從時間同步系統(tǒng)提升電信支撐網(wǎng)性能

唐宇杰 2008/05/26

圖1 時間校準(zhǔn)主要流程

　　交換機(jī)時間的校準(zhǔn)需考慮三個問題：交換機(jī)時間是否需要校準(zhǔn)；校準(zhǔn)交換機(jī)時間的時機(jī)；交換機(jī)時間應(yīng)怎樣進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　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(jìn)行時間校準(zhǔn)命令的傳送，此種方式主要解決了交換機(jī)端口不足的情況。時間同步系統(tǒng)前置機(jī)可待端口空閑時通過本地網(wǎng)管采集機(jī)向交換機(jī)發(fā)出時間校準(zhǔn)命令，這樣既節(jié)約交換機(jī)端口資源又不需改變原有網(wǎng)管監(jiān)控系統(tǒng)與交換機(jī)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(biāo)準(zhǔn)時間輸出，由業(yè)務(wù)系統(tǒng)同步標(biāo)準(zhǔn)時間。四川電信時間同步網(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-UNIX、SUNsolaris和windows2000/xp/2003。

　　四川電信時間同步網(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(jī)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(jī)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，包括電話計費、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(jī)、PHS交換機(jī)、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。

　　對于固定電話網(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(biāo)簽是主叫局交換機(jī)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(jī)時鐘的時刻與長話局交換機(jī)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(jī)“同時間內(nèi)打兩個電話”（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)量明明白白打電話，電話費要有計費詳細(xì)清單。計費單位變小也是一種趨勢。這些都要求計費準(zhǔn)確性高，尤其是在不同運營商網(wǎng)間結(jié)算中準(zhǔn)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(dá)0.1s位，因此為軟交換計費提供時間標(biāo)準(zhǔn)的時間源精度應(yīng)該達(dá)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(hù)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(zhǔn)確無誤的。由于信令流的時間標(biāo)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(biāo)簽沒有統(tǒng)一，給計費核算、定位故障、日常維護(hù)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(jī)、租用主機(jī)、虛擬主機(jī)等業(yè)務(wù)應(yīng)用和設(shè)備維護(hù)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(hù)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(zhǔn)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(yù)度，不利于運營商維護(hù)工作開展。同時，時間記錄不準(zhǔn)，也影響故障判斷、事后分析，造成統(tǒng)計數(shù)據(jù)不準(zhǔn)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(jìn)，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)展最快的通信業(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(biāo)準(zhǔn)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(jī)接收附近多個基站發(fā)送的無線信號進(jìn)行定位。這要求基站的精確位置是預(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精確同步于微秒。精準(zhǔn)時間源的介入使得“精確定位”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(jìn)行校正，則折算到距離為1000ns×3×108m/s＝300m）。

　　隨著計算機(jī)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(jī)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(jī)間的時間同步和時間準(zhǔn)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精確的時間資源，擴(kuò)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

　　四川電信時間同步系統(tǒng)投入運行前，各本地網(wǎng)交換機(jī)時鐘校準(zhǔn)多采用人工方式，人力投入大，沒有統(tǒng)一的校準(zhǔn)制度，無統(tǒng)一的基準(zhǔn)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(jī)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(jī)計費時間得到統(tǒng)一，維護(hù)效益明顯提高，得到各本地網(wǎng)交換專業(yè)維護(hù)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(tuán)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(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)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(hù)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(jìn)一步研究考慮。

　　四川電信企業(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(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)之間的交互越來越頻繁，而時間是數(shù)據(jù)交互的絕對必要項。不同的時間標(biāo)準(zhǔn)造成的時間偏差，不僅可能使數(shù)據(jù)延遲，嚴(yán)重時甚至將導(dǎo)致數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。因此，必須將各計算機(jī)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)，在實際應(yīng)用中，運營商需要站在全網(wǎng)的角度做進(jìn)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(jìn)地穩(wěn)步實施。

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