不超过12个月。8JJF2198—2025附录A校准记录格式A.1外观及工作正常性检查:检查项目结果外观工作正常性A.21PPS时间偏差:校准项目不确定度U(k=2)1PPS时间偏差A.3NTP时间偏差:NTP时间偏差不确定度U(k=2)A.4PTP时间偏差:PTP时间偏差不确定度U(k=2)A.5输出B码时间偏差:A.5.1输出B(DC)码时间偏差:输出B(DC)码时间偏差不确定度U(k=2)A.5.2输出B(AC)码时间偏差:输出B(AC)码时间偏差不确定度U(k=2)A.6时间保持偏差:时间保持偏差不确定度U(k=2)9JJF2198—2025A.7主振器性能A.7.1相对频率偏差:相对频率偏差取样时间不确定度U(k=2)A.7.2频率稳定度:频率稳定度取样时间不确定度U(k=2)10JJF2198—2025附录B校准证书内页格式B.1外观及工作正常性检查检查项目结果外观工作正常性B.21PPS时间偏差B.3NTP时间偏差A确定度:U=(k=B.3NTP时间偏差B.4PTP时间偏差定度:U=(k=B.4PTP时间偏差B(k=2)B.5.1输出B(DC)码时间偏差B5k=2)B.6时间保持偏差定度:U=(k=2)B.6时间保持偏差B.7主振器性能B.7.1相对频率偏差y==不确定度:UB.7主振器性能B.7.1相对频率偏差y=B.7.:U=(k=2)取样时间τ频率稳定度不确定度U(k=2)11JJF2198—2025附录C不确定度评定示例C.11PPS时间偏差校准结果不确定度评定C.1.1测量方法测量方法参见8.2.2,参考时标1PPS输出信号与被校网络时间服务器1PPS输出信号的连接线缆长度相同,设置时间间隔测量仪通道1、2的触发电平,由时间间隔测量仪测量得到被校网络时间服务器与参考时标的时间偏差(取样时间1s)。C.1.2测量模型测量模型按式(C.1)建立。ΔTA=ΔT1PPS,i(C.1)式中:ΔTA—1PPS时间偏差,ns;ΔT1PPS,i—时间间隔测量仪第i秒测得的时间偏差测量值,ns;N—有效取样个数。C.1.3不确定度来源测量不确定度主要来源包括:a)参考时标不准确引入的不确定度;b)时间间隔测量仪测量能力引入的不确定度;c)测量重复性引入的不确定度。C.1.4标准不确定度评定C.1.4.1参考时标不准确引入的标准不确定度u1参考时标不准确引入的误差为10ns,按B类方法评定,设为均匀分布,包含因子k=3,则:3u1=10ns≈5.77ns3C.1.4.2时间间隔计数器测量能力引入的标准不确定度u2时间间隔计数器SR620时间测量最大允许误差±1ns,按B类方法评定,包含因子k=,则:u2=s≈0.58nsC.1.4.3测量重复性引入的标准不确定度u3对被校网络时间服务器输出的1PPS信号连续测量24h共86400次,用贝塞尔法计算实验标准偏差为:s(ΔT1PPS)=0.1ns故测量重复性引入的标准不确定度为:12JJF2198—2025u3=u3=sΔT1PPS=0.1ns≈3.4×10-4nsC.1.5合成标准不确定度标准不确定度汇总见表C.1。表C.1标准不确定度汇总表不确定度来源标准不确定度符号标准不确定度参考时标不准确u15.77ns时间间隔测量仪测量能力u20.58ns测量重复性u33.4×10-4ns表C.1各输入量的不确定度分量互不相关,合成标准不确定度为:uc=≈5.8nsC.1.6扩展不确定度取包含因子k=2,扩展不确定度为:U=2取包含因子k=2,扩展不确定度为:C.2NTP时间偏差校准结果不确定度评定C.2.1测量方法测量方法参见8.2.3,被校网络时间服务器与时间综合测试仪通过网线直连(或在同一局域网),设置时间综合测试仪与被校网络时间服务器的IP地址在同一网段,时间综合测试仪工作在NTP测量模式下。C.2.2测量模型测量模型按式(C.2)建立。ΔTNTP=ΔTNTP,i(C.2)式中:ΔTNTP—NTP时间偏差,ms;ΔTNTP,i—时间综合测试仪NTP测量模式下第i秒测得的时间偏差测量值,ms;N—有效取样个数。C.2.3不确定度来源测量不确定度主要来源包括:a)参考时标时间偏差引入的不确定度;b)测量重复性引入的不确定度;c)时间综合测试仪与被校网络时间服务器之间往返延时引入的不确定度;d)时间综合测试仪NTP测量误差引入的不确定度。C.2.4标准不确定度评定C.2.4.1参考时标时间偏差引入的标准不确定度u1参考时标不准确引入的误差为10ns,按B类方法评定,设为均匀分布,包含因子13JJF2198—2025k=3,则:u1=103ns≈5.77nsC.2.4.2测量重复性引入的标准不确定度u2对被校网络时间服务器的连续测量24h共86400次,用贝塞尔法计算实验标准偏差为:μss(ΔTNTP)=4.15故测量重复性引入的标准不确定度为:μs4.15μs86400=≈14.12nsNu24.15μs86400=≈14.12nsNC.2.4.3往返延时引入的标准不确定度u3对被校网络时间服务器的连续测量24h共86400次,每次测量都具有往返延时δi,其引入的不确定度为:δi,按式(C.3)计算往返延时引入的标准uδ,δi,按式(C.3)计算往返延时引入的标准往返延时视为均匀分布,包含因子k=3不确定度为:(C.3)3u3=1uδ,i,max≈37.96(C.3)3式中:uδ,i,max—往返延时δi引入不确定度的最大值。