從時(shí)間同步系統提升電信支撐網(wǎng)性能

唐宇杰 2008/05/26

圖1 時(shí)間校準主要流程

　　交換機時(shí)間的校準需考慮三個(gè)問(wèn)題：交換機時(shí)間是否需要校準；校準交換機時(shí)間的時(shí)機；交換機時(shí)間應怎樣進(jìn)行校準。

　　根據實(shí)際生產(chǎn)情況和系統的安全性、集中管理性要求，時(shí)間同步系統可通過(guò)本地網(wǎng)網(wǎng)管監控系統采用端口復用方式進(jìn)行時(shí)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(shí)間同步系統前置機可待端口空閑時(shí)通過(guò)本地網(wǎng)管采集機向交換機發(fā)出時(shí)間校準命令，這樣既節約交換機端口資源又不需改變原有網(wǎng)管監控系統與交換機的組網(wǎng)方式。

　　2.數據網(wǎng)元時(shí)間同步實(shí)現

　　數據網(wǎng)元一般采用NTP和SNTP方式同步。SNTP與NTP相同，只是客戶(hù)端軟件做的處理較少。NTP是基于TCP/IP的一種時(shí)間傳遞協(xié)議。系統通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò )，利用NTP同步數據網(wǎng)元，或者為數據網(wǎng)元提供標準時(shí)間輸出，由業(yè)務(wù)系統同步標準時(shí)間。四川電信時(shí)間同步網(wǎng)共接入了十多套數據網(wǎng)元，其中包括BIMS系統、UTipas系統、聲訊系統、智能網(wǎng)系統、軟交換平臺等。不同的數據網(wǎng)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(shí)間同步網(wǎng)對數據網(wǎng)元的授時(shí)，統一采用設置三級時(shí)間服務(wù)器方式。該方式須在數據網(wǎng)元內部選定一臺或兩臺機器作為三級TS，三級TS同步到時(shí)間同步網(wǎng)的時(shí)間服務(wù)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(shí)間同步網(wǎng)對數據網(wǎng)元的授時(shí)

　　3．時(shí)間同步系統的具體應用

　　(1)在計費方面的應用

　　目前業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )中對時(shí)間同步明確的需求，主要來(lái)自于通話(huà)計費的需要，包括電話(huà)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)平臺等應該接入時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò )。隨著(zhù)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(shí)現，這些業(yè)務(wù)平臺的計費也將需要時(shí)間同步。

　　對于固定電話(huà)網(wǎng)，每個(gè)通話(huà)的計費信息，包括該呼叫的主被叫號碼和起止時(shí)刻由主叫局給出。呼叫起止時(shí)刻的時(shí)間標簽是主叫局交換機本身時(shí)鐘的時(shí)間。當該呼叫是本地網(wǎng)呼叫時(shí)，計費的主叫局是主叫市話(huà)端局；當該呼叫是長(cháng)途呼叫時(shí)，計費的主叫局是主叫長(cháng)話(huà)局。如果市話(huà)局交換機時(shí)鐘的時(shí)刻與長(cháng)話(huà)局交換機時(shí)鐘的時(shí)刻存在較大差異，則計費話(huà)單上就有可能出現一部話(huà)機“同時(shí)間內打兩個(gè)電話(huà)”（同時(shí)打市話(huà)和長(cháng)話(huà)）的矛盾記錄。

　　(2)在網(wǎng)間結算方面的應用

　　多家運營(yíng)商共同經(jīng)營(yíng)通信市場(chǎng)，必然存在互聯(lián)互通、網(wǎng)間結算的問(wèn)題。而且，用戶(hù)要求提高服務(wù)質(zhì)量明明白白打電話(huà)，電話(huà)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(yíng)商網(wǎng)間結算中準確性要求更高。

