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時間同步系統(tǒng)提升電信支撐網(wǎng)性能
各項新的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如電子商務(wù)、多媒體通信、等都是電信業(yè)務(wù)發(fā)展的新增長點，而傳統(tǒng)業(yè)務(wù)也存在多家企業(yè)互連互通和網(wǎng)間結(jié)算問題，并且通信業(yè)務(wù)所涉及的安全、認證及計費等，都與一個共同的標志“時間”有著密切。的“時間”標志對于現(xiàn)代通信網(wǎng)顯得越來越重要，因此，在通信網(wǎng)中引入新的支撐網(wǎng)—時間同步網(wǎng)是*必要的。
電信網(wǎng)絡(luò)中有各種功能的子網(wǎng)，如程控網(wǎng)、IN智能網(wǎng)，PHS無線市話網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、160/168聲訊系統(tǒng)、多媒體通信網(wǎng)、軟交換、NGN網(wǎng)絡(luò)以及其他支撐網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)中的絕大部分設(shè)備使用的時間都是由設(shè)備內(nèi)部時鐘來提供的。這些網(wǎng)絡(luò)中承載的計費、維護、管理等功能對時間設(shè)備的需求高，所以系統(tǒng)要求在網(wǎng)絡(luò)之間傳遞的信息能夠在時間上保持高度一致，地跟蹤北京標準時間。而通過人工定期或不定期地對設(shè)備內(nèi)部時鐘進行校準時，引入的人為誤差和時間延遲以及設(shè)備內(nèi)部時間源的質(zhì)量差異所造成的時間偏差，會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備的時間不一致。
基于以上考慮，某電信公司從2004到2007年進行了兩期時間同步系統(tǒng)建設(shè)，構(gòu)造了基于各本地網(wǎng)一級時間服務(wù)的時間同步系統(tǒng)，該系統(tǒng)建設(shè)了21個本地網(wǎng)同步子系統(tǒng)和省統(tǒng)一網(wǎng)管。目前該系統(tǒng)實現(xiàn)了對交換網(wǎng)元和數(shù)據(jù)網(wǎng)元的時間同步，接入了包括各本地網(wǎng)程控交換機PSTN、智能網(wǎng)、軟交換、NGN、BIMS、PHS、聲訊系統(tǒng)等在內(nèi)的業(yè)務(wù)設(shè)備。BITS
時間同步系統(tǒng)的改善
對電信網(wǎng)的各子網(wǎng)上各種時間設(shè)備進行UTC（時間）時間同步，必須解決三個方面的問題：選取高精度的時間源；確定合理的同步方案；必要的偏差補償措施。
1.交換網(wǎng)元時間同步實現(xiàn)
某電信公司網(wǎng)絡(luò)對交換設(shè)備（交換網(wǎng)元）時間同步的實現(xiàn)：系統(tǒng)通過網(wǎng)管或其它設(shè)備接口獲取被同步對象時間值，與時間源比對，根據(jù)預(yù)置的誤差閥值自動校準被同步對象時間，或啟動告警，由操作人員確認是否要校正，操作人員確認后系統(tǒng)自動完成調(diào)整操作。時間校準流程圖見圖1。
圖1 時間校準主要流程
交換機時間的校準需考慮三個問題：交換機時間是否需要校準；校準交換機時間的時機；交換機時間應(yīng)怎樣進行校準。
根據(jù)實際生產(chǎn)情況和系統(tǒng)的安全性、集中管理性要求，時間同步系統(tǒng)可通過本地網(wǎng)網(wǎng)管監(jiān)控系統(tǒng)采用端口復(fù)用方式進行時間校準命令的傳送，此種方式主要解決了交換機端口不足的情況。時間同步系統(tǒng)前置機可待端口空閑時通過本地網(wǎng)管采集機向交換機發(fā)出時間校準命令，這樣既節(jié)約交換機端口資源又不需改變原有網(wǎng)管監(jiān)控系統(tǒng)與交換機的組網(wǎng)方式。
2.數(shù)據(jù)網(wǎng)元時間同步實現(xiàn)
