時鐘同步技術(shù)的發(fā)展前景[4]

  （2） NTP（Network Time Protocal）

  在計算機網(wǎng)絡(luò)中傳遞時間的協(xié)議主要有時間協(xié)議（Time Protocol）、日時協(xié)議（Daytime Protocol）和網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（NTP）3種。另外，還有一個僅用于用戶端的簡單網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議 （SNTP）。網(wǎng)上的時間服務(wù)器會在不同的端口上連續(xù)的監(jiān)視使用以上協(xié)議的定時要求，并將相應(yīng)格式的時間碼發(fā)送給客戶。在上述幾種網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議中，NTP協(xié)議最為復(fù)雜，所能實現(xiàn)的時間準確度相對較高。在RFC-1305中非常全面地規(guī)定了運行NTP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)格式、服務(wù)器的認證以及加權(quán)、過濾算法等。NTP技術(shù)可以在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中應(yīng)用，精度通常只能達到毫秒級或秒級。

  近幾年來還出現(xiàn)了改進型NTP。與傳統(tǒng)的NTP不同，改進型NTP在物理層產(chǎn)生和處理時戳標記，這需要對現(xiàn)有的NTP接口進行硬件改造。改進型NTP依舊采用NTP協(xié)議的算法，可以與現(xiàn)有NTP接口實現(xiàn)互通。與原有NTP相比，其時間精度可以得到大幅度提升。目前支持改進型NTP的設(shè)備還較少，其精度和適用場景等還有待進一步研究。改良行NTP號稱能達到十微秒量級。

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

  秒脈沖信號，不包含時刻信息，但其上升沿標記了準確的每秒的開始，通常用于本地測試，也可用于局內(nèi)時間分配。通過RS232/RS422串行通訊口，將時間信息以ASCII碼字符串方式進行編碼，波特率一般為9600bit/s，精度不高，通常還需同時利用1PPS信號。由于串行口ASCII字符串目前沒有統(tǒng)一的標準，不同廠家設(shè)備間無法實現(xiàn)互通，故該方法應(yīng)用范圍較小。到2008年，中國移動規(guī)定了1PPS+ToD接口的規(guī)范，ToD信息采用二進制協(xié)議。1PPS+ToD技術(shù)可用于局內(nèi)時間傳送，需要人工補償傳輸時延，其精度通常只能達到100ns量級，但不能實現(xiàn)遠距離的局間傳送。

  （4） PTP（Precision Time Protocal）

  PTP與NTP的實現(xiàn)原理均是基于雙向?qū)Φ鹊膫鬏敃r延，最大的不同是時間標簽的產(chǎn)生和處理環(huán)節(jié)。PTP通過物理層的時戳標記來獲得遠高于NTP的時間精度?；贗EEE-1588的PTP技術(shù)原先用于需要嚴格時序配合的工業(yè)控制，為了順應(yīng)通信網(wǎng)中對高精度時間同步需求的快速增長，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，PTP技術(shù)主要是基于光傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)高精度時間傳送的，國內(nèi)運營商在最近幾年中開展了通過地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)傳送高精度時間的研究，在實驗室及現(xiàn)網(wǎng)上進行了大量的試驗，并取得了一定的成果，已超過了國外相關(guān)方面的研究水平。目前國內(nèi)已在一定規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實現(xiàn)了PTP局間時間傳送，精度能達到微秒級。

  4  同步新技術(shù)展望

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

  在ITU-T J.211標準中規(guī)定了一種新型的定時接口，即DTI（DOCSIS Timing Interface）。DTI應(yīng)用于有線電纜網(wǎng)絡(luò)，通過協(xié)議交互方式，在一根電纜線上同時實現(xiàn)頻率和時間同步。DTI基本工作原理是：服務(wù)器與客戶端之間采用一根DTI電纜進行連接，服務(wù)器在獲取精確時間戳和基準頻率信號后，校正本地時鐘并向下游DTI客戶端輸出DTI信號，在一根DTI電纜的服務(wù)器和客戶端兩側(cè)，通過乒乓（ping-pong）機制無間斷地發(fā)送和接受DTI報文，從而實現(xiàn)DTI客戶端與服務(wù)器之間的同步。DTI利用RJ45接口的1、2管腳進行收發(fā)協(xié)議的乒乓傳輸，以最大限度地減少兩個方向傳輸?shù)臅r延不對稱性引入的時間誤差，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，即通用定時接口技術(shù)。

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