　　(3)軟交換網(wǎng)絡(luò )的應用

　　軟交換網(wǎng)絡(luò )中，計費信息主要產(chǎn)生在軟交換設備上。目前軟交換設備產(chǎn)生的計費時(shí)間單位達0.1s位，因此為軟交換計費提供時(shí)間標準的時(shí)間源精度應該達到50ms以下級別。其計費、管理將需要時(shí)間同步，因此軟交換核心網(wǎng)平臺需要進(jìn)行時(shí)間同步。

　　(4)PHS網(wǎng)絡(luò )的應用

　　PHS網(wǎng)絡(luò )同步實(shí)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(lái)作為時(shí)間源，在PHS內部實(shí)現了時(shí)間上的同步，與標準時(shí)間以及外部網(wǎng)絡(luò )可能存在偏差，過(guò)一段時(shí)間必須人工調整，存在偏差大、人工維護等方面問(wèn)題。

　　(5)信令監測的應用

　　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(shí)間信息是準確無(wú)誤的。由于信令流的時(shí)間標簽是由各信令采集點(diǎn)分別產(chǎn)生的，因此各個(gè)信令采集點(diǎn)必須保持時(shí)間同步。

　　(6)智能網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺的應用

　　目前，成都電信智能網(wǎng)主要包括3個(gè)廠(chǎng)家的設備，各業(yè)務(wù)子網(wǎng)相對獨立，時(shí)間標簽沒(méi)有統一，給計費核算、定位故障、日常維護造成了不便。

時(shí)間同步系統的后期建設應用

　　1.IDC網(wǎng)絡(luò )的應用

　　電信互聯(lián)網(wǎng)數據中心IDC除了能提供Internet接入服務(wù)之外，還能向用戶(hù)提供電信級豐富的網(wǎng)絡(luò )資源以及全面的網(wǎng)絡(luò )管理和應用服務(wù)，是電信數據業(yè)務(wù)的新熱點(diǎn)和增長(cháng)點(diǎn)。IDC托管主機、租用主機、虛擬主機等業(yè)務(wù)應用和設備維護都存在時(shí)間同步需求。

　　2.傳輸網(wǎng)絡(luò )的應用

　　目前，傳輸網(wǎng)絡(luò )現有時(shí)間同步需求不是非常迫切，主要屬于網(wǎng)管維護類(lèi)的需求。在大客戶(hù)服務(wù)中，網(wǎng)管時(shí)間不同步會(huì )造成重要客戶(hù)出租電路無(wú)法準確計時(shí)或超時(shí)的現象，影響了企業(yè)的業(yè)務(wù)收入和信譽(yù)度，不利于運營(yíng)商維護工作開(kāi)展。同時(shí)，時(shí)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(wǎng)絡(luò )的質(zhì)量分析。

　　3.3G應用

　　3G新型業(yè)務(wù)對同步的需求日漸迫切。隨著(zhù)電信重組的不斷推進(jìn)，各運營(yíng)商將成為全業(yè)務(wù)運營(yíng)商，移動(dòng)通信業(yè)務(wù)作為當今發(fā)展最快的通信業(yè)務(wù)，是各通信運營(yíng)商的用戶(hù)市場(chǎng)核心，也是建設投入的重點(diǎn)。

　　在采用cdma2000和TD-SCDMA兩種標準的3G網(wǎng)絡(luò )中，基站系統之間需要高精度的時(shí)間同步（優(yōu)于10μs）。因為在軟切換中，如果RNC（無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )控制器）和NodeB之間沒(méi)有時(shí)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(huà)連接不能建立起來(lái)。

　　WCDMA系統自身在正常工作時(shí)不需要時(shí)間同步，但當提供某些增值業(yè)務(wù)，例如基于基站的高精度位置定位服務(wù)時(shí)，則需要各基站設備間的時(shí)間同步，而且是高精度（μs量級）的時(shí)間同步。WCDMA之所以不需要GPS，是因為在WCDMA協(xié)議中，設置了主同步信道和輔助同步信道（SCH），系統通過(guò)對SCH的解碼獲取系統的同步，所以WCDMA基站間不需要一個(gè)公共的同步源。而cdma2000沒(méi)有設置類(lèi)似于WCDMA的同步信道，所以必須使所有的基站實(shí)現同步。

