通信网中的时间同步问题分析

来校时。时间服务器用算法将先前8个校时报文计算出时间参考值，以时间参考值判断后续校时包的精确性，如果后续有相对较高的离散程度，表示这个对时报文的可信度比较低。

　　时间服务器可以利用以下3类工作方式：

　　symmetric：时间服务器可以从远端时间服务器获取时钟，也可提供时间信息给远端的时间服务器。此一方式适用于配置多个时间服务器，可以提供更高的时间精确度给客户。

　　Client/server：局域网的环境，时间服务器接收上级时间服务器的时间信息，并提供时间信息给下层的用户。

　　broadcast：局域网的环境，时间服务器以广播的方式周期性地将时间信息传送给其他时间服务器，其时间仅会有少许的延迟，配置简单，精确度并不高。

　　最高时间服务器要以高精度时钟参考，一般是GPS信号。国际互联网的NTP时标以UTC时标为基础，以1972年1月1日0时起，这个时间 NTP计为2272060800s（以1900年1月1日0时为起点），例如UTC时间的1990年12月 31日23：59：59，NTP时标为 2871590399s。如果构建用户自己的NTP授时网，可以自己选择起点，中国科学院国家授时中心以1999年12月31日起。

　　RFC1305规定系统配置一套最高15层服务器的系统，每层时间服务器的精度以Stratum定义，Stratum1时钟精度大约比授时信号差10倍，按照系统和设备时间精度需求，选择级别和传输技术。

　　TCP/IP协议族另有Daytime协议（RFC867）、Time协议（RFC868）与NTP配合。SNTP协议（RFC2030）是NTP的简化版本，没有NTP复杂的算法，一般在windows上的实现，如图2所示。

　图2　NTP结构图

　　安全机制：使用了验证（Authentication）机制，检查来对时的信息是否是真正来自所宣称的服务器并检查报文的返回路径，以对抗攻击，但是加密算法要求计算机性能比较高，并影响时间精确度。

　　5、通信网内采用NTP网络授时的组网方案

　　电信网中可以采用精度较高的有线传输方式（SDH，DCN、DDN等）来传播时间信息。运营商的DCN是省内互联电信运营管理系统的TCP/IP专用网络，比较方便在其上建立时间同步网。

　　采用NTP网络授时，参照中国科学院国家授时中心建的网络授时系统数据，广域网定时精度300 ms，局域网＜15 ms级。一个省电信网有8～10个本地网有Stratum 1服务器，其他地市用Stratum 2级时间服务器。本地网级的Stratum 1时间服务器之间互相联网，以symmetric方式互相校时，避免GPS时间源出故障造成中断，还可以达到更高精度。Stratum 1时间服务器对下级采用client/server方式。

　　Stratum 1时间服务器取得GPS时间信号和其他授时方式时间信号，比如其他导航卫星，短波，长波方式，互为备用。上下级Stratum采用DCN相连或专线相连，保持稳定相连。各级时间服务器把时间信号发到各个通信设备，如图3所示。

图3　省内电信时间同步网

　　参考商用产品测试指标，Stratum 1授时精度达到1～10 ms，估计Stratum 2访问Stratum 1达到10-100 ms，Stratum 3达到100 ms-1 s，整个时间网络分2-3级，达到100 ms级，满足电信网秒级精度要求。

　　如果要求更高时间精度，例如信令分析，在电信网中用DDN专线传输时间信号，精度达到1～10 ms。

　　6、时间服务器选择

　　Stratum 1时间精度决定于时间源和硬件接口，如果采用原子钟和高速接口可以达到10 ms内。Stratum 1时间服务器要在计算机上直接插入PCI总线定时板卡用于接收和维持时间信息，就可以直接连接并同步到标准时间源上--例如GPS或短波接收机，它们可以独立维持时间而不受主机操作的影响；板卡上的晶体振荡器有足够的精确度。精度要求较高的，例如信令分析，采用GPS与较便宜的铷原子钟配合。 WINDOWS 2000或UNIX系统作为时间服务器。根据客户端数量，校准频率和加密处理来选择服务器性能配置。

　　7、通信设备内部时间源

　　通信设备也要采取措施提高时间源精度和稳定度。选择合适振荡器级别。

表2　振荡Stratum级别

　　Stratum 1：国家级时钟源，GPS时间

　　Stratum 2：长途交换和长途传输系统

　　Stratum 3：本地交换和本地传输系统

　　Stratum 4：用户交换机