一、時間同步的意義
將通信網上各種通信設備或計算機設備的時間信息(年月日時分秒)基于UTC(協調世界時)時間偏差限定在足夠小的范圍內(如100ms),這種同步過程叫做時間同步。
一般來說,時間同步應用zui廣泛的是在INTERNET上的計算機。計算機時鐘用于記錄事件的時間信息,如信息、文件創建和訪問時間、數據庫處理時間等。時鐘還被用于控制備份的操作、為設計自動構造編譯器檢查文件是否變動過以及其他應用。如果計算機時鐘不,那么這些應用中很多將無法正常工作。對時間敏感的計算機系統,如金融業界服務器、EDI、大型分布式商業數據庫、航天航空控制計算機等,更需要高精度的時間信息。交通運輸業的時間顯示系統,如地鐵時刻表顯示系統、機場時刻表顯示系統,如果偏差較大,可能會影響旅客的旅行。
CDMA基站需要UTC信息。依賴GPS衛星時間同步的CDMA系統,基站之間的時間同步均以公共CDMA時標為基準,該時標通過接收GPS定時,同步于UTC時間。BTS需要時間以獲取從MS發送的CDMA信號。在軟切換中,可能在選擇器中發生郵件指令不匹配,這是由于BS消息路徑隊列延遲。為防止這種不匹配,所有BTS和BSC必須時間同步。
時間同步功能還應用在計費方面,這是因為多運營商的出現和分時段費率的存在。網間計費不一致所造成的話單損失,采用時間同步可減小甚至消除。比如,電信和聯通互通時,是通過關口局計費,假如電信側計費起點為20:58(半費時段前),而聯通側計費起點為21:01(半費時段后),則電信、聯通計費話單會出現誤差,通常的做法是丟棄話單,損失由雙方運營商承擔。如果在雙方的交換機上可以接收BITS提供的時刻(TOD),則雙方的計費誤差可以控制在毫秒級,從根本上避免話單差異。即使只有一方的交換機可做到接收TOD,則在話單決策上,該方可占據裁決地位,為己方消除損失。因此,TOD解決方案是運營商密切關注的一個同步新技術。
網管系統的告警和日志同樣需要準確記錄事件和告警的準確時間,以便進行故障和性能分析。譬如,網管中心產生的告警時間,可能不是交換機實際產生告警的準確時間。另外當網管中心采用多點日志記錄時,如果網絡各個節點時間不同步,將造成日志記錄的混亂。若需要這些信息快速準確進行故障定位,準確的時間是*的。
二、UTC時間基準的獲取
世界上大多數國家采用的標準時間標度是基于地球自轉的天文時和基于原子振蕩的原子時獲得的協調世界時UTC。UTC時間通過很多途徑散播,包括無線與衛星導航系統,調制解調器和便攜計時器。
衛星導航系統的時間基準是由各自國家的地面時間基準源授時的,因此,采用GPS GLONASS 北斗接收機就可以方便地獲得UTC時間。
為了實現時間信息的傳播,并保證傳播精度,就需要分布式網絡時間協議。這些協議能夠保證時間同步網元設備正確讀取服務器的時間,將讀數傳送給一個或更多的客戶,并且根據需要調整每個客戶的時間。這些協議包括:Network Time Protocol(NTP),Digital Time Synchronization Protocol (DTSS)等。
三、UTC時間的傳播方式
傳送UTC的時間信息,通常有無線傳輸方式(高頻或低頻無線電信號)、有線傳輸方式(DCN、PSTN、DDN等),一般來說,電信網采用有線傳輸方式來解決UTC時間的傳播。
隨著計算機網絡的發展,Network Time Protocol(NTP)協議成為TCP/IP協議家族的一員。目前internet網上安裝了NTP軟件的時間服務器(NTP)向其客戶端計算機提供時間服務基準,一級時間服務器(NTP)幾乎都是從GPS接收機獲得UTC的時刻信息(采用RS-232接口),低級別的時間服務器(NTP)通過基于TCP/IP的DCN網從上級服務器獲得UTC時間。所有需要時間的客戶端計算機通過安裝NTP的客戶端程序,從的時間服務器(如上海銳呈K801 NTP網絡時間服務器,參考:/)上獲得UTC時間信息,用于校準自身的當前時間信息。
1998年,Internet中NTP協議就擁有超過230個通過無線、衛星和Modem同步的一級時間服務器(NTP),以及遠遠超過100,000個二級服務器和客戶機。另外,在政府,社團和機構中還有數以千計的專網。它們在同步網絡中作為一個子樹或子網,其中一級服務器作為根,而二級服務器和客戶機處于不斷增長的下層。
采用NTP協議提供TOD,適合具有DCN網的用戶,投資zui省,精度滿足計費、電子商務、網管的需求。
四、時間同步組網方案
1、局間時間同步
局間時間同步組網結構為一級時間服務器(NTP)(stratum 1)、二級時間服務器(NTP)(stratum 2)、……、15級時間服務器(NTP)(stratum 15)。
上下級時間服務器(NTP)采用DCN網,通常上下級時間服務器(NTP)之間設置為轉接次數較少的固定路由,傳輸距離也不特別長,因此此種方式具有投資zui省、性能良好、安裝方便、無需維護等特點,完夠滿足電信用戶和業務對秒級精度的基本需求(經過跟蹤能夠達到遠高于100ms的精度)。若暫不具備DCN網,也可自行組建時間同步DCN網進行NTP包的傳送,如DDN專線、PSTN專線(需要采用MODEM)或者E1專線。只要服務器之間的傳輸通道穩定正常工作,足以使得各級時間服務器(NTP)擁有毫秒級的精度。
2、局內時間同步
安裝了客戶端NTP軟件的計算機,借助局域網的LAN從網絡時間服務器(NTP)獲得UTC時間參考,計算本地UTC時間信息;客戶端計算機安裝一個基于NTP或SNTP的軟件程序就可取得同步信息。
由此可見,凡是能夠與時間服務器(NTP)處于同一大樓的計算機用戶,通過TCP/IP的局域網是獲得TOD時間的zui的手段,因而該方式具有投資省,軟件安裝方便,精度高的特點,zui易于大量推廣采用。
無法上LAN局域網的計算機,只能通過可接入用戶設備物理接口(如IRIG-B、RS-232等)進行單獨傳送UTC信息。
因此目前采用NTP協議是*選擇方案,足以滿足通信網上絕大多數網管中心和通信設備(工作站、服務器、維護終端、交換機)對告警、日志、計費、文件記錄等業務的精度要求。對原有數據網負荷不會有多少影響(一般不超過總負荷的2%),同時安裝使用或升級維護均很方便。
時間服務器(NTP)采用標準的NTP協議,其提供的接口也是標準的,其他被同步的時間服務器(NTP)和使用者不必采用和首級時間服務器(NTP)相同的操作系統和軟件,只需提供標準的NTP接口即可使用SYNLOCK提供的NTP服務。華為公司提供其它級別的時間服務器(NTP)軟硬件,為其它基于WINDOWS NT的網管中心或SUN工作站提供時間服務器(NTP)軟件。
時間服務器(NTP)與同步設備間的通信網可利用現有的網絡,也可通過PSTN、DDN等各種通信網絡自行構建。
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