JJF（京）102023网络时间同步服务器校准规范

北京市地方计量技术规范

JJF（京）105-2023

网络时间同步服务器校准规范

CalibrationSpecificationofnetworktimesynchronization

servers

2023-5-22发布2023-7-1实施

北京市市场监督管理局发布

网络时间同步服务器校准规范

1范围

本规范适用于输出网络时间协议NTP、PTP信号的网络时间同步服务器的校

准。

2引用文件

本规范引用了下列文件：

JJF（通信）018-2021时间综合测试仪校准规范

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术语和定义

3.1网络时间协议NetworkTimeProcotol（NTP）

RFC(RequestForComments)-1305标准定义的协议，用于一组分散的时间

服务器和客户端间的时间同步。

[来源：JJF（通信）018-20213.3]

3.2精确时间协议PrecisionTimeProtocol（PTP）

IEEE1588-2008定义的用于网络测量和控制系统的精确时钟同步协议标准。

[来源：JJF（通信）018-20213.2]

4概述

网络时间同步服务器一般是以GNSS、B码、原子钟等作为时间源，在网络中

提供时间同步服务的授时设备，一般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，其结构组成如图1所示。

参考信号输入单元本地时间保持单元信号输出单元

GNSS接收机时间信号

本地时钟时间信号

NTP

驯服控制模块

PTP

NTP接收模块频率信号

主振器频率信号

1PPS

（晶振/石英频标/原子

PTP接收模块钟）

频率

B码接收模块

图1网络时间同步服务器组成结构原理图

参考信号输入单元获取外部时间信息；本地时间保持单元接收参考信号输入

1

JJF(京)105-2023

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输出、NTP服务、PTP服务。广泛

应用于电力、金融、通信、交通、广电、安防、石化、冶金、水利、国防、医疗、

教育、政府机关、IT等领域。

5计量特性

5.11PPS时间偏差

±（30ns～2μs）。

5.2NTP时间偏差

优于±100ms。

5.3PTP时间偏差

优于±10µs。

5.4NTP端口最大响应次数

优于1000次/s。

注：以上技术指标不用于合格性判定，仅提供参考。

6校准条件

6.1环境条件

a）环境温度：（20±5）℃；

b）环境相对湿度：≤80%；

c）电压：220(1±10%)V，频率：50(1±2%)Hz；

d）周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。

6.2测量标准及其他设备

6.2.1参考时间频率源

a)与UTC（NIM）的时间偏差：优于±50ns；

b)相对频率偏差：优于±1×10-9。

6.2.2时间间隔测量仪

a)时间间隔测量范围1ns～1s；

b)时间间隔测量最大允许误差：±（A×t+δ），A为内置时基相对频率偏差，

t为被测时间间隔，δ为有效分辨力。

6.2.3时间综合测试仪

2

JJF(京)105-2023

a)具备外频标输入功能；

b)具备GNSS授时功能；

c)NTP时间偏差测量分辨力：优于10ns。

d)PTP时间偏差测量分辨力：优于1ns。

6.2.4以太网分析仪

a)可生成1000Mbps线速流量，并进行实时统计分析；

b)具备对帧速率的统计功能。

7校准项目和校准方法

7.1校准项目

校准项目及对应校准方法见表1。

表1校准项目及对应校准方法一览表

序号校准项目名称校准方法对应条款

1外观及功能检查7.2.1

21PPS时间偏差7.2.2

3NTP时间偏差7.2.3

4PTP时间偏差7.2.4

5NTP端口最大响应次数7.2.5

7.2校准方法

7.2.1外观及工作正常性检查