　　在3G網(wǎng)絡(luò )中，將會(huì )出現其它一些新的移動(dòng)業(yè)務(wù)，例如基于位置定位的服務(wù)等。在移動(dòng)通信網(wǎng)中實(shí)現基于位置定位的服務(wù)有幾種技術(shù)選擇，其中的一種實(shí)現手段是利用手機接收附近多個(gè)基站發(fā)送的無(wú)線(xiàn)信號進(jìn)行定位。這要求基站的精確位置是預知的，并且都是時(shí)間同步的。根據定位精度要求的不同，基站時(shí)間同步的精度要求也是不同的。cdma2000是與世界時(shí)間同步的，其在世界范圍內所有基站的前向鏈路傳送時(shí)鐘均精確同步于微秒。精準時(shí)間源的介入使得“精確定位”技術(shù)成為可能。一般來(lái)說(shuō)，若各基站之間時(shí)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(shí)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(zhù)計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)及其應用的深入發(fā)展,人們越來(lái)越多在計算機網(wǎng)絡(luò )構成的虛擬空間展開(kāi)活動(dòng)。很多領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò )系統如金融業(yè)、廣電業(yè)、交通業(yè)、電子商務(wù)、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(shí)間同步和時(shí)間準確，因此電信企業(yè)也可以利用已經(jīng)建設的時(shí)間同步網(wǎng)發(fā)展增值業(yè)務(wù)，向社會(huì )需求單位提供精確的時(shí)間資源，擴大服務(wù)范圍，這也符合中國電信向現代綜合信息服務(wù)提供商轉型的思路。

系統改善后的成效及關(guān)鍵問(wèn)題

　　四川電信時(shí)間同步系統投入運行前，各本地網(wǎng)交換機時(shí)鐘校準多采用人工方式，人力投入大，沒(méi)有統一的校準制度，無(wú)統一的基準時(shí)間，效果比較差。系統投入運行后，全省長(cháng)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(diǎn)都已通過(guò)時(shí)間服務(wù)器接入時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò )。自2004年時(shí)間同步系統投入運行以來(lái)，各本地網(wǎng)PSTN交換機已全部接入時(shí)間同步系統，實(shí)現自動(dòng)比對和自動(dòng)調整，交換機計費時(shí)間得到統一，維護效益明顯提高，得到各本地網(wǎng)交換專(zhuān)業(yè)維護人員的一致肯定。

　　時(shí)間同步網(wǎng)是一個(gè)全新的支撐網(wǎng)絡(luò )，在網(wǎng)絡(luò )的規劃、建設、實(shí)施中不可避免碰到一些問(wèn)題。目前，集團內部關(guān)于時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò )中時(shí)間傳遞的精度要求、各種業(yè)務(wù)應用需要的精度等并沒(méi)有統一的企業(yè)標準，需要進(jìn)一步研究，制定相應規范。

　　時(shí)間同步融合匯聚了電信網(wǎng)內部的諸多支撐網(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(mén)和業(yè)務(wù)子網(wǎng)，并且和第三方系統有相關(guān)的接口，這都要在系統維護界面明確。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(jìn)一步研究考慮。

　　四川電信企業(yè)內部支撐網(wǎng)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(gè)。雖然，在某一個(gè)應用系統內部，客戶(hù)端與服務(wù)器可能采用了相同的時(shí)間參照體系，但是在眾多的應用系統之間，并沒(méi)有一個(gè)共同遵守的標準時(shí)間。另處，各應用系統服務(wù)器內部時(shí)間晶振精度不一，也會(huì )產(chǎn)生時(shí)間誤差。

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

　　時(shí)間同步網(wǎng)是重要的電信支撐網(wǎng)，為整個(gè)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(hù)。目前它的業(yè)務(wù)應用還沒(méi)有統一的標準，在實(shí)際應用中，運營(yíng)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，確保安全穩定、循序漸進(jìn)地穩步實(shí)施。

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