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      網(wǎng)絡(luò)時間同步系統(tǒng)的實現(xiàn)和應(yīng)用

      2010年08月08日 17:24:05人氣:2203來源:上海銳呈電氣有限公司

       

      一、時間同步的意義
       
        將通信網(wǎng)上各種通信設(shè)備或計算機(jī)設(shè)備的時間信息年月日時分秒基于UTC(協(xié)調(diào)世界時)時間偏差限定在足夠小的范圍內(nèi)(如100ms),這種同步過程叫做時間同步。
       
        一般來說,時間同步應(yīng)用zui廣泛的是在INTERNET上的計算機(jī)。計算機(jī)時鐘用于記錄事件的時間信息,如信息、文件創(chuàng)建和訪問時間、數(shù)據(jù)庫處理時間等。時鐘還被用于控制備份的操作、為設(shè)計自動構(gòu)造編譯器檢查文件是否變動過以及其他應(yīng)用。如果計算機(jī)時鐘不,那么這些應(yīng)用中很多將無法正常工作。對時間敏感的計算機(jī)系統(tǒng),如金融業(yè)界服務(wù)器、EDI、大型分布式商業(yè)數(shù)據(jù)庫、航天航空控制計算機(jī)等,更需要高精度的時間信息。交通運輸業(yè)的時間顯示系統(tǒng),如地鐵時刻表顯示系統(tǒng)、機(jī)場時刻表顯示系統(tǒng),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(wèi)星時間同步CDMA系統(tǒng),基站之間的時間同步均以公共CDMA時標(biāo)為基準(zhǔn),該時標(biāo)通過接收GPS定時,同步于UTC時間。BTS需要時間以獲取從MS發(fā)送的CDMA信號。在軟切換中,可能在選擇器中發(fā)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BTSBSC必須時間同步。
       
        時間同步功能還應(yīng)用在計費方面,這是因為多運營商的出現(xiàn)和分時段費率的存在。網(wǎng)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(lián)通互通時,是通過關(guān)口局計費,假如電信側(cè)計費起點為2058(半費時段前),而聯(lián)通側(cè)計費起點為2101(半費時段后),則電信、聯(lián)通計費話單會出現(xiàn)誤差,通常的做法是丟棄話單,損失由雙方運營商承擔(dān)。如果在雙方的交換機(jī)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(jī)可做到接收TOD,則在話單決策上,該方可占據(jù)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(guān)注的一個同步新技術(shù)。
       
        網(wǎng)管系統(tǒng)的告警和日志同樣需要準(zhǔn)確記錄事件和告警的準(zhǔn)確時間,以便進(jìn)行故障和性能分析。譬如,網(wǎng)管中心產(chǎn)生的告警時間,可能不是交換機(jī)實際產(chǎn)生告警的準(zhǔn)確時間。另外當(dāng)網(wǎng)管中心采用多點日志記錄時,如果網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)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(zhǔn)確進(jìn)行故障定位,準(zhǔn)確的時間是*的。
       
      二、UTC時間基準(zhǔn)的獲取
       
        世界上大多數(shù)國家采用的標(biāo)準(zhǔn)時間標(biāo)度是基于地球自轉(zhuǎn)的天文時和基于原子振蕩的原子時獲得的協(xié)調(diào)世界時UTCUTC時間通過很多途徑散播,包括無線與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),調(diào)制解調(diào)器和便攜計時器。
       
        衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的時間基準(zhǔn)是由各自國家的地面時間基準(zhǔn)源授時的,因此,采用GPS GLONASS 北斗接收機(jī)就可以方便地獲得UTC時間。
       
        為了實現(xiàn)時間信息的傳播,并保證傳播精度,就需要分布式網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議。這些協(xié)議能夠保證時間同步網(wǎng)元設(shè)備正確讀取服務(wù)器的時間,將讀數(shù)傳送給一個或更多的客戶,并且根據(jù)需要調(diào)整每個客戶的時間。這些協(xié)議包括:Network Time ProtocolNTP),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(wǎng)采用有線傳輸方式來解決UTC時間的傳播。
       
        隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,Network Time ProtocolNTP)協(xié)議成為TCP/IP協(xié)議家族的一員。目前internet網(wǎng)上安裝了NTP軟件的時間服務(wù)器(NTP)向其客戶端計算機(jī)提供時間服務(wù)基準(zhǔn),一級時間服務(wù)器(NTP)幾乎都是從GPS接收機(jī)獲得UTC的時刻信息(采用RS232接口),低級別的時間服務(wù)器(NTP)通過基于TCP/IPDCN網(wǎng)從上級服務(wù)器獲得UTC時間。所有需要時間的客戶端計算機(jī)通過安裝NTP的客戶端程序,從的時間服務(wù)器如上海銳呈K801 NTP網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器,參考:/上獲得UTC時間信息,用于校準(zhǔn)自身的當(dāng)前時間信息。
       
        1998年,InternetNTP協(xié)議就擁有超過230個通過無線、衛(wèi)星和Modem同步的一級時間服務(wù)器(NTP),以及遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過100000個二級服務(wù)器和客戶機(jī)。另外,在政府,社團(tuán)和機(jī)構(gòu)中還有數(shù)以千計的專網(wǎng)。它們在同步網(wǎng)絡(luò)中作為一個子樹或子網(wǎng),其中一級服務(wù)器作為根,而二級服務(wù)器和客戶機(jī)處于不斷增長的下層。
       
        采用NTP協(xié)議提供TOD,適合具有DCN網(wǎng)的用戶,投資zui省,精度滿足計費、電子商務(wù)、網(wǎng)管的需求。
       
      四、時間同步組網(wǎng)方案
       
       1、局間時間同步
       
        局間時間同步組網(wǎng)結(jié)構(gòu)為一級時間服務(wù)器(NTP)stratum 1)、二級時間服務(wù)器(NTP)stratum 2)、……、15級時間服務(wù)器(NTP)stratum 15)。
        上下級時間服務(wù)器(NTP)采用DCN網(wǎng),通常上下級時間服務(wù)器(NTP)之間設(shè)置為轉(zhuǎn)接次數(shù)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(hù)等特點,完夠滿足電信用戶和業(yè)務(wù)對秒級精度的基本需求(經(jīng)過跟蹤能夠達(dá)到遠(yuǎn)高于100ms的精度)。若暫不具備DCN網(wǎng),也可自行組建時間同步DCN網(wǎng)進(jìn)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(wù)器之間的傳輸通道穩(wěn)定正常工作,足以使得各級時間服務(wù)器(NTP)擁有毫秒級的精度。
       
       2、局內(nèi)時間同步
       
         安裝了客戶端NTP軟件的計算機(jī),借助局域網(wǎng)的LAN從網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器(NTP)獲得UTC時間參考,計算本地UTC時間信息;客戶端計算機(jī)安裝一個基于NTPSNTP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(wù)器(NTP)處于同一大樓的計算機(jī)用戶,通過TCP/IP的局域網(wǎng)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(wǎng)的計算機(jī),只能通過可接入用戶設(shè)備物理接口(如IRIG-BRS232等)進(jìn)行單獨傳送UTC信息。
       
        因此目前采用NTP協(xié)議是*選擇方案,足以滿足通信網(wǎng)上絕大多數(shù)網(wǎng)管中心和通信設(shè)備(工作站、服務(wù)器、維護(hù)終端、交換機(jī))對告警、日志、計費、文件記錄等業(yè)務(wù)的精度要求。對原有數(shù)據(jù)網(wǎng)負(fù)荷不會有多少影響(一般不超過總負(fù)荷的2%),同時安裝使用或升級維護(hù)均很方便。
       
        時間服務(wù)器(NTP)采用標(biāo)準(zhǔn)的NTP協(xié)議,其提供的接口也是標(biāo)準(zhǔn)的,其他被同步的時間服務(wù)器(NTP)和使用者不必采用和首級時間服務(wù)器(NTP)相同的操作系統(tǒng)和軟件,只需提供標(biāo)準(zhǔn)的NTP接口即可使用SYNLOCK提供的NTP服務(wù)。華為公司提供其它級別的時間服務(wù)器(NTP)軟硬件,為其它基于WINDOWS NT的網(wǎng)管中心或SUN工作站提供時間服務(wù)器(NTP)軟件。
       
        時間服務(wù)器(NTP)與同步設(shè)備間的通信網(wǎng)可利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò),也可通過PSTN、DDN等各種通信網(wǎng)絡(luò)自行構(gòu)建。
            
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