網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步應(yīng)用現(xiàn)狀研究

一、引言

將網(wǎng)絡(luò)上各種通信設(shè)備或計(jì)算機(jī)設(shè)備維持的時(shí)間信息的時(shí)間偏差限定在足夠小的范圍內(nèi)，這種同步過(guò)程叫做網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步。隨著現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展，人們的生活和工作節(jié)奏越來(lái)越快，時(shí)鐘同步的應(yīng)用要求也越來(lái)越廣泛。與此同時(shí)，快速發(fā)展的社會(huì)生產(chǎn)力越來(lái)越推動(dòng)著各種政治、文化、科技和社會(huì)信息的大容量傳遞，而保證這些大容量信息可靠準(zhǔn)確快速地傳遞就必須要求嚴(yán)格的高精度的時(shí)間同步。且隨著人類探索整個(gè)物質(zhì)世界的深入，在一些特定領(lǐng)域?qū)r(shí)間同步的同步精度的要求也越來(lái)越高。

二、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步

在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)中傳遞時(shí)間的協(xié)議主要有時(shí)間協(xié)議（Time Protocol）、日時(shí)協(xié)議（Daytime Protocol）、網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP, Network Timing Protocol）和精密時(shí)間協(xié)議（PTP, Precision Timing Protocol）等。另外，還有一個(gè)僅用于用戶端的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（SNTP）。網(wǎng)上的時(shí)間服務(wù)器會(huì)在不同的端口上連續(xù)地監(jiān)視使用以上協(xié)議的定時(shí)要求，并將相應(yīng)格式的時(shí)間碼發(fā)送給客戶。

在RFC-1305中全面地規(guī)定了運(yùn)行NTP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)格式、服務(wù)器的認(rèn)證以及加權(quán)、過(guò)濾算法等。NTP技術(shù)可以在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中應(yīng)用，精度通常只能達(dá)到毫秒級(jí)或秒級(jí)。在國(guó)外普遍使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP）提供時(shí)間同步服務(wù)，經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展，現(xiàn)在已有幾百臺(tái)一級(jí)時(shí)間服務(wù)器分布在美國(guó)、英國(guó)等國(guó)家， 其中以美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院性能最好。另外，還有上萬(wàn)臺(tái)二級(jí)服務(wù)器分布在世界各地。

近幾年來(lái)，還出現(xiàn)了改進(jìn)型NTP。與傳統(tǒng)的NTP不同，改進(jìn)型NTP在物理層產(chǎn)生和處理時(shí)戳標(biāo)記，這需要對(duì)現(xiàn)有的NTP接口進(jìn)行硬件改造。改進(jìn)型NTP依舊采用NTP協(xié)議的算法，可以與現(xiàn)有NTP接口實(shí)現(xiàn)互通。與原有NTP相比，其時(shí)間精度可以得到大幅度提升。目前支持改進(jìn)型NTP的設(shè)備還較少，其精度和適用場(chǎng)景等還有待進(jìn)一步研究。改良后NTP同步精度號(hào)稱能達(dá)到10微秒量級(jí)。

IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)的全稱是“網(wǎng)絡(luò)測(cè)量和控制系統(tǒng)的精密時(shí)鐘同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)”，簡(jiǎn)稱PTP（Precision Timing Protocol），主要應(yīng)用于相對(duì)本地化、網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)，內(nèi)部組件相對(duì)穩(wěn)定，其優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)非常具有代表性，并且是開(kāi)放式的。由于它的開(kāi)放性，特別適合于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。與其他常用于Ethernet TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的同步協(xié)議如SNTP或NTP相比，主要區(qū)別是PTP是針對(duì)更穩(wěn)定和更安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)計(jì)的，所以更為簡(jiǎn)單，占用的網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算資源也更少。NTP協(xié)議是針對(duì)于廣泛分散在互聯(lián)網(wǎng)上的各個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的時(shí)間同步協(xié)議。PTP定義的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以使自身達(dá)到很高的精度，與SNTP和NTP相反，時(shí)間戳更容易在硬件上實(shí)現(xiàn)，并且不局限于應(yīng)用層，這使得PTP可以達(dá)到微秒以內(nèi)的精度。