用目测的方法检查网络时间同步服务器的外观和结构。被校网络时间同步服

务器不应有影响正常运行和读数的机械损伤、故障和异常现象。

7.2.21PPS时间偏差

参考时间频率源

1PPS10MHz

线缆C1

通道1频率参考输入

被校

时间间隔测量仪

网络时间同步服1PPS通道2

线缆C

务器2

图21PPS时间偏差校准仪器连接示意图

3

JJF(京)105-2023

a）仪器连接如图2所示；

b）被校网络时间同步服务器按产品说明书规定加电预热，使被校网络时间

同步服务器工作在锁定外部标准时间状态（显示锁定在北斗、GPS等至少一种

标准时间信号）；

c）线缆C1和线缆C2选择等长的线缆，时间间隔测量仪测量两个通道信号

的时间间隔，每秒测量1次，连续测量100次，记录测量值T11PPS、

T12PPS、……、T11PPS00，取100次测量值的平均值T1PPSout减掉天线及馈线时

延和参考时间频率源本身的时间偏差作为测量结果；

=−TT1PPSout1PPSout………………（1）

式（1）中，

T1PPSout——被校网络时间同步服务器的1PPS输出定时偏差，ns；

T1PPSout——时间间隔计数器100次测量值的平均值，ns；

——天馈线时延和参考时间频率源的时间偏差总和，ns。

7.2.3NTP时间偏差

被校

NTP/时间综合测试仪

网络时间同步服PTP

务器

图3NTP时间偏差校准仪器连接示意图

a）仪器连接如图3所示；

b）被校网络时间同步服务器按产品说明书规定加电预热；

c）选择时间综合测试仪的时间分析功能，将时间综合测试仪与被校网络时

间同步服务器的IP地址设置为同一网段，使时间综合测试仪与被校网络时间同

步服务器之间通信成功；

d）启动时间综合测试仪的NTP测量功能，每秒测量1次，连续测量100

次，记录测量值TNTP1、TNTP2、……、TNTP100，取100次测量值的平均值

TNTP作为测量结果，得到被校网络时间同步服务器的NTP测量偏差TNTP

4

JJF(京)105-2023

TT=NTPNTP………（2）

式（2）中：

TNTP——被校网络时间同步服务器的NTP测量偏差；

TNTP——100次测量值的平均值。

7.2.4PTP时间偏差

a）仪器连接如图3所示；

b）被校网络时间同步服务器按产品说明书规定加电预热；

c）选择时间综合测试仪的时间分析功能，将时间综合测试仪与被校网络时

间同步服务器的IP地址设置为同一网段，使时间综合测试仪仪与被校网络时间

同步服务器之间连接成功；

d）启动时间综合测试仪的PTP测量功能，每秒测量1次，连续测量100

次，记录测量值TPTP1、TPTP2、……、TPTP100，取100次测量值的平均值

TPTP作为测量结果，得到被校网络时间同步服务器的NTP测量偏差TPTP

=TTPTPPTP………（3）

式（3）中：

TPTP——被校网络时间同步服务器的PTP测量偏差；

TPTP——100次测量值的平均值。

7.2.5NTP端口最大响应次数

以太网分析仪

TxRx

RxTx

被校网络授时服务器

图4NTP端口访问容量测量仪器连接示意图

a）仪器连接如图4所示；

b）被校网络时间同步服务器按产品说明书规定加电预热；

c）选择选择以太网分析仪压力测试功能，选择100Mb/s速率以太模块，端

5

JJF(京)105-2023

口负载为10%，即最大传输速率为10Mb/s。以太网分析仪先与时间同步服务器

进行ARP握手，然后发送NTP请求报文。

d）调节以太网分析仪的帧发送速率大于被校网络时间同步服务器声明的响

应次数，记录接收速率。持续调节帧发送速率，直到接收速率不再改变，且通

道报文解析，确认收到的报文均为NTP响应报文，记录此时的接收速率R。R即

为被校网络时间同步服务器端口最大响应次数。

8校准结果表达

经校准的定位计时终端出具校准证书。校准证书应至少包括以下信息：

a）标题：“校准证书”；

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应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说

