NTP 網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議在TETRA 數(shù)字集群網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

王玉軍

（民航華北空管局，北京100621）

1 概述

隨著TETRA 數(shù)字集群專用移動(dòng)通信系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的迅猛發(fā)展，已建的TETRA 集群網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越多，而精確同步是Tetra 數(shù)字集群系統(tǒng)交換機(jī)、基站等核心網(wǎng)元正常工作的基礎(chǔ)，也是網(wǎng)絡(luò)輔助元素如計(jì)費(fèi)、錄音、網(wǎng)管等正常工作的前提。如何實(shí)現(xiàn)TETRA 網(wǎng)絡(luò)同步正是本文研究的課題。

2 NTP 時(shí)間同步的原理及可靠性分析

NTP（Network Time Protocol）是工作于應(yīng)用層，用于互聯(lián)網(wǎng)時(shí)間同步標(biāo)準(zhǔn)。

它根據(jù)Client Server 的往返報(bào)文來(lái)確定時(shí)鐘的差值和報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中的延遲[1]。

根據(jù)圖NTP 協(xié)議的C/S 模型定義：

T1client 發(fā)送查詢請(qǐng)求信息包時(shí)間，T2server 收到查詢請(qǐng)求信息包時(shí)間

T3server 回復(fù)時(shí)間信息包時(shí)間，T4client 收到時(shí)間信息包時(shí)間

δ1：從client 發(fā)送時(shí)間報(bào)文到serve 的路徑延遲

δ2：從serve 發(fā)送時(shí)間報(bào)文到client 的路徑延遲

θ：從serve 到client 時(shí)鐘時(shí)間偏差。

根據(jù)圖1 可以列出如下等式：

若假設(shè)從client 到serve 的路徑延遲和從client 到serve 的路徑延遲是一樣的，則：

由（5）可知，時(shí)偏θ 可以由T1，T2，T3，T4四個(gè)時(shí)刻的值得到，即時(shí)偏θ 只與T1-T2和T3-T4有關(guān)，與服務(wù)器處理請(qǐng)求所需要的時(shí)間無(wú)關(guān)。但是當(dāng)服務(wù)器和客戶端之間增加交換機(jī)和操作系統(tǒng)運(yùn)行服務(wù)器和客戶端時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生一個(gè)延遲函數(shù)，相關(guān)數(shù)據(jù)表明，該值windows 下延遲5ms，linux 系統(tǒng)一般會(huì)延遲1ms。

3 TETRA 集群網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)間精度的要求

小型TETRA 集群網(wǎng)絡(luò)中對(duì)時(shí)間精度要求不高，一般要求不大于500ms。當(dāng)集群網(wǎng)絡(luò)較大時(shí)，除基站要求載頻和時(shí)間基準(zhǔn)時(shí)間共用一個(gè)時(shí)鐘源，且頻率容差要求±0.1x10-6外[2]，還因涉及跨交換機(jī)通信，交換機(jī)單元如No.7 信令等為了避免信令失序，也要求信令流的時(shí)間同步精度不大于100ms。TETRA 集群屬于專網(wǎng)性質(zhì)，鏈路多為自建或者直連，不具備公網(wǎng)SDH 傳輸網(wǎng)絡(luò)的定時(shí)功能，所以高精度的時(shí)鐘源和精確的傳遞手段是必要的。

TETRA 集群網(wǎng)絡(luò)的同步多為“主從同步”方式，考慮到交換機(jī)、基站OXCO 晶振老化問(wèn)題，主時(shí)鐘源一般采用GPS 時(shí)鐘，傳遞采用NTP 方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)同步。

4 TETRA 網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的實(shí)現(xiàn)

TETRA 集群網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)一般設(shè)有默認(rèn)關(guān)閉SNTP 客戶端和SNTP/NTP 服務(wù)器。

因此只需將GPS 信號(hào)通過(guò)NTP server 傳遞給其他交換機(jī)、以及其他網(wǎng)絡(luò)元素即可實(shí)現(xiàn)同步。