數(shù)據(jù)網(wǎng)元一般采用NTP和SNTP方式同步。SNTP與NTP相同，只是客戶端軟件做的處理較少。NTP是基于TCP/IP的一種時間傳遞協(xié)議。系統(tǒng)通過以太網(wǎng)絡(luò)，利用NTP同步數(shù)據(jù)網(wǎng)元，或者為數(shù)據(jù)網(wǎng)元提供標準時間輸出，由業(yè)務(wù)系統(tǒng)同步標準時間。某電信公司時間同步網(wǎng)共接入了十多套數(shù)據(jù)網(wǎng)元，其中包括BIMS系統(tǒng)、UTipas系統(tǒng)、聲訊系統(tǒng)、智能網(wǎng)系統(tǒng)、軟交換平臺等。不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)元基于的不同操作系統(tǒng)平臺，其中包括hp_ux、IBM、SUNsolaris和windows2000/xp/2003。-UNIX
某電信公司時間同步網(wǎng)對數(shù)據(jù)網(wǎng)元的授時，統(tǒng)一采用設(shè)置三級時間服務(wù)器方式。該方式須在數(shù)據(jù)網(wǎng)元內(nèi)部選定一臺或兩臺機器作為三級TS，三級TS同步到時間同步網(wǎng)的時間服務(wù)器，系統(tǒng)內(nèi)的其他主機與三級TS保持同步，如圖2所示。
圖2 時間同步網(wǎng)對數(shù)據(jù)網(wǎng)元的授時
3．時間同步系統(tǒng)的具體應(yīng)用
（1）在計費方面的應(yīng)用
目前業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中對時間同步明確的需求，主要來自于通話計費的需要，包括計費、寬/窄帶上網(wǎng)計費、智能網(wǎng)業(yè)務(wù)計費等。因此PSTN交換機、PHS交換機、IP網(wǎng)絡(luò)RADIUS、智能網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺等應(yīng)該接入時間同步網(wǎng)絡(luò)。隨著軟交換乃至今后3G業(yè)務(wù)發(fā)展，可能有更多的增值業(yè)務(wù)逐步實現(xiàn)，這些業(yè)務(wù)平臺的計費也將需要時間同步。
對于固定網(wǎng)，每個通話的計費信息，包括該呼叫的主被叫號碼和起止時刻由主叫局給出。呼叫起止時刻的時間標簽是主叫局交換機本身時鐘的時間。當(dāng)該呼叫是本地網(wǎng)呼叫時，計費的主叫局是主叫市話端局；當(dāng)該呼叫是長途呼叫時，計費的主叫局是主叫長話局。如果市話局交換機時鐘的時刻與長話局交換機時鐘的時刻存在較大差異，則計費話單上就有可能出現(xiàn)一部話機“同時間內(nèi)打兩個”（同時打市話和長話）的矛盾記錄。
（2）在網(wǎng)間結(jié)算方面的應(yīng)用
多家運營商共同經(jīng)營通信市場，必然存在互聯(lián)互通、網(wǎng)間結(jié)算的問題。而且，用戶要求提高服務(wù)質(zhì)量明明白白打，費要有計費詳細清單。計費單位變小也是一種趨勢。這些都要求計費準確性高，尤其是在不同運營商網(wǎng)間結(jié)算中準確性要求更高。
（3）軟交換網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
軟交換網(wǎng)絡(luò)中，計費信息主要產(chǎn)生在軟交換設(shè)備上。目前軟交換設(shè)備產(chǎn)生的計費時間單位達0.1s位，因此為軟交換計費提供時間標準的時間源精度應(yīng)該達到50ms以下級別。其計費、管理將需要時間同步，因此軟交換核心網(wǎng)平臺需要進行時間同步。
（4）PHS網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
PHS網(wǎng)絡(luò)同步實際狀況一般是選定PHS網(wǎng)絡(luò)中的某一臺網(wǎng)管服務(wù)器來作為時間源，在PHS內(nèi)部實現(xiàn)了時間上的同步，與標準時間以及外部網(wǎng)絡(luò)可能存在偏差，過一段時間必須人工調(diào)整，存在偏差大、人工維護等方面問題。
（5）信令監(jiān)測的應(yīng)用
為避免因信令先后順序的錯誤而產(chǎn)生虛假信息，必須要求所有信令流的時間信息是準確無誤的。由于信令流的時間標簽是由各信令采集點分別產(chǎn)生的，因此各個信令采集點必須保持時間同步。
（6）智能網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺的應(yīng)用
