运营商时间同步方案应用

北京电信时间同步网方案建议书目录1.前言 (2)2.时间同步原理及时间同步网组网原则 (4)2.1.时间的概念 (4)2.2.时间源的概念 (4)2.3.时间传递的几种方法 (5)2.4.N T P的工作原理 (6)2.5.时间同步网组网原则 (7)3.北京电信时间同步网解决方案 (8)3.1.北京电信时间同步网现状 (8)3.2.北京电信时间同步网的建设要求 (2)3.3.北京电信时间同步网组网方案 (4)3.3.1建设原则： (4)3.3.2建设架构：.............................................................................................. 错误!未定义书签。

3.3.3对时间同步网组网方案进行说明 (5)3.4.时间同步网维护平台 ............................................................................ 错误!未定义书签。

4．各专业接入时间同步网的建议方案 (9)4.1P S T N网接入时间同步网的参考方案 (9)4.2软交换网接入时间同步网的参考方案 (9)4.3P H S网接入时间同步网的参考方案 (9)4.3I P城域网接入时间同步网的参考方案 (9)4．5传输网接入时间同步网的参考方案 (10)4．6智能网业务平台接入时间同步网的参考方案 (10)4．7信令监测系统接入时间同步网的参考方案 (10)4．8P H S短消息平台接入时间同步网的参考方案 (10)1.前言随着电信市场上营运商不断增多，传统电话交换网的网间结算问题也越来越突出，并且，对定时信号的时间标志需求也越来越多；对时间准确率要求也越来越高。

随着现代社会通信技术不断飞速发展、网上承载的电信新业务变得越来越多，特别是电子商务、多媒体通信、I P电话等新业务的发展，对有时间标志的同步信号提出了新的需求。

随着电信市场上多家企业竞争变得日益激烈，北京电信作为一个通信行业的龙头企业，更要从提高自身服务质量和引进新业务等方面着手，以增强企业在电信市场上的竞争力。

目前，各类业务设备中绝大部分使用的时间都是由设备内部时钟来提供的。

由于内部时钟的质量差异，工作一段时间后，内部时间会与标准时间发生偏差。

这时，就需要人工定期或不定期地对内部时间进行修正。

而在对设备时间进行修正时又会引入人为误差，正由于这些偏差和误差的存在，导致了网络中各个设备的时间不能保持同步。

时间不同步会对各种通信业务造成不良影响，主要是：①各类业务设备和各类交换机系统时间不准确，会造成话单重叠或交叉。

②起始时间不准确，影响优惠时段的计费。

③告警时间不准确，网络故障定位困难。

针对北京电信交换机网络结构现状，结合公司时间同步产品的特点，为北京电信定制推出的时间同步方案可以解决全网的时间同步问题，通过采用内置高精度铷钟的一级时间服务器接收全球定位系统G P S（或北斗）信号，产生同步于U T C的的高精度时间，同时将该时间通过可靠的传输方式传递到分散在全市的二级时间服务器，再利用时间服务器多个物理隔离的端口输出标准的时间同步信号，从而达到将全网各类业务设备时间统一起来的目的。

直接客户收益：⏹减少由于时间不同步引起的话单重叠、话单时间错误⏹掌握网间结算主动权，减少话单损失⏹解决时间不同步引起的日志、报告时间混乱，而造成故障定位困难问题⏹消除人为修改时间的大量维护工作，提高维护效率提高网络运营质量，提升运营商企业形象本次时间同步网建设的在另一个目的在于构建北京电信时间同步网的测试平台，通过该时间同步网完成对网内已有的时间网元进行统一管理和时间精度实时检测。

2.时间同步原理及时间同步网组网原则2.1.时间的概念根据不同的用途,人们定义了不同的时间参照体系,主要有:U T（U n i v e r s a l T i m e）、T A I（I n t e r n a t i o n a l A t o m i c T i m e）、U T C（C o o r d i n a t e d U n i v e r s a l T i m e）等。

世界时（U T）与恒星时有严格的转换关系，人们通过观测恒星得到世界时。

后来发现，由于地球自转季节性变化、不规则变化和长期减慢，得到的世界时，是不均匀的。

国际原子时（T A I）是一种连续性时标，由1958年1月1日0时0分0秒起，以日、时、分、秒计算。

由于采用了原子跃迁周期来做为秒定义的组成，T A I是一种准确度相当高的时标。

全球协调时（U T C）是一个折中时间,也称为绝对时间,它的秒间隔长度与T A I是一致的。

同时,在U T C时标中的日期与U T 的日期误差必须要保持在0.9s内。

为了实现此要求,国际时间管理局会不定期地跳秒,并且世界上每个标准时间系统都会遵从。

因此,通常称之为绝对时间。

在我国,通常使用的时间是北京时间,它是与U T C进行比对和校准后向外发布,因此与U T C保持一致。

2.2.时间源的概念基本时间标准(P T S，P r i m a r y T i m e S t a n d a r d)是时间同步系统的时间源，是高稳定度、高精确度、冗余配置的时间保持体系。