明；

i）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说明；

p）未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。

9复校时间间隔

由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸

因素所决定，送校单位可根据实际使用情况确定复校时间间隔。建议复校时间间

6

JJF(京)105-2023

隔为1年。

7

JJF(京)105-2023

附录A原始记录格式

原始记录格式

委托单位

被校设备

校准地点

环境条件

校准时间

校准人员

核验人员

校准依据

校准仪器

校准项目□1PPS时间偏差

□NTP时间偏差

□PTP时间偏差

□NTP端口最大响应次数

1.外观和工作正常性检查

外观：□完好□损坏

工作正常性检查：□正常□异常

2.1PPS时间偏差

样品编号1PPS时间偏差（ns）测量不确定度U（ns）

3.NTP时间偏差

测量不确定度U（μ

样品编号NTP时间偏差（μs）

s）

8

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4.PTP时间偏差

样品编号PTP时间偏差（ns）测量不确定度U（ns）

5.NTP端口最大响应次数

测量不确定度U（次

样品编号NTP端口最大响应次数（次/s）

/s）

9

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附录B校准证书内页格式

校准证书内页格式

1.外观和工作正常性检查

外观：□完好□损坏

工作正常性检查：□正常□异常

2.1PPS时间偏差

样品编号1PPS时间偏差（ns）测量不确定度U（ns）

3.NTP时间偏差

测量不确定度U（μ

样品编号NTP时间偏差（μs）

s）

4.PTP时间频差

样品编号PTP时间偏差（ns）测量不确定度U（ns）

5.NTP端口最大响应次数

测量不确定度U（次

样品编号NTP端口最大响应次数（次/s）

/s）

10

JJF(京)105-2023

附录C测量结果的不确定度评定示例

概述

本规范给出了网络时间同步服务器的1PPS时间偏差、NTP时间偏差、PTP偏

差和NTP端口最大响应次数的校准方法，其中NTP端口最大响应次数多次测量结

果不会变化，因此其测量不确定度为0。下面对1PPS时间偏差、NTP时间偏差、

PTP偏差的测量不确定度给出评定示例。

C.11PPS时间偏差测量结果不确定度评定

本示例采用GPS铷原子频率标准作为参考时间源，对被校网络时间同步服务

器进行校准。

C.1.1测量模型

=−TT1PPSout1PPSout（C.1）

式中：

T1PPSout——被校网络时间同步服务器的1PPS输出定时偏差，ns；

T1PPSout——时间间隔测量仪100次测量值的平均值，ns；

——天馈线时延和参考时间频率源的时间偏差总和，ns。

C.1.2标准不确定度的来源及评定

1PPS时间偏差的不确定度来源有以下几个分量：天馈线时延和参考时间源

1PPS不确定度引入的标准不确定度，时间间隔测量仪分辩力引入的标准不确定

度，测量重复性引入的标准不确定度。

C.1.2.1参考时间源1PPS不确定度引入的标准不确定度u1

根据参考时间源的校准结果可知，其天馈线时延和1PPS扩展不确定度为12

ns（包含因子k=2），采用B类评定方法，由参考时间源不确定度引入的标准不

确定度：

12ns

u==6ns（C.2）

12

C.1.2.2时间间隔测量仪分辨力引入的标准不确定度u2

时间间隔测量仪分辩力为25ps，区间半宽度为25ps/2。采用B类评定方法，

11

JJF(京)105-2023

包含因子k=3，

25ps

u==7.2ps（C.3）

223

C.1.2.3测量重复性引入的不确定度u3

重复测量10次1PPS时间偏差，每次测量结果为连续测量100s的平均值，

记录测量结果。

表C.11PPS时间偏差测量结果记录表

次数i1PPS时间偏差测量值Xi（ns）次数i1PPS时间偏差测量值（ns）

125.1625.0

225.0725.1

325.1825.1

425.0925.1

525.01025.0

10

()XX2

i−

us==i=1/1000.01ns（C.4）

3101−

C.1.2.4标准不确定度一览表

表C.21PPS时间偏差标准不确定度一览表

不确定度来源类型值分布因子标准不确定度

天馈线时延和参考时间源푢1B6ns/16ns

时间间隔测量仪分辨力u2B25ps均匀37.2ps

0.01n

测量重复性A0.01ns

s

C.1.2.5不确定度分量之间相关性

各不确定度分量之间无相关性。

C.1.6合成标准不确定度

222

uc=u1+u2+u36ns（C.5）

C.1.7扩展不确定度U

被校网络时间同步服务器的1PPS时间偏差扩展不确定度（k=2）

U(T11PPS)=kuc(TPPS)=26ns12ns（C.6）

C.2NTP时间偏差测量结果不确定度评定

12

JJF(京)105-2023

C.2.1测量模型

TT=NTP………（C.7）

NTP

式中：

TNTP——被检时间综合测试仪的NTP测量偏差；

TNTP——100次测量值的平均值。

C.2.2测量不确定度来源

NTP时间偏差的不确定度来源于以下几个分量：时间综合测试仪的时间不

确定度引入的标准不确定度，测量重复性引入的标准不确定度。

C.2.3标准不确定评定

C.2.3.1时间综合测试仪的时间不确定度引入的标准不确定度u1

根据时间综合测试仪的时间偏差不确定度的溯源证书可知，其时间偏差不准

确度为12ns，采用B类评定方法，取k=2，由时间综合测试仪的时间偏差不确定

度引入的标准不确定度：

12ns

u==6ns（C.8）

12

C.2.3.2测量重复性引入的标准不确定度u2

重复测量10次NTP时间偏差，每次测量结果为连续测量100s的平均值，记

录测量结果。

表C.3NTP时间偏差测量结果记录表

次数iNTP时间偏差Xi（ms）次数iNTP时间偏差（ms）

10.35160.346

20.35270.348

30.34980.351

40.35490.353

50.356100.355

10

()XX2

i−

us==i=1/1000.0003ms（C.9）

210−1

C.2.2.3标准不确定度一览表

13

JJF(京)105-2023

表C.4NTP时间偏差标准不确定度一览表

不确定度来源类型值分布因子标准不确定度

时间综合测试仪的时间不确

B12ns/26ns

定度푢1

测量重复性u2A0.0003ms0.0003ms

C.2.2.4不确定度分量之间相关性

各不确定度分量之间无相关性。

C.2.5合成标准不确定度

22

uuuc=+120.0003ms（C.10）

C.2.6扩展不确定度U

被校网络时间同步服务器NTP时间偏差的扩展不确定度为

UTkuT()()20.0003ms0.001ms==（k=2）（C.11）

NTPcNTP

C.3PTP时间偏差测量结果不确定度评定

C.3.1测量模型

=TTPTPPTP………（C.12）

式中：TPTP——被校网络时间同步服务器的PTP测量偏差；

TPTP——100次测量值的平均值。

C.3.2测量不确定度来源

测量不确定度来源主要有：时间综合测试仪的时间不确定度引入的标准不

确定度，测量重复性引入的标准不确定度。

C.3.3标准测量不确定度评定

C.3.3.1时间综合测试仪的时间偏差不确定度引入的标准不确定度u1

根据时间综合测试仪的时间偏差不确定度的溯源证书可知，其时间偏差不准

确度为12ns，采用B类评定方法，取k=2，由时间综合测试仪的时间偏差不确定

度引入的标准不确定度：

12ns

u==6ns（C.13）

12

C.3.3.2测量重复性引入的标准不确定度u2