跳至主要內容

網絡授時服務的過去與未來

網絡授時服務的過去與未來

朱兆中
2022年4月

對於重視時間觀念的人,準確的時間很重要。而對於特定行業或用戶,穩定和精準的時間信號來源更是必需。很多網絡服務背後亦需要精準的時間作爲基礎,否則隨時可能無法正常運作。
自1883年天文台成立以來,提供時間服務是天文台的主要職責之一。多年來,時間科技不斷演變。在守時技術上,早年天文台以帶有精確刻度安裝的小型望遠鏡所組成的中星儀觀測星體來校準時間,隨後在不同年代先後使用擺鐘、石英鐘,及至1980年開始採用銫原子鐘作爲時間頻率基準。在授時技術方面,從最初使用時間球來發佈時間,及後還有無線電廣播,到1999年開始利用網絡時間伺服器來提供授時服務。
1980年是香港時間服務的重要里程碑,當年天文台開始利用銫原子鐘作爲時間頻率基準,以銫同位素銫133的原子共振頻率標準來推算1秒,並提供時間量度標準。原子鐘爲網絡時間伺服器提供穩定頻率信號,維持香港標準時間,準確度達每日0.01 微秒或10-8秒以內。天文台亦利用全球定位系統共視方法,向國際度量衡局提供天文台的原子鐘時間數據,參與訂定協調世界時〔Coordinated Universal Time,簡稱UTC〕。
究竟網絡時間服務是什麼呢? 天文台設置時間伺服器讓電腦用戶校對,域名為“stdtime.gov.hk”。2012年推出新的域名”time.hko.hk”爲IPv6用戶提供服務。網絡用戶均可利用這兩個域名,通過網絡時間協議 (Network Time Protocol,簡稱NTP)協定校對其網絡設備的時鐘。
NTP是常用的網絡協定,讓網絡設備可通過指定的網絡時間伺服器獲得準確的時間以校準內置的時鐘。視乎網絡質素及速度,準確度可達至幾毫秒。自1985年發布以來,至今被廣泛使用。
網絡技術發展迅速,網絡服務更如雨後春筍。近年使用網絡時間伺服器的客戶數目及其服務需求急增,天文台爲此升級了網絡元件和時間伺服器。在2021年透過網絡時間協議 使用天文台授時服務的次數超過910億。要知道怎樣使用這項服務,可瀏覽天文台「網絡時間服務」網頁
隨著互聯網科技繼續進步,可以預期網絡時間服務使用量會持續增長。天文台會繼續留悥最新發展及致力確保提供精準及穩定的授時服務。為優化網絡授時服務作準備,天文台將於2022年年中改用新的域名“stdtime.hko.gov.hk”,並會取締一些已式微的時間協議,善用資源及進一步改善授時服務效率。
圖一
圖一  由銫原子鐘組成的香港天文台授時系統(左上:主銫原子鐘;右上:備用銫原子鐘;右下:數台網絡時間伺服器) 。
參考資料:
[1] NTP Project: https://www.ntp.org/index.html
[2] BIPM: Towards a new definition for the second