Được phát triển vào những năm 1980 bởi Tiến sĩ David Mills của Đại học Delwar, NTP là một quy tắc dựa trên mô hình client-server nhằm cung cấp đồng bộ hóa thời gian máy tính trên Internet và các mạng máy tính cục bộ khác.
NTP hoạt động trong mô hình phân cấp bao gồm máy chủ thời gian chính, máy chủ thời gian thứ cấp và máy khách(clients).
Máy chủ Stratum 1 (máy chủ chính), giao tiếp trực tiếp với đồng hồ tham chiếu bên ngoài, đây có thể là GPS hoặc phát sóng thời gian và tần số Radio, để đồng bộ hóa thời gian hệ thống bên trong của nó.
1. Dao động cho tham chiếu đồng hồ dự phòng
Máy chủ thời gian NTP dựa trên một luồng thông tin thời gian liên tục có sẵn từ đồng hồ tham chiếu bên ngoài. Nếu luồng thông tin này bị gián đoạn, khả năng xảy ra lỗi thời gian và máy chủ thời gian bắt đầu trôi đi từ thời điểm chính xác. Một giải pháp cho vấn đề này được tìm thấy với việc sử dụng máy phát tần số dự phòng có độ chính xác cao, phục vụ để duy trì thời gian chính xác và kéo dài thời gian tiếp quản. Có nhiều bộ dao động chính xác khác nhau được sử dụng bởi các máy chủ NTP cho mục đích này. Ví dụ, một bộ dao động tinh thể là một mạch điện tử sử dụng cộng hưởng cơ học của một tinh thể dao động của vật liệu áp điện. Điều này tạo ra một tín hiệu điện với tần số rất chính xác. Loại cộng hưởng áp điện phổ biến nhất được sử dụng là tinh thể thạch anh, và do đó, các mạch dao động được xây dựng xung quanh chúng thường được gọi là dao động tinh thể thạch anh. Độ ổn định của bộ tạo dao động được xác định bởi hệ số chất lượng hoặc hệ số Q, được tính bằng cách chia tần số cộng hưởng cho độ rộng cộng hưởng. Ảnh hưởng đến sự ổn định của nó, yếu tố Q là một đặc tính không thể thiếu của bộ tạo dao động. Một bộ dao động ổn định hoặc ổn định hơn được đặc trưng bởi một yếu tố Q cao. Xếp hạng Q cao có nghĩa là bộ dao động sẽ ở gần tần số cộng hưởng tự nhiên của nó. Do đó, các bộ dao động dự phòng có hệ số Q cao là lựa chọn tốt nhất cho các hệ thống máy chủ NTP.
2. Các loại dao động
Rubidium
Rubidium Dao động cung cấp thời gian tham chiếu rất ổn định cao và cực kỳ đáng tin cậy cho bộ giao động mở rộng. Đặc trưng bởi bộ dao động rubidium được sếp hạng Q cao có hệ số chất lượng trong dải là 10^7 (Q) hoạt động ở tần số 6834 MHz, tần số cộng hưởng của nguyên tử rubidium. Tuy nhiên, xếp hạng Q cao có nghĩa là lựa chọn rubidium thường là một giải pháp đắt tiền hơn.
OCXO
Bộ dao động tinh thể điều khiển bởi lò (OCXO) có sẵn tinh thể thạch anh được đặt trong lò được cách nhiệt. Nhiệt độ được liên tục theo dõi và điều chỉnh bởi các cảm biến bên trong lò và một thiết bị làm nóng được sử dụng để giảm thiểu phương sai dao động và làm tăng độ chính xác. Kỹ thuật này làm tăng độ ổn định của tinh thể theo hệ số 10+. Các thiết bị OCXO thường có yếu tố chất lượng (Q) trong khu vực 10^6
TCXO
Với hệ số Q trong cùng phạm vi 10^6, Bộ tạo dao động tinh thể được điều khiển nhiệt độ (TCXO) thường nhỏ hơn so với bộ tạo giao đồng được điều khiển bằng lò và do đó, ít tốn kém hơn, vì vậy nó là một giải pháp lý tưởng. Một TCXO kết hợp với một cảm biến liên tục điều chỉnh tần số dao động tinh thể để bù cho sự dao động của nhiệt độ, dẫn đến sự ổn định của tinh thể tăng lên gấp 2 hoặc 3. Các cải tiến liên tục trong sản xuất TCXO đã tăng hiệu năng thực hiện hơn nữa và dẫn đến việc giảm kích thước và giá cả, khiến việc sử dụng TCXO trở thành một đề xuất hấp dẫn cho ngay cả những ngân sách nhạy cảm nhất về chi phí.
Quartz
Thạch anh là bộ dao động tinh thể được sử dụng rộng rải và phổ biến nhất. Chứng minh hệ số chất lượng thấp hơn (Q) là 10 ^ 4, bộ dao động tinh thể thạch anh phổ biến trong nhiều thiết bị tiêu dùng khác nhau, từ đồng hồ đến hệ thống máy tính. Nó không được công nhận là cung cấp dao động rất ổn định, nhiệt độ tăng hoặc giảm ảnh hưởng tới tốc độ dao động của thạch anh, đó là lý do tại sao các kỹ thuật Điều khiển lò và điều khiển nhiệt độ được phát triển để giảm ảnh hưởng môi trường và tăng độ ổn định.
3. Tóm lại
Máy chủ thời gian NTP thường kết hợp các bộ dao động chính xác cung cấp thời gian tham chiếu ổn định, độc lập với đồng hồ tham chiếu bên ngoài. Các bộ dao động hệ số Q cao hơn ổn định hơn, nhưng thường đắt hơn và các lựa chọn thay thế cung cấp mức độ ổn định tốt ở mức giá cạnh tranh hơn.
