基于NTP協(xié)議的移動核心網(wǎng)系統(tǒng)時間精準同步網(wǎng)絡(luò)的建立和應(yīng)用

錢 坤

河北移動通信有限責任公司滄州分公司,河北滄州 061001

基于NTP協(xié)議的移動核心網(wǎng)系統(tǒng)時間精準同步網(wǎng)絡(luò)的建立和應(yīng)用

錢 坤

河北移動通信有限責任公司滄州分公司,河北滄州 061001

隨著移動核心網(wǎng)向IP化的演進，軟交換設(shè)備已在中國移動核心網(wǎng)領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。但目前并沒有對軟交換設(shè)備的時間同步進行統(tǒng)一規(guī)范，各種設(shè)備的時間同步也僅僅依靠設(shè)備本身的硬件時鐘。針對目前移動核心網(wǎng)絡(luò)軟交換設(shè)備的系統(tǒng)時間精度誤差較大的問題，本文論述了基于NTP協(xié)議的移動核心網(wǎng)系統(tǒng)時間精準同步網(wǎng)絡(luò)的建立和應(yīng)用。旨在建設(shè)技術(shù)先進和高效運作的移動核心網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)提高網(wǎng)絡(luò)運行效率和服務(wù)質(zhì)量，減少計費話單的業(yè)務(wù)投訴，打造卓越通信服務(wù)體系的目的。

移動核心網(wǎng)；NTP協(xié)議；高精度；自動；時間同步

隨著移動核心網(wǎng)向IP化的演進，為實現(xiàn)核心網(wǎng)平滑向3G演進，延長2G設(shè)備的使用壽命，軟交換設(shè)備已在移動核心網(wǎng)領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用，但目前并未對軟交換設(shè)備的時間同步技術(shù)進行統(tǒng)一規(guī)范，一些移動核心網(wǎng)設(shè)備時間同步也僅僅依靠設(shè)備硬件時鐘。

1 移動核心網(wǎng)設(shè)備時鐘同步存在的問題

目前，移動核心網(wǎng)設(shè)備的時鐘同步存在著諸多的問題，而時鐘同步問題又會產(chǎn)生許多不利的影響，列舉如下：

1）移動核心網(wǎng)軟交換設(shè)備系統(tǒng)時間精度誤差較大。

移動核心網(wǎng)2G傳統(tǒng)交換設(shè)備采用時鐘同步方式，通過數(shù)字同步網(wǎng)BITS設(shè)備接入2MHz或2Mbit/s頻率信號實現(xiàn)時間同步。軟交換設(shè)備MSC server的時間取決于系統(tǒng)的操作維護模塊本身的硬件時鐘，如華為的BAM模塊、愛立信的CP模塊以及阿爾卡特的SAM模塊，這些模塊由于采用通用的操作系統(tǒng)，如華為的BAM采用Windows2000、卡特的SAM和愛立信的CP采用UNIX，無法使用BITS時鐘進行同步。

因此，軟交換設(shè)備的時間精度取決于設(shè)備模塊本身的硬件時鐘精度，誤差達“30s～5min”，系統(tǒng)時間精度無法保證，且存在較大的個體差異，必須定期進行手工校正。

2）移動核心網(wǎng)系統(tǒng)時間的精確是業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量精準的前提。

移動核心網(wǎng)交換設(shè)備的時間精度要求正負誤差15s以內(nèi)，時間誤差過大會造成主被叫話單時間的不一致，或存在時間重復(fù)的話單，引起不必要的用戶投訴，降低網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量。

3）自動高效的系統(tǒng)時間同步方式是提高全網(wǎng)運行效率的前提。

（1）軟交換設(shè)備使用手工方式校正時間，至少一周校正一次。由于存在個體差異，部分誤差大的設(shè)備時間校正的頻率更高，增加了網(wǎng)絡(luò)維護成本。同時，手工方式對時和校正的準確性也難以保證。部分廠家設(shè)備例如卡特，由于系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的原因，對于對時操作有嚴格要求，每次調(diào)整不能超過3s，兩次時間調(diào)整操作的時間間隔不能少于1h，而且必須在夜間閑時進行，增加了網(wǎng)絡(luò)維護的難度。

（2）系統(tǒng)時間的誤差導(dǎo)致設(shè)備故障告警上傳時間不一致，增加了故障準確定位和排除的難度，降低了網(wǎng)絡(luò)維護效率。

2 基于NTP協(xié)議，建立和應(yīng)用移動核心網(wǎng)系統(tǒng)時間精準同步網(wǎng)絡(luò)

2.1 概述

基于NTP協(xié)議，建立移動核心網(wǎng)系統(tǒng)時間精準同步網(wǎng)絡(luò)，旨在建設(shè)技術(shù)先進和高效運作的移動核心網(wǎng)絡(luò)，主要解決移動核心網(wǎng)絡(luò)軟交換設(shè)備的系統(tǒng)時間精度誤差較大的問題，實現(xiàn)提高網(wǎng)絡(luò)運行效率和服務(wù)質(zhì)量，減少計費話單的業(yè)務(wù)投訴，打造卓越通信服務(wù)體系的目的。其主要特點有：