三、全球?qū)Ш较到y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步

GPS/GLONASS接收機(jī)通過(guò)接收機(jī)電路解調(diào)GPS/GLONASS信號(hào)，采用NMEA協(xié)議中的相關(guān)信息從中提取高精度的時(shí)間信號(hào)作為網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器的時(shí)間基準(zhǔn)。通過(guò)NTP協(xié)議，將精確的原子鐘時(shí)間授時(shí)給本地網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)計(jì)算機(jī)。NMEA協(xié)議是為了在不同的GPS導(dǎo)航設(shè)備中建立統(tǒng)一的BTCM（海事無(wú)線電技術(shù)委員會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)。

網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)各自引入GPS/GLONASS接收機(jī)，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都聯(lián)入專用的GPS/GLONASS時(shí)鐘信號(hào)線，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步。

將大規(guī)模分布式系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)網(wǎng)段。每個(gè)網(wǎng)段均設(shè)置一個(gè)時(shí)間服務(wù)節(jié)點(diǎn)，在該節(jié)點(diǎn)上引入GPS/GLONASS接收機(jī)及其相應(yīng)的時(shí)鐘接口設(shè)備，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段的時(shí)鐘同步，同時(shí)在每個(gè)網(wǎng)段內(nèi)部通過(guò)NTP協(xié)議使其他節(jié)點(diǎn)與時(shí)間服務(wù)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘同步，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘同步。

四、美國(guó)戰(zhàn)場(chǎng)通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步

美軍基于GPS系統(tǒng)，通過(guò)其強(qiáng)大的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)通信衛(wèi)星、地面網(wǎng)絡(luò)和戰(zhàn)場(chǎng)無(wú)線數(shù)據(jù)鏈，配合通信模塊、GIS和GPS接收機(jī)的終端系統(tǒng)。該應(yīng)用領(lǐng)域美軍規(guī)劃了一系列的系統(tǒng)和裝備，主要有美軍聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息分發(fā)系統(tǒng)（JTIDS）、作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)（FBCB2）和陸軍數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)（ADDS）。以下詳細(xì)介紹JTIDS網(wǎng)的時(shí)間同步體制。

系統(tǒng)有兩種同步：一種是網(wǎng)同步，另一種是信息同步。

1. 網(wǎng)同步

網(wǎng)同步可構(gòu)成時(shí)分多址同步通信體制，具體說(shuō)，網(wǎng)同步是使要入網(wǎng)成員的時(shí)鐘與被指定作為時(shí)間基準(zhǔn)成員的時(shí)鐘同步，使其進(jìn)入“系統(tǒng)時(shí)”。系統(tǒng)工作網(wǎng)的建立是從時(shí)間基準(zhǔn)成員定期（如每一時(shí)幀）發(fā)射入網(wǎng)消息開(kāi)始。要入網(wǎng)的成員首先根據(jù)自己的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)估計(jì)自己的時(shí)間與格林尼治時(shí)間之差，提前一段時(shí)間等待入網(wǎng)消息的到來(lái)。如果等待時(shí)間結(jié)束沒(méi)有收到信號(hào)，或收到信號(hào)經(jīng)判斷不是入網(wǎng)信號(hào)，則重復(fù)上述過(guò)程。如果收到了入網(wǎng)信號(hào)，要入網(wǎng)的成員就進(jìn)入“系統(tǒng)時(shí)”。此時(shí)，該成員的時(shí)隙起點(diǎn)與系統(tǒng)時(shí)隙起點(diǎn)僅相差電波在兩者距離上的傳播時(shí)間，這一過(guò)程叫粗同步。完成粗同步后轉(zhuǎn)入精同步過(guò)程，精同步將消除掉粗同步時(shí)存在的時(shí)差。精同步方法有兩種，即有源校時(shí)法和無(wú)源校時(shí)法。

（1）有源校時(shí)法

有源校時(shí)法就是往返定時(shí)（RTT）詢問(wèn)/應(yīng)答法。要實(shí)現(xiàn)精同步的成員在分配到的時(shí)隙內(nèi)，向已經(jīng)完成精同步的成員發(fā)出詢問(wèn)信號(hào)，被詢問(wèn)成員收到詢問(wèn)信號(hào)后，在該時(shí)隙內(nèi)發(fā)出應(yīng)答信號(hào)，應(yīng)答信號(hào)內(nèi)容是詢問(wèn)信號(hào)的到達(dá)時(shí)間TOA1。這樣，詢問(wèn)成員在收到應(yīng)答后根據(jù)應(yīng)答信號(hào)到達(dá)時(shí)間TOA2、應(yīng)答信號(hào)固定延時(shí)時(shí)間（已約定的參數(shù)）以及從應(yīng)答信號(hào)中解調(diào)出的TOA1便可計(jì)算出時(shí)間同步誤差E。重復(fù)幾次這樣的過(guò)程便能達(dá)到精同步。達(dá)到精同步的成員要保持與系統(tǒng)時(shí)的精確同步，在整個(gè)工作過(guò)程中必須定時(shí)重復(fù)上述精同步過(guò)程。

