從時間同步系統提升電信支撐網性能

唐宇杰 2008/05/26

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；交換機時間應怎樣進行校準。

　　根據實際生產情況和系統的安全性、集中管理性要求，時間同步系統可通過本地網網管監(jiān)控系統采用端口復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。時間同步系統前置機可待端口空閑時通過本地網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管監(jiān)控系統與交換機的組網方式。

　　2.數據網元時間同步實現

　　數據網元一般采用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的一種時間傳遞協議。系統通過以太網絡，利用NTP同步數據網元，或者為數據網元提供標準時間輸出，由業(yè)務系統同步標準時間。四川電信時間同步網共接入了十多套數據網元，其中包括BIMS系統、UTipas系統、聲訊系統、智能網系統、軟交換平臺等。不同的數據網元基于的不同操作系統平臺，其中包括hp_ux、IBM-UNIX、SUNsolaris和windows2000/xp/2003。

　　四川電信時間同步網對數據網元的授時，統一采用設置三級時間服務器方式。該方式須在數據網元內部選定一臺或兩臺機器作為三級TS，三級TS同步到時間同步網的時間服務器，系統內的其他主機與三級TS保持同步，如圖2所示。

圖2 時間同步網對數據網元的授時

　　3．時間同步系統的具體應用

　　(1)在計費方面的應用

　　目前業(yè)務網絡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/窄帶上網計費、智能網業(yè)務計費等。因此PSTN交換機、PHS交換機、IP網絡RADIUS、智能網業(yè)務平臺等應該接入時間同步網絡。隨著軟交換乃至今后3G業(yè)務發(fā)展，可能有更多的增值業(yè)務逐步實現，這些業(yè)務平臺的計費也將需要時間同步。

　　對于固定電話網，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。當該呼叫是本地網呼叫時，計費的主叫局是主叫市話端局；當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一部話機“同時間內打兩個電話”（同時打市話和長話）的矛盾記錄。

　　(2)在網間結算方面的應用

　　多家運營商共同經營通信市場，必然存在互聯互通、網間結算的問題。而且，用戶要求提高服務質量明明白白打電話，電話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間結算中準確性要求更高。

　　(3)軟交換網絡的應用

　　軟交換網絡中，計費信息主要產生在軟交換設備上。目前軟交換設備產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，因此軟交換核心網平臺需要進行時間同步。

　　(4)PHS網絡的應用

　　PHS網絡同步實際狀況一般是選定PHS網絡中的某一臺網管服務器來作為時間源，在PHS內部實現了時間上的同步，與標準時間以及外部網絡可能存在偏差，過一段時間必須人工調整，存在偏差大、人工維護等方面問題。

　　(5)信令監(jiān)測的應用

　　為避免因信令先后順序的錯誤而產生虛假信息，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生的，因此各個信令采集點必須保持時間同步。

　　(6)智能網業(yè)務平臺的應用

　　目前，成都電信智能網主要包括3個廠家的設備，各業(yè)務子網相對獨立，時間標簽沒有統一，給計費核算、定位故障、日常維護造成了不便。

時間同步系統的后期建設應用

　　1.IDC網絡的應用

　　電信互聯網數據中心IDC除了能提供Internet接入服務之外，還能向用戶提供電信級豐富的網絡資源以及全面的網絡管理和應用服務，是電信數據業(yè)務的新熱點和增長點。IDC托管主機、租用主機、虛擬主機等業(yè)務應用和設備維護都存在時間同步需求。

　　2.傳輸網絡的應用

　　目前，傳輸網絡現有時間同步需求不是非常迫切，主要屬于網管維護類的需求。在大客戶服務中，網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象，影響了企業(yè)的業(yè)務收入和信譽度，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，造成統計數據不準確，影響對網絡的質量分析。

　　3.3G應用

　　3G新型業(yè)務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)務運營商，移動通信業(yè)務作為當今發(fā)展最快的通信業(yè)務，是各通信運營商的用戶市場核心，也是建設投入的重點。