1）準確定位移動核心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時間的精度誤差問題。

目前移動核心網(wǎng)軟交換設(shè)備系統(tǒng)時間精度誤差較大（±30s～5min），必須手工校正，同時會導(dǎo)致以下問題：

（1）計費話單時間不一致投訴增多，降低了業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量；

（2）設(shè)備故障告警時間不一致，增加故障準確定位和排除的難度，降低維護效率。

2）科學應(yīng)用先進技術(shù)，充分利用現(xiàn)網(wǎng)資源，實現(xiàn)移動核心網(wǎng)時間精準同步。

（1）針對以上問題，本項目在移動核心網(wǎng)內(nèi)采用NTP（網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議）協(xié)議進行時間同步，引入高精度客戶端時間服務(wù)單元（CTU）；

（2）CTU的授時輸入端口連接一級時間同步設(shè)備，獲取時間同步信號，各軟交換設(shè)備通過話務(wù)網(wǎng)管通道采用NTP接口向CTU獲取時間同步信號。

3）合理設(shè)計網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效地解決了移動核心網(wǎng)內(nèi)應(yīng)用NTP協(xié)議的技術(shù)難點。

（1）難點1是占用一級時間同步設(shè)備較多端口，每增加一臺軟交換設(shè)備，都需要對一級時間同步設(shè)備進行相關(guān)數(shù)據(jù)配置，不利于日常維護；

（2）難點2是如何提高系統(tǒng)時間精度和網(wǎng)絡(luò)安全性，避免與業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)串接。

本項目遵循優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、提高經(jīng)濟效益的原則，提出了高效率、高精度、高安全性、投資少的實施方案，有效地解決了以上技術(shù)難點，滿足了網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)發(fā)展需求。

2.2 基于NTP協(xié)議，建立和應(yīng)用移動核心網(wǎng)系統(tǒng)時間精準同步網(wǎng)絡(luò)

1）實現(xiàn)方式：科學應(yīng)用先進技術(shù)，充分利用現(xiàn)網(wǎng)資源，實現(xiàn)移動核心網(wǎng)時間精準同步。

（1）本項目在移動核心網(wǎng)內(nèi)采用NTP（網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議）協(xié)議，直接進行時間同步。NTP時間同步技術(shù)，基于TCP/IP協(xié)議，首次應(yīng)用于移動核心網(wǎng)設(shè)備的時間精準同步領(lǐng)域；

（2）同時利用現(xiàn)有的移動網(wǎng)絡(luò)一級時間服務(wù)設(shè)備資源和移動話務(wù)網(wǎng)管網(wǎng)絡(luò)資源，引入高精度客戶端時間服務(wù)單元(CTU)；

（3）CTU的授時輸入端口連接至一級時間同步設(shè)備，獲取時間同步信號，CTU的授時輸出端口通過NTP接口與話務(wù)網(wǎng)管網(wǎng)絡(luò)相連。移動核心網(wǎng)軟交換設(shè)備通過話務(wù)網(wǎng)管通道，采用NTP接口向CTU時間同步設(shè)備獲取時間同步信號，根據(jù)獲取的標準時間自動校正自身時間。

2）合理設(shè)計網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，靈活采用熱備技術(shù)，保證網(wǎng)絡(luò)高效安全。

（1）為保證移動核心網(wǎng)軟交換設(shè)備的時間自動校正機制的安全性，采用1+1冗余保護技術(shù)，一對高精度NTP服務(wù)器互為主備關(guān)系，通過三層交換設(shè)備與省一級時間同步設(shè)備主備端口相連。當主用NTP時間服務(wù)器故障，自動切換到備用NTP時間服務(wù)器，不會影響客戶端的時間精度校正；

（2）同時采用隔離技術(shù)，在高精度一級時間服務(wù)器與軟交換設(shè)備之間增設(shè)NTP時間同步服務(wù)器，保障一級時間服務(wù)器設(shè)備的安全；

（3）直接由時間同步網(wǎng)獲取時間信號，時間信號的精度較高，避免串入其它業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)安全性較高。

3）技術(shù)優(yōu)點：簡單便利的維護模式，安全高效的網(wǎng)絡(luò)機制，保證了全網(wǎng)的運行效率。

（1）自動時間同步方式替代傳統(tǒng)時鐘同步方式和手工校正方式，簡單高效，不需監(jiān)控每臺軟交換設(shè)備的時間誤差，只需要監(jiān)控時間服務(wù)器的狀態(tài)，自動校正時間，時間精度高，可以保證全網(wǎng)軟交換設(shè)備時間的高度統(tǒng)一；

（2）高精度的NTP時間服務(wù)器的引入，避免了因軟交換網(wǎng)元的不斷增加而頻繁直接對一級時間同步設(shè)備進行相關(guān)數(shù)據(jù)配置的操作，且移動核心網(wǎng)軟交換設(shè)備客戶端時間同步的周期可以根據(jù)需要自由設(shè)定，提高了維護效率，保障了網(wǎng)絡(luò)安全。

[1]沈燕芬.用于網(wǎng)絡(luò)時間同步的NTP協(xié)議[J].現(xiàn)代計算機， 2004(4)：54-56.

[2]馮博琴，徐景民.計算機時間同步問題的研究[J].西安交 通大學學報.

[3]李明國，宋海娜，等.Internet網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議原理與實現(xiàn) [J].計算機工程.

TN929.5

A

1674-6708（2010）24-0217-02

錢坤，工作單位：河北移動滄州分公司網(wǎng)絡(luò)部，從事GSM核心網(wǎng)交換設(shè)備的維護管理以及3G TD-SCDMA設(shè)備的維護管理工作