（2）無(wú)源校時(shí)法

無(wú)源校時(shí)，要實(shí)現(xiàn)精同步成員接收已完成精同步成員發(fā)出的位置報(bào)告數(shù)據(jù)和信號(hào)到達(dá)時(shí)間，信號(hào)到達(dá)時(shí)間中包含被同步成員與發(fā)射消息成員間的距離及二者不同步的時(shí)差。在被同步成員的導(dǎo)航濾波器中，上述數(shù)據(jù)與來(lái)自推測(cè)導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)混合在一起進(jìn)行解算，計(jì)算出本身的時(shí)鐘偏差。這種無(wú)源同步的時(shí)間精度與有源同步精度相當(dāng)，而且不占用時(shí)隙，系統(tǒng)中的次要成員主要依靠這種同步方式。

2. 信息同步

信息同步則可完成信息解調(diào)和消息到達(dá)時(shí)間（TOA）的測(cè)量。信息同步是通過(guò)接收一條消息中同步段的20個(gè)字符脈沖完成的。接收消息成員以等待方式快捕并粗跟蹤同步段前16個(gè)字符脈沖，跟蹤到第16個(gè)字符脈沖時(shí)其同步誤差在±200ns以內(nèi)，此時(shí)再啟動(dòng)精同步電路。精同步電路跟蹤隨后的4個(gè)精同步脈沖結(jié)束后，精同步電路即可為解調(diào)信息和測(cè)量消息到達(dá)時(shí)間提供時(shí)間基準(zhǔn)。

消息到達(dá)時(shí)間的測(cè)量完全依賴精同步的完成。如上述第四個(gè)精同步字符脈沖結(jié)束之后，精同步電路產(chǎn)生的消息到達(dá)時(shí)間脈沖（與解調(diào)信息時(shí)間基準(zhǔn)重合）與該時(shí)隙起點(diǎn)之間的時(shí)間間隔精確值就是到達(dá)時(shí)間值。在通信過(guò)程中測(cè)得的達(dá)到時(shí)間值是系統(tǒng)用以實(shí)現(xiàn)相對(duì)導(dǎo)航定位功能的基本參數(shù)。

五、我國(guó)通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步

對(duì)于任何通信設(shè)備，都需要時(shí)鐘為其提供工作頻率，所以時(shí)鐘性能是影響設(shè)備性能的一個(gè)重要方面。時(shí)鐘常被稱為設(shè)備的心臟。當(dāng)設(shè)備組成系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)后，系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)必須具有精確的定時(shí)，以保障其正常運(yùn)行。網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘的精度影響一個(gè)數(shù)字通信網(wǎng)工作是否正常。

我國(guó)的通信網(wǎng)已基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，為保證整個(gè)電信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行、提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)功能，通信網(wǎng)必須采用高精度的時(shí)間同步技術(shù)。時(shí)間有不同的參照體系，主要有通用時(shí)間UT1、國(guó)際原子時(shí)TAI，以及全球協(xié)調(diào)時(shí)UTC。其中UTC通常稱為絕對(duì)時(shí)間，在我國(guó)主要使用的是北京時(shí)間，它是與UTC進(jìn)行比對(duì)和校準(zhǔn)后向外發(fā)布的，因此與UTC也是保持一致的。由于電信網(wǎng)自身無(wú)法提供UTC，為了使電信網(wǎng)內(nèi)各設(shè)備都能獲取UTC以實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，需要專門建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以獲得UTC并將UTC實(shí)時(shí)地送給電信網(wǎng)內(nèi)各個(gè)設(shè)備。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)就稱為時(shí)間同步網(wǎng)。

