基于NTP協議的移動核心網系統時間精準同步網絡的建立和應用

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協議的移動核心網系統時間精準同步網絡的建立和應用

錢 坤

河北移動通信有限責任公司滄州分公司,河北滄州 061001

隨著移動核心網向IP化的演進，軟交換設備已在中國移動核心網領域大規模應用。但目前并沒有對軟交換設備的時間同步進行統一規范，各種設備的時間同步也僅僅依靠設備本身的硬件時鐘。針對目前移動核心網絡軟交換設備的系統時間精度誤差較大的問題，本文論述了基于NTP協議的移動核心網系統時間精準同步網絡的建立和應用。旨在建設技術先進和高效運作的移動核心網絡，實現提高網絡運行效率和服務質量，減少計費話單的業務投訴，打造卓越通信服務體系的目的。

移動核心網；NTP協議；高精度；自動；時間同步

隨著移動核心網向IP化的演進，為實現核心網平滑向3G演進，延長2G設備的使用壽命，軟交換設備已在移動核心網領域大規模應用，但目前并未對軟交換設備的時間同步技術進行統一規范，一些移動核心網設備時間同步也僅僅依靠設備硬件時鐘。

1 移動核心網設備時鐘同步存在的問題

目前，移動核心網設備的時鐘同步存在著諸多的問題，而時鐘同步問題又會產生許多不利的影響，列舉如下：

1）移動核心網軟交換設備系統時間精度誤差較大。

移動核心網2G傳統交換設備采用時鐘同步方式，通過數字同步網BITS設備接入2MHz或2Mbit/s頻率信號實現時間同步。軟交換設備MSC server的時間取決于系統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，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，軟交換設備的時間精度取決于設備模塊本身的硬件時鐘精度，誤差達“30s～5min”，系統時間精度無法保證，且存在較大的個體差異，必須定期進行手工校正。

2）移動核心網系統時間的精確是業務服務質量精準的前提。

移動核心網交換設備的時間精度要求正負誤差15s以內，時間誤差過大會造成主被叫話單時間的不一致，或存在時間重復的話單，引起不必要的用戶投訴，降低網絡和業務服務質量。

3）自動高效的系統時間同步方式是提高全網運行效率的前提。

（1）軟交換設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，部分誤差大的設備時間校正的頻率更高，增加了網絡維護成本。同時，手工方式對時和校正的準確性也難以保證。部分廠家設備例如卡特，由于系統軟件結構的原因，對于對時操作有嚴格要求，每次調整不能超過3s，兩次時間調整操作的時間間隔不能少于1h，而且必須在夜間閑時進行，增加了網絡維護的難度。

（2）系統時間的誤差導致設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，降低了網絡維護效率。

2 基于NTP協議，建立和應用移動核心網系統時間精準同步網絡

2.1 概述

基于NTP協議，建立移動核心網系統時間精準同步網絡，旨在建設技術先進和高效運作的移動核心網絡，主要解決移動核心網絡軟交換設備的系統時間精度誤差較大的問題，實現提高網絡運行效率和服務質量，減少計費話單的業務投訴，打造卓越通信服務體系的目的。其主要特點有：

1）準確定位移動核心網絡系統時間的精度誤差問題。

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

（1）計費話單時間不一致投訴增多，降低了業務服務質量；

（2）設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）科學應用先進技術，充分利用現網資源，實現移動核心網時間精準同步。

（1）針對以上問題，本項目在移動核心網內采用NTP（網絡時間協議）協議進行時間同步，引入高精度客戶端時間服務單元（CTU）；

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

3）合理設計網絡結構，有效地解決了移動核心網內應用NTP協議的技術難點。

（1）難點1是占用一級時間同步設備較多端口，每增加一臺軟交換設備，都需要對一級時間同步設備進行相關數據配置，不利于日常維護；

（2）難點2是如何提高系統時間精度和網絡安全性，避免與業務網絡串接。

本項目遵循優化網絡結構、提高經濟效益的原則，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難點，滿足了網絡和業務發展需求。

2.2 基于NTP協議，建立和應用移動核心網系統時間精準同步網絡

1）實現方式：科學應用先進技術，充分利用現網資源，實現移動核心網時間精準同步。

（1）本項目在移動核心網內采用NTP（網絡時間協議）協議，直接進行時間同步。NTP時間同步技術，基于TCP/IP協議，首次應用于移動核心網設備的時間精準同步領域；

（2）同時利用現有的移動網絡一級時間服務設備資源和移動話務網管網絡資源，引入高精度客戶端時間服務單元(CTU)；

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

2）合理設計網絡結構，靈活采用熱備技術，保證網絡高效安全。

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

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

（3）直接由時間同步網獲取時間信號，時間信號的精度較高，避免串入其它業務網絡，網絡安全性較高。

3）技術優點：簡單便利的維護模式，安全高效的網絡機制，保證了全網的運行效率。

（1）自動時間同步方式替代傳統時鐘同步方式和手工校正方式，簡單高效，不需監控每臺軟交換設備的時間誤差，只需要監控時間服務器的狀態，自動校正時間，時間精度高，可以保證全網軟交換設備時間的高度統一；

（2）高精度的NTP時間服務器的引入，避免了因軟交換網元的不斷增加而頻繁直接對一級時間同步設備進行相關數據配置的操作，且移動核心網軟交換設備客戶端時間同步的周期可以根據需要自由設定，提高了維護效率，保障了網絡安全。

[1]沈燕芬.用于網絡時間同步的NTP協議[J].現代計算機， 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網絡時間協議原理與實現 [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絡部，從事GSM核心網交換設備的維護管理以及3G TD-SCDMA設備的維護管理工作