基于NTP协议的移动核心网系统时间精准同步网络的建立和应用

钱 坤

河北移动通信有限责任公司沧州分公司,河北沧州 061001

基于NTP协议的移动核心网系统时间精准同步网络的建立和应用

钱 坤

河北移动通信有限责任公司沧州分公司,河北沧州 061001

随着移动核心网向IP化的演进，软交换设备已在中国移动核心网领域大规模应用。但目前并没有对软交换设备的时间同步进行统一规范，各种设备的时间同步也仅仅依靠设备本身的硬件时钟。针对目前移动核心网络软交换设备的系统时间精度误差较大的问题，本文论述了基于NTP协议的移动核心网系统时间精准同步网络的建立和应用。旨在建设技术先进和高效运作的移动核心网络，实现提高网络运行效率和服务质量，减少计费话单的业务投诉，打造卓越通信服务体系的目的。

移动核心网；NTP协议；高精度；自动；时间同步

随着移动核心网向IP化的演进，为实现核心网平滑向3G演进，延长2G设备的使用寿命，软交换设备已在移动核心网领域大规模应用，但目前并未对软交换设备的时间同步技术进行统一规范，一些移动核心网设备时间同步也仅仅依靠设备硬件时钟。

1 移动核心网设备时钟同步存在的问题

目前，移动核心网设备的时钟同步存在着诸多的问题，而时钟同步问题又会产生许多不利的影响，列举如下：

1）移动核心网软交换设备系统时间精度误差较大。

移动核心网2G传统交换设备采用时钟同步方式，通过数字同步网BITS设备接入2MHz或2Mbit/s频率信号实现时间同步。软交换设备MSC server的时间取决于系统的操作维护模块本身的硬件时钟，如华为的BAM模块、爱立信的CP模块以及阿尔卡特的SAM模块，这些模块由于采用通用的操作系统，如华为的BAM采用Windows2000、卡特的SAM和爱立信的CP采用UNIX，无法使用BITS时钟进行同步。

因此，软交换设备的时间精度取决于设备模块本身的硬件时钟精度，误差达“30s～5min”，系统时间精度无法保证，且存在较大的个体差异，必须定期进行手工校正。

2）移动核心网系统时间的精确是业务服务质量精准的前提。

移动核心网交换设备的时间精度要求正负误差15s以内，时间误差过大会造成主被叫话单时间的不一致，或存在时间重复的话单，引起不必要的用户投诉，降低网络和业务服务质量。

3）自动高效的系统时间同步方式是提高全网运行效率的前提。

（1）软交换设备使用手工方式校正时间，至少一周校正一次。由于存在个体差异，部分误差大的设备时间校正的频率更高，增加了网络维护成本。同时，手工方式对时和校正的准确性也难以保证。部分厂家设备例如卡特，由于系统软件结构的原因，对于对时操作有严格要求，每次调整不能超过3s，两次时间调整操作的时间间隔不能少于1h，而且必须在夜间闲时进行，增加了网络维护的难度。

（2）系统时间的误差导致设备故障告警上传时间不一致，增加了故障准确定位和排除的难度，降低了网络维护效率。

2 基于NTP协议，建立和应用移动核心网系统时间精准同步网络

2.1 概述

基于NTP协议，建立移动核心网系统时间精准同步网络，旨在建设技术先进和高效运作的移动核心网络，主要解决移动核心网络软交换设备的系统时间精度误差较大的问题，实现提高网络运行效率和服务质量，减少计费话单的业务投诉，打造卓越通信服务体系的目的。其主要特点有：

1）准确定位移动核心网络系统时间的精度误差问题。

目前移动核心网软交换设备系统时间精度误差较大（±30s～5min），必须手工校正，同时会导致以下问题：

（1）计费话单时间不一致投诉增多，降低了业务服务质量；

（2）设备故障告警时间不一致，增加故障准确定位和排除的难度，降低维护效率。

2）科学应用先进技术，充分利用现网资源，实现移动核心网时间精准同步。

（1）针对以上问题，本项目在移动核心网内采用NTP（网络时间协议）协议进行时间同步，引入高精度客户端时间服务单元（CTU）；

（2）CTU的授时输入端口连接一级时间同步设备，获取时间同步信号，各软交换设备通过话务网管通道采用NTP接口向CTU获取时间同步信号。

3）合理设计网络结构，有效地解决了移动核心网内应用NTP协议的技术难点。

（1）难点1是占用一级时间同步设备较多端口，每增加一台软交换设备，都需要对一级时间同步设备进行相关数据配置，不利于日常维护；

（2）难点2是如何提高系统时间精度和网络安全性，避免与业务网络串接。

本项目遵循优化网络结构、提高经济效益的原则，提出了高效率、高精度、高安全性、投资少的实施方案，有效地解决了以上技术难点，满足了网络和业务发展需求。

2.2 基于NTP协议，建立和应用移动核心网系统时间精准同步网络

1）实现方式：科学应用先进技术，充分利用现网资源，实现移动核心网时间精准同步。

（1）本项目在移动核心网内采用NTP（网络时间协议）协议，直接进行时间同步。NTP时间同步技术，基于TCP/IP协议，首次应用于移动核心网设备的时间精准同步领域；

（2）同时利用现有的移动网络一级时间服务设备资源和移动话务网管网络资源，引入高精度客户端时间服务单元(CTU)；

（3）CTU的授时输入端口连接至一级时间同步设备，获取时间同步信号，CTU的授时输出端口通过NTP接口与话务网管网络相连。移动核心网软交换设备通过话务网管通道，采用NTP接口向CTU时间同步设备获取时间同步信号，根据获取的标准时间自动校正自身时间。

2）合理设计网络结构，灵活采用热备技术，保证网络高效安全。

（1）为保证移动核心网软交换设备的时间自动校正机制的安全性，采用1+1冗余保护技术，一对高精度NTP服务器互为主备关系，通过三层交换设备与省一级时间同步设备主备端口相连。当主用NTP时间服务器故障，自动切换到备用NTP时间服务器，不会影响客户端的时间精度校正；

（2）同时采用隔离技术，在高精度一级时间服务器与软交换设备之间增设NTP时间同步服务器，保障一级时间服务器设备的安全；

（3）直接由时间同步网获取时间信号，时间信号的精度较高，避免串入其它业务网络，网络安全性较高。

3）技术优点：简单便利的维护模式，安全高效的网络机制，保证了全网的运行效率。

（1）自动时间同步方式替代传统时钟同步方式和手工校正方式，简单高效，不需监控每台软交换设备的时间误差，只需要监控时间服务器的状态，自动校正时间，时间精度高，可以保证全网软交换设备时间的高度统一；

（2）高精度的NTP时间服务器的引入，避免了因软交换网元的不断增加而频繁直接对一级时间同步设备进行相关数据配置的操作，且移动核心网软交换设备客户端时间同步的周期可以根据需要自由设定，提高了维护效率，保障了网络安全。

[1]沈燕芬.用于网络时间同步的NTP协议[J].现代计算机， 2004(4)：54-56.

[2]冯博琴，徐景民.计算机时间同步问题的研究[J].西安交 通大学学报.

[3]李明国，宋海娜，等.Internet网络时间协议原理与实现 [J].计算机工程.

TN929.5

A

1674-6708（2010）24-0217-02

钱坤，工作单位：河北移动沧州分公司网络部，从事GSM核心网交换设备的维护管理以及3G TD-SCDMA设备的维护管理工作