在國(guó)外，20世紀(jì)80年代后期，美國(guó)、加拿大、日本在PDH準(zhǔn)同步傳輸系統(tǒng)全面成網(wǎng)的基礎(chǔ)上建設(shè)了各自的數(shù)字同步網(wǎng)。歐洲于80年代末對(duì)以SDH同步傳輸系統(tǒng)為基礎(chǔ)的數(shù)字同步網(wǎng)進(jìn)行了深入研究，并制定了過(guò)渡方案和進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，90年代逐步建設(shè)了基于SDH同步傳輸系統(tǒng)的數(shù)字同步網(wǎng)。在國(guó)內(nèi)，中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通等民用通信系統(tǒng)于90年代中后期建設(shè)了各自的全國(guó)同步骨干網(wǎng)。從分析國(guó)內(nèi)外數(shù)字同步網(wǎng)的狀況得知，其不同點(diǎn)有兩點(diǎn)：其一，歐美和日本可以采用覆蓋全國(guó)的PDH光纜傳輸網(wǎng)來(lái)建設(shè)數(shù)字同步網(wǎng)，我國(guó)則不然，當(dāng)建設(shè)了少量PDH準(zhǔn)同步傳輸系統(tǒng)之后即大規(guī)模開(kāi)始建設(shè)SDH同步傳輸系統(tǒng)，迅速覆蓋了全網(wǎng)并逐步取代PDH準(zhǔn)同步傳輸系統(tǒng)；其二，我國(guó)大量采用GPS作為基準(zhǔn)定時(shí)源，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用，但出于安全考慮，不能完全依賴于美國(guó)，所以又規(guī)劃建設(shè)了用銫鐘源連接地面鏈路形成的數(shù)字同步網(wǎng)來(lái)提供定時(shí)。我國(guó)國(guó)土大，為了縮短傳輸鏈路的長(zhǎng)度，則需要在全國(guó)設(shè)置多處銫鐘源。

為達(dá)到全網(wǎng)范圍內(nèi)的時(shí)鐘同步，需要綜合考慮業(yè)務(wù)需求、時(shí)鐘性能、成本、可靠性、安全性等技術(shù)要求。對(duì)地理分布廣、采用分級(jí)管理的通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)，一般采用主從同步或外基準(zhǔn)同步的網(wǎng)同步方法。所謂主從同步，就是在通信網(wǎng)中部署少量高性能時(shí)鐘設(shè)備（比如銫鐘），通過(guò)專用的數(shù)字傳輸鏈路將高性能時(shí)鐘信號(hào)直接傳送給網(wǎng)中的其他時(shí)鐘設(shè)備，以便后者跟蹤于前者。提供時(shí)鐘信號(hào)的設(shè)備稱為主時(shí)鐘；接收時(shí)鐘信號(hào)并跟蹤于主時(shí)鐘的設(shè)備稱為從時(shí)鐘。對(duì)于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，通常部署三級(jí)主從同步網(wǎng)絡(luò)，因此，時(shí)鐘設(shè)備細(xì)分為一級(jí)參考鐘（PRC）、區(qū)域參考鐘（LPR）、二級(jí)鐘和三級(jí)鐘。

外基準(zhǔn)同步是主從同步的一種特殊形式，主時(shí)鐘部署在定位衛(wèi)星上，或者部署在地面通過(guò)衛(wèi)星上時(shí)鐘間接提供時(shí)鐘參考，同步信號(hào)通過(guò)無(wú)線方式傳遞到地面接收設(shè)備。

根據(jù)郵電技術(shù)規(guī)定《數(shù)字同步網(wǎng)的規(guī)劃方法與組織原則》，現(xiàn)階段我國(guó)數(shù)字同步網(wǎng)采用混合同步方式，全網(wǎng)包括多個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘，各基準(zhǔn)時(shí)鐘之間為準(zhǔn)同步，每個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘控制的同步區(qū)內(nèi)為等級(jí)主、從同步，對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)劃分等級(jí)，節(jié)點(diǎn)之間是主、從關(guān)系，只允許較高等級(jí)的節(jié)點(diǎn)向較低等級(jí)或同等級(jí)的節(jié)點(diǎn)傳送定時(shí)基準(zhǔn)信號(hào)。

