時(shí)鐘同步技術(shù)的發(fā)展前景[4]

  （2） NTP（Network Time Protocal）

  在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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）和網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP）3種。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)的監(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。在上述幾種網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議中，NTP協(xié)議最為復(fù)雜，所能實(shí)現(xiàn)的時(shí)間準(zhǔn)確度相對(duì)較高。在RFC-1305中非常全面地規(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)。

  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。改良行NTP號(hào)稱能達(dá)到十微秒量級(jí)。

  （3） 1PPS（1 Pulse per Second）及串行口ASCII字符串

  秒脈沖信號(hào)，不包含時(shí)刻信息，但其上升沿標(biāo)記了準(zhǔn)確的每秒的開始，通常用于本地測(cè)試，也可用于局內(nèi)時(shí)間分配。通過(guò)RS232/RS422串行通訊口，將時(shí)間信息以ASCII碼字符串方式進(jìn)行編碼，波特率一般為9600bit/s，精度不高，通常還需同時(shí)利用1PPS信號(hào)。由于串行口ASCII字符串目前沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家設(shè)備間無(wú)法實(shí)現(xiàn)互通，故該方法應(yīng)用范圍較小。到2008年，中國(guó)移動(dòng)規(guī)定了1PPS+ToD接口的規(guī)范，ToD信息采用二進(jìn)制協(xié)議。1PPS+ToD技術(shù)可用于局內(nèi)時(shí)間傳送，需要人工補(bǔ)償傳輸時(shí)延，其精度通常只能達(dá)到100ns量級(jí)，但不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的局間傳送。

  （4） PTP（Precision Time Protocal）

  PTP與NTP的實(shí)現(xiàn)原理均是基于雙向?qū)Φ鹊膫鬏敃r(shí)延，最大的不同是時(shí)間標(biāo)簽的產(chǎn)生和處理環(huán)節(jié)。PTP通過(guò)物理層的時(shí)戳標(biāo)記來(lái)獲得遠(yuǎn)高于NTP的時(shí)間精度?；贗EEE-1588的PTP技術(shù)原先用于需要嚴(yán)格時(shí)序配合的工業(yè)控制，為了順應(yīng)通信網(wǎng)中對(duì)高精度時(shí)間同步需求的快速增長(zhǎng)，IEEE-1588從原先的版本1發(fā)展到版本2，并且已在同步設(shè)備上、光傳輸設(shè)備上、3G基站設(shè)備上得到應(yīng)用。

  在我國(guó)，PTP技術(shù)主要是基于光傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)間傳送的，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商在最近幾年中開展了通過(guò)地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)傳送高精度時(shí)間的研究，在實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)網(wǎng)上進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，并取得了一定的成果，已超過(guò)了國(guó)外相關(guān)方面的研究水平。目前國(guó)內(nèi)已在一定規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了PTP局間時(shí)間傳送，精度能達(dá)到微秒級(jí)。

  4  同步新技術(shù)展望

  相對(duì)于成熟的頻率同步技術(shù)，以PTP技術(shù)為引領(lǐng)的時(shí)間同步技術(shù)嶄露頭角。新興的時(shí)間同步與現(xiàn)有的頻率同步彼此相對(duì)獨(dú)立，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，頻率同步與時(shí)間同步的統(tǒng)一是發(fā)展的必然趨勢(shì)，為此，本文在這里推出了通用定時(shí)接口技術(shù)和光纖時(shí)間同步網(wǎng)這一概念，作為拋磚引玉供讀者探討。

  在ITU-T J.211標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了一種新型的定時(shí)接口，即DTI（DOCSIS Timing Interface）。DTI應(yīng)用于有線電纜網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)協(xié)議交互方式，在一根電纜線上同時(shí)實(shí)現(xiàn)頻率和時(shí)間同步。DTI基本工作原理是：服務(wù)器與客戶端之間采用一根DTI電纜進(jìn)行連接，服務(wù)器在獲取精確時(shí)間戳和基準(zhǔn)頻率信號(hào)后，校正本地時(shí)鐘并向下游DTI客戶端輸出DTI信號(hào)，在一根DTI電纜的服務(wù)器和客戶端兩側(cè)，通過(guò)乒乓（ping-pong）機(jī)制無(wú)間斷地發(fā)送和接受DTI報(bào)文，從而實(shí)現(xiàn)DTI客戶端與服務(wù)器之間的同步。DTI利用RJ45接口的1、2管腳進(jìn)行收發(fā)協(xié)議的乒乓傳輸，以最大限度地減少兩個(gè)方向傳輸?shù)臅r(shí)延不對(duì)稱性引入的時(shí)間誤差，并最大限度地減少串?dāng)_。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，DTI技術(shù)將逐漸應(yīng)用于通信領(lǐng)域，即通用定時(shí)接口技術(shù)。

[1]  [2]  [3]  [4]  [5]