　　在采用cdma2000和TD-SCDMA兩種標準的3G網絡中，基站系統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（無線網絡控制器）和NodeB之間沒有時間同步，可能導致在選擇器中發(fā)生郵件指令不匹配，從而使通話連接不能建立起來。

　　WCDMA系統自身在正常工作時不需要時間同步，但當提供某些增值業(yè)務，例如基于基站的高精度位置定位服務時，則需要各基站設備間的時間同步，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協議中，設置了主同步信道和輔助同步信道（SCH），系統通過對SCH的解碼獲取系統的同步，所以WCDMA基站間不需要一個公共的同步源。而cdma2000沒有設置類似于WCDMA的同步信道，所以必須使所有的基站實現同步。

　　在3G網絡中，將會出現其它一些新的移動業(yè)務，例如基于位置定位的服務等。在移動通信網中實現基于位置定位的服務有幾種技術選擇，其中的一種實現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。這要求基站的精確位置是預知的，并且都是時間同步的。根據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，其在世界范圍內所有基站的前向鏈路傳送時鐘均精確同步于微秒。精準時間源的介入使得“精確定位”技術成為可能。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）。

　　隨著計算機網絡技術及其應用的深入發(fā)展,人們越來越多在計算機網絡構成的虛擬空間展開活動。很多領域的網絡系統如金融業(yè)、廣電業(yè)、交通業(yè)、電子商務、定位、導航、大型分布式商業(yè)數據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)也可以利用已經建設的時間同步網發(fā)展增值業(yè)務，向社會需求單位提供精確的時間資源，擴大服務范圍，這也符合中國電信向現代綜合信息服務提供商轉型的思路。

系統改善后的成效及關鍵問題

　　四川電信時間同步系統投入運行前，各本地網交換機時鐘校準多采用人工方式，人力投入大，沒有統一的校準制度，無統一的基準時間，效果比較差。系統投入運行后，全省長途交換局、網關接口局、獨立匯接局以及本地網的重要端局點都已通過時間服務器接入時間同步網絡。自2004年時間同步系統投入運行以來，各本地網PSTN交換機已全部接入時間同步系統，實現自動比對和自動調整，交換機計費時間得到統一，維護效益明顯提高，得到各本地網交換專業(yè)維護人員的一致肯定。

　　時間同步網是一個全新的支撐網絡，在網絡的規(guī)劃、建設、實施中不可避免碰到一些問題。目前，集團內部關于時間同步網絡中時間傳遞的精度要求、各種業(yè)務應用需要的精度等并沒有統一的企業(yè)標準，需要進一步研究，制定相應規(guī)范。

　　時間同步融合匯聚了電信網內部的諸多支撐網、網管網絡、DCN網絡以及不同的業(yè)務子網，涉及到諸多業(yè)務部門和業(yè)務子網，并且和第三方系統有相關的接口，這都要在系統維護界面明確。另外，某些業(yè)務網絡對安全有特殊要求，在保證網絡安全方面，需要進一步研究考慮。

　　四川電信企業(yè)內部支撐網上，總共有包括已建成與正在建設的計算機應用系統有幾十個。雖然，在某一個應用系統內部，客戶端與服務器可能采用了相同的時間參照體系，但是在眾多的應用系統之間，并沒有一個共同遵守的標準時間。另處，各應用系統服務器內部時間晶振精度不一，也會產生時間誤差。

　　隨著電信新業(yè)務發(fā)展，計算機應用系統之間的交互越來越頻繁，而時間是數據交互的絕對必要項。不同的時間標準造成的時間偏差，不僅可能使數據延遲，嚴重時甚至將導致數據反轉。因此，必須將各計算機用系統服務器接入時間同步系統，同時這也符合全省計算機系統優(yōu)化整合的大趨勢。

　　時間同步網是重要的電信支撐網，為整個電信網服務，它和一般的電信業(yè)務網不一樣，它不直接面對客戶。目前它的業(yè)務應用還沒有統一的標準，在實際應用中，運營商需要站在全網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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