我國(guó)數(shù)字同步網(wǎng)分為3級(jí)。一級(jí)節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘采用1級(jí)基準(zhǔn)時(shí)鐘，目前我國(guó)同步網(wǎng)內(nèi)的基準(zhǔn)時(shí)鐘有兩種，一種是含銫原子鐘的PRC，它產(chǎn)生的定時(shí)基準(zhǔn)信號(hào)通過(guò)定時(shí)基準(zhǔn)傳輸鏈路送到各省中心；另一種是在同步供給單元（SSU）上配置全球定位系統(tǒng)GPS（或其他衛(wèi)星定位系統(tǒng)）組成的LPR，它也可以接受PRC的同步。

SDH傳送網(wǎng)的授時(shí)這種時(shí)間同步技術(shù)的主要原理是：把與銫時(shí)鐘同步的時(shí)間編碼信號(hào)嵌入到SDH STM-N的復(fù)用段開(kāi)銷（MSOH）的空閑字節(jié)中，信息長(zhǎng)度為5 bit，其幀結(jié)構(gòu)符合ITU-TG .708建議。只要不阻斷MSOH信息就可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)途傳輸，所以該信息可通過(guò)再生中繼段，而不能通過(guò)復(fù)用段。為此，必須經(jīng)過(guò)復(fù)用段信號(hào)與MSOH的分解處理，再完成復(fù)用后進(jìn)行傳輸。用SDH的STM-N信號(hào)傳送時(shí)間信息的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)抖動(dòng)的過(guò)濾能力強(qiáng)，不受支路指針調(diào)整的影響，能在STM-N端口之間實(shí)現(xiàn)信息的透明傳輸。STM-N傳送時(shí)鐘信號(hào)具備穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性，2000 km的時(shí)間傳送準(zhǔn)確度小于100ns，50km的時(shí)間傳送準(zhǔn)確度是10 ～ 50ps。

建立時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的主要問(wèn)題是用戶端設(shè)備（如交換機(jī)、基站控制器等）還沒(méi)有合適的接口電路，用戶設(shè)備和GPS接收機(jī)、無(wú)線電授時(shí)接收機(jī)等無(wú)法連接。故時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化，包括網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)指標(biāo)、設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)和接口的要求，是急需解決的任務(wù)；同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的安全保證和軟件升級(jí)也是必不可少的。不同的通信技術(shù)對(duì)于同步和定時(shí)的要求不同。

移動(dòng)通信系統(tǒng)/寬帶碼分多址（GSM/WCDMA）采用異步基站技術(shù)，只需要做頻率同步，精度要求為0.05ppm；而碼分多址（CDMA）/CDMA 2000、時(shí)分同步碼分多址（TD-SCDMA）、長(zhǎng)期演進(jìn)（頻分雙工）（LTE（TDD））和全球微波互聯(lián)接入（WiMAX）中，空口技術(shù)采用同步基站方案，需要做時(shí)鐘的相位同步，同步的精度分別為3μs，1.5μs，2.5μs和1μs。

我國(guó)的數(shù)字通信網(wǎng)規(guī)模龐大，分布范圍廣，所以數(shù)字同步網(wǎng)一般要接收幾個(gè)基準(zhǔn)主時(shí)鐘共同控制。如果采取定時(shí)鏈路來(lái)傳輸定時(shí)信號(hào)，那么隨著數(shù)字傳輸距離的增長(zhǎng)，傳輸損傷逐漸增大、可靠性逐漸降低。而利用裝配在基準(zhǔn)鐘上的GPS接收機(jī)跟蹤UTC，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)基準(zhǔn)鐘的不斷調(diào)整，使之與UTC保持一致的長(zhǎng)期頻率準(zhǔn)確度，從而達(dá)到各個(gè)基準(zhǔn)鐘同步使用。并且，在數(shù)字同步網(wǎng)中采用GPS配置基準(zhǔn)鐘，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，同步時(shí)間精度高，提高了全網(wǎng)性能，成本卻相對(duì)低廉，并且便于維護(hù)管理，所以GPS時(shí)鐘在基準(zhǔn)鐘中得到廣泛使用。

GPS時(shí)鐘的優(yōu)點(diǎn)是在不依靠傳輸網(wǎng)絡(luò)的情況下為主參考時(shí)鐘提供必需的精度，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)端部分提供一種分配主參考定時(shí)信號(hào)的方法。20世紀(jì)90年代中期，我國(guó)數(shù)字同步網(wǎng)根據(jù)多基準(zhǔn)鐘方案，配套建立了以銫鐘組加GPS接收機(jī)構(gòu)成的北京PRC。此外，還將建設(shè)采用GPS加銣鐘的LPR（高精度區(qū)域基準(zhǔn)時(shí)鐘）和以GPS加BITS構(gòu)成的LPR。

