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WHEN系列WiFi时钟：全新专业级NTP对时软件发布(内测用户招募)

2025-09-06

本次更新着重优化NTP对时性能，结合处理器特性重新设计了NTP客户端程序，从之前的 40+ms 的抖动优化到 2ms内 抖动。全新的客户端程序考虑了NTP协议中大部分特性，开放给用户实用的设置选项。

升级至新版软件后，WHEN系列WIFI时钟的性价比大幅提升。以普通网络时钟的价格，带来对标专业级设备的NTP对时性能。对于追求高精度时间需求的场景，市面上能提供同等高精度网络授时的数显仪器选择极为有限，WHEN系列WIFI时钟无疑是理想之选。

网络对时误差的来源

大多数设备采用NTP（网络时间协议）进行对时，这是目前最通用的网络授时方式，互联网上也有众多免费的公共NTP服务器供用户使用。这里不赘述NTP协议的详细原理（网上资料丰富），仅聚焦误差的三大来源：

  1. 设备本身的设计：
    设备的硬件性能和软件优化直接影响对时精度。
  2. NTP服务器的时间误差：
    服务器自身的时间准确性会影响授时结果。
  3. 网络延迟：
    在设备和服务器都可靠的情况下，网络延迟是误差的主要来源。
    NTP协议通过多次时间戳交换，测算数据包的往返时间（RTT），并假设上行和下行延迟相等，取往返时间的一半作为单程传输时间，从而校正时间。然而，实际网络环境往往不对称，上行和下行延迟差异会导致计算偏差。
    因此，网络延迟越高，对时误差可能越大。

新版软件新增设置项

新版软件在网络对时方面为用户提供了更灵活的配置选项，优化NTP对时性能，满足多样化需求。以下是新增功能：

1. 明确了主备服务器逻辑

用户可设置主服务器和备用服务器。系统优先使用主服务器，当主服务器多次失效时，自动切换至备用服务器，确保对时稳定性。

主备服务器设置示意图
主备服务器设置示意图
2. 高级设置项

为进阶用户提供精细化控制，提升对时精度与兼容性：

  • 获时补偿：
    允许微调系统时间，补偿已知服务器时间偏差或时钟显示延迟，适合极高精度需求场景。
  • 延迟限制：
    可设定网络延迟阈值，高于此值的时间数据将被丢弃，有效过滤网络波动带来的高误差数据。
  • Burst模式：
    一种NTP高精度对时模式，建议搭配私有服务器使用，可显著提升对时精度。
    注意：使用公共服务器时请禁用此模式,以免被列入黑名单.。
  • 容错模式：
    严格校验服务器下发数据的可靠性与标准性。开启后，忽略非标准参数，提高对私有服务器的兼容性，适合使用非标准NTP服务器的用户。
高级设置项示意图
高级设置项示意图

精度测试数据

这里要强调一点，NTP对时精度跟网络延迟有很大关系。

测试1：
局域网NTP服务器，开启Burst模式，对时周期1分钟
测试1图表
在近2小时的测试数据中，网络延迟稳定在3ms左右，时间偏差保持在0ms附近，最大偏差未超过±2ms。
测试2：
公共NTP服务器，未开启Burst模式，对时周期1分钟（有线宽带）
测试2图表
在约30分钟的测试数据中，网络延迟稳定在38ms左右，时间偏差控制在±3ms以内（忽略初次对时因系统偏差较大的数据）。该宽带网络上行和下行高度对称，故时间偏差极小。
测试3：
公共NTP服务器，未开启Burst模式，对时周期1分钟（移动网络）
测试3图表
在约40分钟的测试数据中，网络延迟平均为100ms以上，偶尔出现显著跳变。从图表可见，网络延迟突变时，校时系统的偏差也会同步突变，表明网络质量对对时精度有关键影响。 实际使用中，可开启延迟限制功能，图中环境下阈值设定为150ms，可以有效过滤掉高延迟突变数据。
测试4：
前三个测试由我们内部完成，记录了系统时间与服务器时间的偏差。测试4由其他专业用户在局域网环境下完成，使用GNSS标准时间源，比较标准时间与显示屏实际显示时间，结果如下：
测试4图表
从报告结果可以看出，系统时间刷新到显示屏存在2-4ms的延迟。为满足不同需求，建议如下：
  • 报时/闹钟场景：优先考虑报时或闹钟的准确性，建议“获时补偿”设为 0。
  • 显示精度场景：如追求显示数值的极致精度，建议“获时补偿”设为 2~4ms，以补偿显示延迟。

内测说明

为确保内测顺利，请参考以下说明。

软件稳定性

新版软件已通过广泛测试，但仍可能存在未知问题。如发现异常，请及时反馈，我们将快速优化。

适用用户

· 推荐对象：熟悉网络知识、追求高精度时间的用户。
· 现有版本精度已超越市面大部分同类时钟，普通用户可继续使用当前版本，等待内测结束后的正式版发布（免费升级）。

精度验证方法

  • 请勿使用手机或电脑时间作为对比基准（精度不足），建议使用专业设备（如GNSS时间源）。
  • 快速短按红色按键4次，可开启屏幕秒脉冲闪烁测试模式，方便验证毫秒级精度。

多设备测试

可测试多台时钟的毫秒级显示偏差，但需了解NTP对时误差来源（详见“网络对时误差”章节），尤其是网络延迟的影响。

网络延迟显示

区域3可设置为显示每次同步的网络延迟，便于用户评估当前网络环境状况。

推荐设置

  • 公共NTP服务器：启用“延迟限制”，禁用“Burst模式”（避免被服务器列入黑名单），对时周期建议设为5分钟。
  • 私有NTP服务器：启用“延迟限制”，开启“Burst模式”，对时周期建议设为1分钟。
重要提示：使用公共NTP服务器时，务必禁用“Burst模式”（提升精度），以免影响服务器正常使用。

参数初始化

新版软件修改了NTP和显示相关参数，升级后这部分会初始化为默认值，需要重新设置。

内测版本与参与方式

版本号：WHEN: 2.1.x   |   WHEN-Voice: 1.4.x
参与内测：请将时钟序列号通过邮箱发送给我们，我们会提供内测固件及升级指南。
邮箱：junhui.gong@outlook.com。
欢迎加入内测，体验高精度NTP对时与全新功能，您的反馈将助力我们打造更完美的网络时钟！

关于精度的声明

经常遇到用户希望获得精确的误差数据，或要求7×24小时保持与标准时间“零误差”，或让我们保证“分秒不差”。

在此郑重声明：
我们的时钟以科学和客观为原则，追求高精度但非科幻产品。
我们无法承诺“绝对精准”、“零误差”、“分秒不差”，也从不以此为宣传。
以上测试数据都是基于特定条件，NTP对时精度受网络延迟、服务器质量等多种因素影响，无法靠单一终端设备消除误差。

鸣谢

衷心感谢 havitem 对新版软件更新的大力支持与专业指导！

作为时间与授时领域的资深学者，havitem的深入研究为本次更新提供了关键助力。欢迎大家搜索其发表的授时相关文章，深入了解时间同步的奥秘。再次致谢！