Network Time Protocols (NTP) are a hierarchical protocol and is divided into stratum which define the distance from the reference clock.

网络时间协议(Network Time Protocol，NTP)是一种分层协议，它被划分为定义与参考时钟的距离的分层协议。级数越低，时钟越准确，解释如下：

Stratum 0

A reference clock source that relays UTC (Coordinated Universal Time) and has little or no delay is known as a stratum-0 device. Stratum 0 servers cannot be used on the network, instead, they are directly connected to computers which then operate as primary time servers.

Stratum 0是一种参考时钟源，它中继UTC（协调通用时间），并具有很少或没有延迟被称为零层级时钟。Stratum 0不能在网络上使用，而是直接连接到计算机，然后作为主时间服务器运行。

Stratum 1

主时间服务器，这些服务器与阶层0设备相连，在几微秒误差内同步系统时钟。阶层1服务器之间可以互相连接，进行完整性检查和备份。

Stratum 2

这些计算机通过网络和阶层1服务器同步。每个计算机可以查询多个阶层1服务器，阶层2计算机之间也可以互相连接。

Stratum 3

3级时钟可以驱动3级、4E级或4级时钟。

Stratum 3E

3E级时钟可以驱动3E级、3级、4E及或4个时钟。

关于参考时钟精度级别Stratum 3与Stratum 3E详解

Stratum 3

Stratum 3 tracks an input over a wider range than Stratum 2. A Stratum 3 clock requires a minimum tracking range of ±4.6 ppm. The short term drift for Stratum 3 is less than ±0.37ppm in 24 hours. That’s about 255 frame slips in 24 hours during holding. A Stratum 3 clock may drive strata 3, 4E or 4 clocks.

Stratum 3的自由运行稳定性为20年以上的偏差在±4.6 ppm之间，24小时以上的持续偏差要求在±0.37ppm范围内，这两个要求包括在所有条件下的频率误差。如晶诺威产恒温晶振OCXO-6X电气参数如下：

Stratum 3E

Stratum 3E is an upgraded standard that takes into account SONET equipment requirements that are not available from Stratum 3 itself. Stratum 3E tracks input signals within 7.1 Hz of 1.544 MHz from a Stratum 3 or better source. The drift with no input reference is less than 1±0.01 ppm in 24 hours. This is a big difference from Stratum 3. Stratum 3 is about 255 frame slips in 24 hours, while Stratum 3E is only 4 slips. A Stratum 3E clock may drive strata 3E, 3, 4E or 4 clocks.

Stratum3E是Stratum 3更加精确的版本，具有相同的自由运行稳定性，即±4.6 ppm，但24 小时以上的持续偏差仅为±0.01 ppm，是普通Stratum 3 性能的37倍。

拓展阅读：高精度晶振与铷原子时钟

高精度晶振

在许多系统中，晶振是产生振荡信号的核心；原子系统是提供长期稳定的参考标准。

高精度晶振依靠石英晶体的压电效应产生稳定振荡频率。通过温度补偿TCXO或恒温控制OCXO，晶振可以在较宽温度范围内保持稳定输出。其主要特点为短期稳定性高、启动速度快、体积小、功耗低。

局限性：

1、晶体会随着时间产生老化漂移，因此部分高精度系统需要进行周期校准。

2、温度、震动等因素可能影响晶振稳定性。

3、长期稳定性不如原子频率标准。

高精度晶振也在更高稳定度、更低功耗和更小尺寸方向持续发展，为各类电子系统提供可靠的时间与频率基准。

铷原子时钟

铷原子时钟以铷87原子的超精细跃迁频率作为频率基准，其标准频率为：

6, 834, 682, 611 Hz

当微波频率与该原子跃迁频率完全一致时，原子会发生共振吸收，从而形成极其稳定的频率参考。一个典型的铷原子钟主要由以下部分组成：

铷灯：原子钟的光源，内部含有Rb-85同位素。

光路缓冲区：让光进入原子蒸汽池时更稳定

原子蒸气池：Rb-87原子蒸汽和缓冲气体

光电探测器：检测原子是否在共振状态

伺服反馈控制电路：如果偏离，会产生误差信号，再去调节频率

石英晶振：通常是5MHz或10MHz，是系统的基础频率。用原子去校准晶振。

频率合成器：如果晶振频率太低，频率合成器会把晶振通过倍频编程6.834GHz去激励Rb-87原子。

我们可以简单理解为：

铷原子钟 = 晶体振荡器 + 原子频率校准系统

其中，晶振负责产生稳定振荡信号，原子跃迁频率则提供长期稳定的参考标准。原子钟主要特点为长期稳定性极高、漂移极小，适合长期连续运行、常用于科研、卫星导航和时间基准系统。其局限性为成本高、体积大、功耗高；启动时间较长、系统结构复杂。

在高稳定度的频率系统中，通常采用OCXO作为核心振荡器，提供低相位噪声和高短期稳定度的振荡信号。而原子参考或GPS信号则用于长期稳定校准，从而实现同时具备优异短期稳定性和长期精度的时间频率系统。