目前，成都電信智能網(wǎng)主要包括3個廠家的設(shè)備，各業(yè)務(wù)子網(wǎng)相對獨立，時間標簽沒有統(tǒng)一，給計費核算、定位故障、日常維護造成了不便。
時間同步系統(tǒng)的后期建設(shè)應(yīng)用
1.IDC網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
電信互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心IDC除了能提供Internet接入服務(wù)之外，還能向用戶提供電信級豐富的網(wǎng)絡(luò)資源以及全面的網(wǎng)絡(luò)管理和應(yīng)用服務(wù)，是電信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的新熱點和增長點。IDC托管主機、租用主機、虛擬主機等業(yè)務(wù)應(yīng)用和設(shè)備維護都存在時間同步需求。
2.傳輸網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
目前，傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有時間同步需求不是非常迫切，主要屬于網(wǎng)管維護類的需求。在大客戶服務(wù)中，網(wǎng)管時間不同步會造成重要客戶出租電路無法準確計時或超時的現(xiàn)象，影響了企業(yè)的業(yè)務(wù)收入和信譽度，不利于運營商維護工作開展。同時，時間記錄不準，也影響故障判斷、事后分析，造成統(tǒng)計數(shù)據(jù)不準確，影響對網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量分析。
3.3G應(yīng)用
3G新型業(yè)務(wù)對同步的需求日漸迫切。隨著電信重組的不斷推進，各運營商將成為全業(yè)務(wù)運營商，移動通信業(yè)務(wù)作為當(dāng)今發(fā)展zui快的通信業(yè)務(wù)，是各通信運營商的用戶市場核心，也是建設(shè)投入的重點。
在采用cdma2000和TD-SCDMA兩種標準的3G網(wǎng)絡(luò)中，基站系統(tǒng)之間需要高精度的時間同步（優(yōu)于10μs）。因為在軟切換中，如果RNC（無線網(wǎng)絡(luò)控制器）和NodeB之間沒有時間同步，可能導(dǎo)致在選擇器中發(fā)生郵件指令不匹配，從而使通話連接不能建立起來。
WCDMA系統(tǒng)自身在正常工作時不需要時間同步，但當(dāng)提供某些增值業(yè)務(wù)，例如基于基站的高精度位置定位服務(wù)時，則需要各基站設(shè)備間的時間同步，而且是高精度（μs量級）的時間同步。WCDMA之所以不需要GPS，是因為在WCDMA協(xié)議中，設(shè)置了主同步信道和輔助同步信道（SCH），系統(tǒng)通過對SCH的解碼獲取系統(tǒng)的同步，所以WCDMA基站間不需要一個公共的同步源。而cdma2000沒有設(shè)置類似于WCDMA的同步信道，所以必須使所有的基站實現(xiàn)同步。
在3G網(wǎng)絡(luò)中，將會出現(xiàn)其它一些新的移動業(yè)務(wù)，例如基于位置定位的服務(wù)等。在移動通信網(wǎng)中實現(xiàn)基于位置定位的服務(wù)有幾種技術(shù)選擇，其中的一種實現(xiàn)手段是利用手機接收附近多個基站發(fā)送的無線信號進行定位。這要求基站的位置是預(yù)知的，并且都是時間同步的。根據(jù)定位精度要求的不同，基站時間同步的精度要求也是不同的。cdma2000是與世界時間同步的，其在世界范圍內(nèi)所有基站的前向鏈路傳送時鐘均同步于微秒。時間源的介入使得“定位”技術(shù)成為可能。一般來說，若各基站之間時間同步的誤差在1μs，則位置定位的精度大約在300m左右（電波的傳播速度等于光速為3×108m/s，假設(shè)基站間的時鐘同步誤差在1μs，若不對這1μs誤差進行校正，則折算到距離為1000ns×3×108m/s＝300m）。
隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用的深入發(fā)展,人們越來越多在計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的虛擬空間展開活動。很多領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如金融業(yè)、廣電業(yè)、交通業(yè)、電子商務(wù)、定位、導(dǎo)航、大型分布式商業(yè)數(shù)據(jù)庫等需要在大范圍保持計算機間的時間同步和時間準確，因此電信企業(yè)也可以利用已經(jīng)建設(shè)的時間同步網(wǎng)發(fā)展增值業(yè)務(wù)，向社會需求單位提供的時間資源，擴大服務(wù)范圍，這也符合中國電信向現(xiàn)代綜合信息服務(wù)提供商轉(zhuǎn)型的思路。
系統(tǒng)改善后的成效及關(guān)鍵問題
某電信公司時間同步系統(tǒng)投入運行前，各本地網(wǎng)交換機時鐘校準多采用人工方式，人力投入大，沒有統(tǒng)一的校準制度，無統(tǒng)一的基準時間，效果比較差。系統(tǒng)投入運行后，全省長途交換局、網(wǎng)關(guān)接口局、獨立匯接局以及本地網(wǎng)的重要端局點都已通過時間服務(wù)器接入時間同步網(wǎng)絡(luò)。自2004年時間同步系統(tǒng)投入運行以來，各本地網(wǎng)PSTN交換機已全部接入時間同步系統(tǒng)，實現(xiàn)自動比對和自動調(diào)整，交換機計費時間得到統(tǒng)一，維護效益明顯提高，得到各本地網(wǎng)交換專業(yè)維護人員的一致肯定。
時間同步網(wǎng)是一個全新的支撐網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、建設(shè)、實施中不可避免碰到一些問題。目前，集團內(nèi)部關(guān)于時間同步網(wǎng)絡(luò)中時間傳遞的精度要求、各種業(yè)務(wù)應(yīng)用需要的精度等并沒有統(tǒng)一的企業(yè)標準，需要進一步研究，制定相應(yīng)規(guī)范。
時間同步融合匯聚了電信網(wǎng)內(nèi)部的諸多支撐網(wǎng)、網(wǎng)管網(wǎng)絡(luò)、DCN網(wǎng)絡(luò)以及不同的業(yè)務(wù)子網(wǎng)，涉及到諸多業(yè)務(wù)部門和業(yè)務(wù)子網(wǎng)，并且和第三方系統(tǒng)有相關(guān)的接口，這都要在系統(tǒng)維護界面明確。另外，某些業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)對安全有特殊要求，在保證網(wǎng)絡(luò)安全方面，需要進一步研究考慮。
某電信公司企業(yè)內(nèi)部支撐網(wǎng)上，總共有包括已建成與正在建設(shè)的計算機應(yīng)用系統(tǒng)有幾十個。雖然，在某一個應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部，客戶端與服務(wù)器可能采用了相同的時間參照體系，但是在眾多的應(yīng)用系統(tǒng)之間，并沒有一個共同遵守的標準時間。另處，各應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器內(nèi)部時間晶振精度不一，也會產(chǎn)生時間誤差。
隨著電信新業(yè)務(wù)發(fā)展，計算機應(yīng)用系統(tǒng)之間的交互越來越頻繁，而時間是數(shù)據(jù)交互的必要項。不同的時間標準造成的時間偏差，不僅可能使數(shù)據(jù)延遲，嚴重時甚至將導(dǎo)致數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。因此，必須將各計算機用系統(tǒng)服務(wù)器接入時間同步系統(tǒng)，同時這也符合全省計算機系統(tǒng)優(yōu)化整合的大趨勢。
時間同步網(wǎng)是重要的電信支撐網(wǎng)，為整個電信網(wǎng)服務(wù)，它和一般的電信業(yè)務(wù)網(wǎng)不一樣，它不直接面對客戶。目前它的業(yè)務(wù)應(yīng)用還沒有統(tǒng)一的標準，在實際應(yīng)用中，運營商需要站在全網(wǎng)的角度做進一步的研究和探索，多方面驗證、測試，確保安全穩(wěn)定、循序漸進地穩(wěn)步實施。
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