我國(guó)已建成的數(shù)字同步網(wǎng)為主從同步網(wǎng)和準(zhǔn)同步網(wǎng)相結(jié)合的方式，網(wǎng)中基準(zhǔn)時(shí)鐘除銫鐘鐘組（PRC）外，同時(shí)采用了GPS時(shí)間同步和頻率校準(zhǔn)技術(shù)。GPS接收機(jī)從空間取得高精度的時(shí)間信號(hào)，再與受控的銣時(shí)鐘或高穩(wěn)定度晶體時(shí)鐘相配合，具有與銫時(shí)鐘接近的高精度頻率，作為長(zhǎng)途干線省級(jí)交換中心主基準(zhǔn)時(shí)鐘（LPR）。在GPS信號(hào)正常情況下，全通信網(wǎng)以PRC同步通信網(wǎng)的速率，確保通信網(wǎng)的所有數(shù)字通信設(shè)備工作在同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)頻率上，將滑碼、誤碼、相位突變、抖動(dòng)，以及SDH設(shè)備指針調(diào)整和其他可能的損害降到最小。

我國(guó)數(shù)字同步網(wǎng)的接收設(shè)備通常為通信專用的多通路GPS接收機(jī)，它不僅提供跟蹤GPS時(shí)間的1pps時(shí)間信號(hào)、10MHz頻率基準(zhǔn)參考信號(hào)，還有跟蹤GPS時(shí)間的通信專用E1和T1信號(hào)輸出。由于采用了數(shù)字濾波器濾除抖動(dòng)和多通路接收，即動(dòng)態(tài)均衡法使GPS信號(hào)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性與機(jī)內(nèi)的高穩(wěn)晶體時(shí)鐘的短期穩(wěn)定性相結(jié)合，使輸出信號(hào)的校準(zhǔn)頻率的不確定性優(yōu)于1×10-12，時(shí)間同步優(yōu)于25ns。

時(shí)間同步不僅要求信號(hào)的頻率鎖定到基準(zhǔn)頻率上，使其長(zhǎng)期穩(wěn)定性與基準(zhǔn)保持一致，而且要求信號(hào)的起始時(shí)刻與UTC保持一致。也就是說(shuō)，時(shí)間同步是指網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘以及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接的各個(gè)應(yīng)用界面時(shí)鐘的時(shí)刻和時(shí)間間隔與UTC同步，即同步的基準(zhǔn)必須跟蹤到UTC上。時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)是保證時(shí)間同步的基礎(chǔ)?？梢圆捎脽o(wú)線也可以有線的傳輸方式構(gòu)成時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)。由于地面?zhèn)鬏數(shù)臅r(shí)延問(wèn)題，時(shí)間基準(zhǔn)不能像頻率基準(zhǔn)那樣傳輸和分配，故現(xiàn)今主要采用GPS和GLONASS系統(tǒng)使基準(zhǔn)跟蹤到UTC上，大多數(shù)在每個(gè)基站上配置GPS接收機(jī)。

六、結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)數(shù)字同步網(wǎng)中，GPS起到了巨大的作用。但由于GPS是美國(guó)研制的全球定位系統(tǒng)，可靠性低，給網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性帶來(lái)不穩(wěn)定因素，因此各通信網(wǎng)在進(jìn)行同步時(shí)，往往采用兩套同步裝置由自主運(yùn)行的銫原子鐘組或銫原子鐘組與衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）組成，當(dāng)GPS系統(tǒng)信號(hào)無(wú)法正常接收時(shí)，即使用系統(tǒng)內(nèi)自主運(yùn)行的原子鐘。但在新建的通信網(wǎng)中，目前已采用我國(guó)自研的北斗系統(tǒng)的授時(shí)設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)同步，隨著北斗系統(tǒng)研制建設(shè)步伐的加快，相信在不久的將來(lái)，我國(guó)的數(shù)字通信同步網(wǎng)將會(huì)全面更換為北斗系統(tǒng)的授時(shí)接收機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)同步。

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