目前，P T S主要包括G P S卫星、美国海军天文台（U S N O）、美国国家标准和技术委员会（N I S T）的时间源或其他一些国家的时间标准组织提供的时间源。

在这当中，以G P S卫星覆盖面最广，使用最方便，精度也比较高，时间精度相对于U T C可达到1～10微秒。

B D一号”系统是我国自行研制和建立的一种区域卫星导航定位通信系统，又称：“双星定位”系统或“B D一号”系统。

主要是利用两颗地球同步卫星来测量地球表面和空中的各种用户的位置，并同时兼有双向报文通信和定时授时的功能。

该系统集测量技术、定位技术、数字通信和扩频技术为一体，是一种全天候的覆盖我国及周边国家和地区的区域性卫星导航、定位、通信系统。

2.3.时间传递的几种方法目前常用的时间信号格式主要有两类：通过固定路由传播的时间码和通过I P 网络传播的P T P/N T P。

时间码又包括I R I G、D C L S和A C T S等几种。

I R I G（I n t e r R a n g e I n s t r u m e n t a t i o n G r o u p）：由I R I G组织于1956年开发，其最新版本为I R I G S t a n d a r d200－95。

又分为Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｇ和Ｈ几种，常用的为I R I G-B，其传输介质可用双绞线（1.2ｋｍ）和同轴电缆，准确度为10～100μｓ。

D C L S（D C L e v e l S h i f t）：是I R I G-B的一种特殊形式，通过64k b i t／s的D D N 专线进行传输，无传输距离限制，准确度为100～1000u s。

P T P（P r e c i s i o n T i m e P r o t o c o l）：伴随着网络技术的不断增加和发展，尤其是以太网在测量和控制系统中应用越来越广泛，计算机和网络业界也在致力于解决以太网的定时同步能力不足的问题，以减少采用其它技术，例如I R I G-B等带来的额外布线开销。

于是开发出一种软件方式的网络时间协议（N T P），来提高各网络设备之间的定时同步能力。

1992年N T P版本的同步准确度可以达到200μs，但是仍然不能满足测量仪器和工业控制所需的准确度。

为了解决这个问题，同时还要满足其它方面需求。

网络精密时钟同步委员会于2001年中获得I E E E仪器和测量委员会美国标准技术研究所（N I S T）的支持，该委员会起草的规范在2002年底获得I E E E标准委员会通过，作为I E E E1588标准。

该标准定义的就是P T P协议。

由于P T P采用硬件与软件结合设计，并对各种影响同步精度的部分进行有效矫正，以提供亚微秒级的同步精度。

N T P（N e t w o r k T i m e P r o t o c o l）：用来在网络中提供高精度、可靠时间的标准I n t e r n e t协议，基于U D P报文。

从诞生到今天已有十多年的历史，在网络上被广泛应用并不断修改。

目前N T P 的第4版，网络时间同步技术将向更高精度、更强的兼容性和多平台的适应性方向发展，其精度在局域网私有网络内可达100u s ，在I n t e r n e t 上绝大多数的地方其精度可以达到1- 50m s . 由于N T P 是通讯网中时间传递的主要方式，以下详细介绍一下N T P 的工作原理。

2.4. N T P 的工作原理网元客户端首先向时间服务器发送一个N T P 数据包，这个数据包被打上发送时的客户端本机时间标签A ，服务器接收到这个数据包后也向客户端发送一个N T P 数据包，这个数据包中含有三个时间标签：服务器接收到客户端N T P 数据包时的时间标签B 、服务器发出N T P 数据包时的时间标签C 、客户端N T P 数据包中原有的时间标签A ，客户端接收到这个数据包后也打上一个本机时间标签D ，根据这4个时间标签就可以算出服务器－客户间的传输时延和时钟偏差（见图4-1），当采用N T P 客户/服务器方式时，由于时间精度在局域网内为10u s ～10m s ，因此网络时间传送普遍采用N T P 客户/服务器方式。

以上只是最简单的N T P 同步过程，在N T P 的标准R F C -1305中，还有一套严密的方法防止时间网上的“时间自环”和防止同步于时间不准确的时间服务器，为了防止被攻击，N T P 协议也提供认证和加密的功能。

NTP 数据包 NTP 数据包客户端服务器端 传输时延Delay ＝（B+D －A-C ）/2 时钟偏差Offset ＝（B+C －A-D ）/2 图：NTP 客户/服务器方式时延及偏差2.5.时间同步网组网原则时间同步网的主要作用是为电信网的各类业务设备和各类交换机提供与U T C 一致的精确时间信号。

由于时间信号的实时性、准确性、高稳定度等特点，在规划设计时间同步网时，应遵循以下组网原则：⏹网络按照树型结构进行组织。

⏹时间同步网应采用开放的标准网络协议。

⏹从安全性上考虑，对互不相通的不同业务网络宜从时间服务器不同的物理隔离端口分别获得。

⏹时间同步网的设计应能够适应今后电信网的发展要求，初期建设应满足近3年内本地电信业务对精确时间的要求，同时网络应具有平滑扩容、升级能力。

⏹为了时间同步网的安全可靠性以及组网的合理性，应选择合理的通信链路。