4.1 Liunx 系統(tǒng)下配置NTP 服務(wù)器

（1）安裝NTP 服務(wù) yum install ntp -y。

（2）查看NTP 服務(wù)器當(dāng)前狀態(tài) ntpq -p。

（3）查看NTP 配置文件 vim/etc/ntp.conf;配置信息如表1。

driftfile/var/lib/ntp/drift 訪問(wèn)上級(jí)時(shí)間服務(wù)器需要的時(shí)間,記錄于drift 文件內(nèi) restrict default kod nomodify notrap nopeer noquery 拒絕IPv4 問(wèn)ntpserver訪問(wèn)權(quán)限 restrict -6 nomodify notrap nopeer noquery 拒絕IPv6 問(wèn)ntpserver訪問(wèn)權(quán)限 restrict192.168.0.3 開(kāi)放當(dāng)前節(jié)點(diǎn)服務(wù)器 權(quán)限 restrict 127.0.0.1 開(kāi)啟內(nèi)部遞歸網(wǎng)絡(luò)接口 restrict 192.168.0.2 mask 255.255..255.0 nomodify notrap 在內(nèi)部子網(wǎng)的客戶端里進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)校時(shí),但不能修改NTP 服務(wù)參數(shù) Server 192.168.0.3 上級(jí)參考時(shí)間服務(wù)器

（4）排查配置文件注釋cat/etc/ntp.conf|grep -v"^#"。

（5）設(shè)置當(dāng)前節(jié)點(diǎn)服務(wù)器及同網(wǎng)段客戶端的網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼。

（6）修改NTP 服務(wù)器上級(jí)服務(wù)器及本地服務(wù)器設(shè)備本地同步服務(wù)器 sever 127.0.0.1 若無(wú)法與外網(wǎng)同步，需注釋掉0～3server。

若同步的節(jié)點(diǎn)較多，還需要設(shè)置服務(wù)器stratum，局域網(wǎng)內(nèi)一般設(shè)為10，如fudge 127.0.0.1 stratum 10，重啟service ntpd restart。

4.2 TETRA 集群網(wǎng)絡(luò)錄音、網(wǎng)管、計(jì)費(fèi)等系統(tǒng)多為CS 模式，服務(wù)器與客戶端操作系統(tǒng)多不相同，所以一般需要配置windows NTP sever。

（1）修改注冊(cè)表項(xiàng)里NTP Server，將NtpServer Enabled 設(shè)定為1。

（2）修改注冊(cè)表W32Time-＞Config -＞AnnounceFlags 設(shè)定為5。

（3）禁用防火墻或設(shè)置例外，UDP 123 端口。

（4）運(yùn)行services.msc，將Windows Time 服務(wù)設(shè)置成自動(dòng)（延遲啟動(dòng)）。

（5）重啟動(dòng)校時(shí)服務(wù)運(yùn)行net stop w32time && net start w32time。

4.3 配置DXTA 交換機(jī)：ZDCW:1:""; "" 內(nèi)為NTP severIP地址。

4.4 DXTA 交換機(jī)下確認(rèn)NTP 服務(wù)同步啟用：ZDCP; 時(shí)間同步成功后對(duì)應(yīng)的IP 地址前標(biāo)*號(hào)。

4.5 將其他網(wǎng)元同步于DXTA 交換機(jī)。

5 結(jié)論

5.1 NTP 網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的時(shí)間同步精度在5ms 左右，主要誤差包括：

（1）因NTP 是一種基于應(yīng)用層的時(shí)間協(xié)議，所以時(shí)間戳的位置打在應(yīng)用層，受協(xié)議棧緩存的影響，往往不能在報(bào)文到來(lái)時(shí)及時(shí)打戳。

（2）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸時(shí)延的不確定性及鏈路的不對(duì)稱性。

5.2 在配置NTP 服務(wù)器時(shí)，一般需要通過(guò)/etc/init.d/iptables stop 先將防火墻關(guān)閉，否則可能出現(xiàn)無(wú)法同步情況。

5.3 NTP 基于應(yīng)用層工作，所以它同步的時(shí)間往往是系統(tǒng)時(shí)間。若要同步硬件BOIS，服務(wù)器liunx 下的/etc/sysconfig/ntpd文件中，修改SYNC_HWCLOCK=YES。