C.2.4.4时间综合测试仪NTP测量误差引入的标准不确定度u4根据说明书给出的技术指标,时间综合测试仪NTP测量误差为±35ns,引入的不确定度按B类方法评定,区间半宽度a=35ns,视其为均匀分布,包含因子k=,则:u4s≈20.21nsC.2.5合成标准不确定度标准不确定度汇总见表C.2。表C.2标准不确定度汇总表不确定度来源标准不确定度符号标准不确定度参考时标时间偏差u15.77ns测量重复性u214.12ns往返延时u337.96μs时间综合测试仪NTP测量误差u420.21ns表C.2各输入量的不确定度分量互不相关,合成标准不确定度为:14JJF2198—2025uc=≈38.0μsC.2.6扩展不确定度取包含因子k=2,扩展不3:8.0μs=76μsC.3PTP时间偏差校准结果不确定度评定C.3.1测量方法测量方法参见8.2.4,被校网络时间服务器的网口与时间综合测试仪的网口通过网线直连,设置时间综合测试仪与被校网络时间服务器的IP地址在同一网段,时间综合测试仪工作在PTP测量模式,同步报文设置为1次/s,进行连续测量。C.3.2测量模型测量模型按式(C.4)建立。ΔTPTP=ΔTPTP,i(C.4)式中:ΔTPTP—PTP时间偏差,ns;ΔTPTP,i—PTP测量模式下第i秒测得的时间偏差测量值,ns。C.3.3不确定度来源测量不确定度主要来源包括:a)参考时标时间偏差引入的不确定度;b)测量重复性引入的不确定度;c)时间综合测试仪与被校网络时间服务器之间往返延时引入的不确定度;d)时间综合测试仪PTP测量误差引入的不确定度。C.3.4标准不确定度评定C.3.4.1参考时标时间偏差引入的标准不确定度u1参考时标不准确引入的误差为10ns,按B类方法评定,设为均匀分布,包含因子k=3,则:3u1=10ns≈5.77ns3C.3.4.2测量重复性引入的标准不确定度u2对被校网络时间服务器的连续测量24h共86400次,用贝塞尔法计算实验标准偏差为:nss(ΔTPTP)=3.6故测量重复性引入的标准不确定度为:ns3.6ns86400=≈12.2psNu23.6ns86400=≈12.2psNC.3.4.3往返延时引入的标准不确定度u3对被校网络时间服务器的连续测量24h共86400次,每次测量都具有往返延时δi,其引入的不确定度为:15JJF2198—2025δi,按式(C.5)计算往返延时引入的标准uδ,δi,按式(C.5)计算往返延时引入的标准往返延时视为均匀分布,包含因子k=3不确定度为:3u3=1uδ,i,max≈129.3ns(C.5)3式中:uδ,i,max—往返延时δi引入不确定度的最大值。C.3.4.4时间综合测试仪PTP测量误差引入的标准不确定度u4根据说明书给出的技术指标,时间综合测试仪PTP测量误差为±35ns,引入的不确定度按B类方法评定,区间半宽度a=35ns,视其为均匀分布,包含因子k=,则:u4s≈20.21nsC.3.5合成标准不确定度标准不确定度汇总见表C.3。表C.3标准不确定度汇总表不确定度来源标准不确定度符号标准不确定度参考时标时间偏差u15.77ns测量重复性u212.2ps往返延时u3129.3ns时间综合测试仪PTP测量误差u420.21ns表C.3各输入量的不确定度分量互不相关,合成标准不确定度为:uc=≈132.2nsC.3.6扩展不确定度取包含因子k=2,扩展不确定度为:U=2取包含因子k=2,扩展不确定度为:C.4输出B(DC)码时间偏差校准结果不确定度评定C.4.1测量方法测量方法参见8.2.5,被校网络时间服务器正常锁定GNSS信号并达到仪器说明书规定的驯服和预热时间,时间综合测试仪工作在B(DC)码测量模式,连续测量24h。C.4.2测量模型测量模型按式(C.6)建立。ΔTB(DC)=ΔTB(DC),i(C.6)16JJF2198—2025式中:ΔTB(DC)—输出B(DC)码时间偏差,μs;ΔTB(DC),i—B(DC)码测量模式下第i秒测得的时间偏差测量值,μs。C.4.3不确定度来源测量不确定度主要来源包括:a)参考时标时间偏差引入的不确定度;b)时间综合测试仪B(DC)码测量误差引入的不确定度;c)测量重复性引入的不确定度。C.4.4标准不确定度评定C.4.4.1参考时标时间偏差引入的标准不确定度u1参考时标不准确引入的误差为10ns,按B类方法评定,设为均匀分布,包含因子k=,则:u1=s≈5.77nsC.4.4.2时间综合测试仪B(DC)码测量误差引入的标准不确定度u2根据说明书给出的技术指标,时间综合测试仪B(DC)码测量误差为±25ns,引入3的不确定度按B类方法评定,区间半宽度a=25ns,视其为均匀分布,包含因子k=3,则:u2=25nsu2=25nsC.4.4.3测量重复性引入的标准不确定度u3对被校网络时间服务器连续测量24h,用贝塞尔法计算实验标准偏差为:s[ΔTB(DC)]=2.6ns故测量重复性引入的标准不确定度为:sΔTB(DC)u3=≈8.84pssΔTB(DC)u3=≈8.84psC.4.5合成标准不确定度标准不确定度汇总见表C.4。表表C.4不确定度来源标准不确定度符号标准不确定度参考时标时间偏差u15.