通信網(wǎng)中的時(shí)間同步問(wèn)題分析

1、問(wèn)題的描述和分析

目前通信網(wǎng)中的各種設備之間的時(shí)間誤差非常大。通信網(wǎng)的計費，運營(yíng)管理，事件記錄和故障判別需要統一的時(shí)間標準。

現代通信網(wǎng)設備日益采用計算機平臺，日益IP化。采用軟交換技術(shù)，時(shí)間同步采用TCP/IP時(shí)間協(xié)議NTP協(xié)議成為趨勢。

通信網(wǎng)內獲得時(shí)間同步，要按照不同精度要求和穩定要求選擇時(shí)間源，選擇合適的時(shí)間傳輸技術(shù)和校準方法。

2、時(shí)間源的選擇

現代標準時(shí)間源是原子鐘。原子鐘是原子頻率的簡(jiǎn)稱(chēng)，是根據原子物理學(xué)和量子力學(xué)原理制造的高準確度和高穩定度的振蕩器。物理原理是原子躍遷頻率只取決于其內部特征而與外界電磁場(chǎng)無(wú)關(guān)，可以利用量子躍遷實(shí)現頻率控制。

因為原子鐘振蕩頻率存在著(zhù)系統的和隨機誤差，人們通常采用一組原子鐘，用統計方法構成一個(gè)“平均原子鐘”，取得原子時(shí)?，F在國際原子時(shí)由50多個(gè)原子鐘計算得到。

按照廣義相對論四維時(shí)空框架，世界各國的原子鐘按照規定的方法進(jìn)行相互比對，其數據再由專(zhuān)門(mén)的國際機構進(jìn)行處理，求出全世界統一的國際原子時(shí)（IAT）。UTC（Coordinated Universal Time協(xié)調世界時(shí)）是一個(gè)復合的時(shí)間標度，由原子鐘驅動(dòng)的時(shí)間標度和地球旋轉速率為基準的時(shí)間標度組成。UTC時(shí)間可由國內計量標準機構和全球導航衛星得到。

銫原子鐘有很高的準確度，穩定度和均勻度，準確度達到±3×10-15，長(cháng)期穩定度±2×10-15，因此成為現代最高標準時(shí)間源，銣原子鐘穩定性不夠，但是成本低，GPS可校正銣原子鐘，二者配合使用。

我國電信系統采用的時(shí)間源有兩種，一個(gè)是國內的原子時(shí)間源，在武漢和北京的銫原子鐘，一個(gè)是GPS。全球定位系統GPS是美國衛星導航系統， GPS發(fā)送美國海軍天文臺的UTC（USTU），為全世界用戶(hù)提供時(shí)間服務(wù)，美國海軍天文臺的UTC由20多個(gè)銫原子鐘形成，這種時(shí)間源完全能夠達到電信網(wǎng)內各種設備時(shí)間同步的精度要求。GPS時(shí)鐘與地面鐘不同，要考慮狹義相對論中的衛星和接收機相對于地心慣性坐標系移動(dòng)的校正，和廣義相對論中衛星和接收機引力周期變化的校正，以使用戶(hù)更準確的得到時(shí)間。

3、授時(shí)技術(shù)的選擇

授時(shí)服務(wù)為國家計量機構提供，為用戶(hù)提供3種信息：日期和時(shí)刻，精密的時(shí)間間隔，標準頻率。在我國可以主要得到下面授時(shí)信號。

（1）地面無(wú)線(xiàn)電波授時(shí)：國內有BPM短波授時(shí)和BPL長(cháng)波授時(shí)。都有精度高，覆蓋大的優(yōu)點(diǎn)，如圖1所示。

圖1　地面無(wú)線(xiàn)電波授時(shí)