CN109257813A - 第三代移动通讯系统中时间同步的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种第三代移动通讯系统中时间同步的方法，建立NTP服务器作为系统内的基准时间服务器，向其他有时间同步需求的节点设备或者网元设备提供时间服务并将系统网络中各个节点设备或者网元设备设为可配置时间同步方式的。系统网络中各个节点设备或者网元设备通过配置管理来设定它所依赖的NTP服务器的IP地址和端口号，从NTP服务器获得时间同步服务。本方法可以实现3G系统内部整个时间同步网络配置和运行，并且可以实现NTP服务的多厂商设备共享，增强多厂商互联的便捷性。

Description

第三代移动通讯系统中时间同步的方法

技术领域

本发明涉及移动通讯系统中时间同步问题，尤其涉及宽带码分多址(WCDMA)系统、TD-SCDMA通讯系统以及CDMA2000系统中网元之间、网元与网元管理系统之间以及其他网络节点之间时间同步的方法。

背景技术

随着无线通信技术的发展，通信网络越来越复杂和庞大，进一步对网络中各个节点如何获得准确的时间增大了困难。第三代移动通讯网络中准确的时间信息对于网络所提供的业务有重大的作用。主要的时间同步需求来自几个方面：

1)网管系统的告警和日志需要准确记录事件和告警的准确时间，以便进行故障和性能分析。譬如，网管中心或者网元管理系统记录的产生告警时间，可能不是网元实际产生告警的准确时间，这样可能带来告警相关性处理以及告警发生后的智能处理出错，因为时间值不准确会导致这些处理的顺序发生错位。另外，当网管中心采用多点日志记录时，如果网络各个节点时间不同步，将造成日志记录的混乱。若需要这些信息快速准确进行故障定位，准确的时间是必不可少的。

2)CDMA2000基站需要UTC(协调世界时)信息依赖GPS(全球定位系统)卫星时间同步的CDMA系统，基站之间的时间同步均以公共CDMA时标为基准，该时标通过接收GPS定时，同步于UTC时间。BTS(基站收发信台)需要绝对时间以获取从MS(移动台)发送的CDMA信号。在软切换中，可能在选择器中发生邮件指令不匹配，这是由于BTS消息路径队列延迟造成的。为防止这种不匹配，所有BTS和BSC(基站控制器)必须时间同步。

3)时间同步用于电信网络的计费系统可减小计费信息的错误，为不同运营商的网间结算提供可靠依据由于多运营商地出现和分时段费率的存在，存在网间计费不一致造成的话单损失的情况。采用时间同步可改善和解决这个问题。比如，电信和联通互通时，是通过关口局计费，假如电信侧计费起点为20:58(半费时段前)，而联通侧计费起点为21:01(半费时段后)，则电信、联通计费话单会出现误差，通常的做法是丢弃话单，损失由双方运营商承担。如果在双方的交换机上可以精确的绝对时间，则双方的计费误差可以控制在毫秒级，从根本上避免话单差异。即使只有一方的设备可和获得精确的绝对时间，在话单决策上，该方可占据裁决地位，为对方消除损失。

第三代无线通信网的国际规范3gpp和3gpp2中尚未定义系统内各个节点之间的时间同步方式，因此可能会导致RNC(无线网络控制器)与NodB间、不同的NodeB间、BTS与BSC之间以及其他网络节点之间或网元与网元管理系统网络管理系统之间时间不同步的情况发生。对于网络中的时间同步过程，国内的行业规范中已经提出了通过SNTP和NTP协议的方式来进行同步，但具体的时间服务的层次结构以及对各个网元的要求并没有做出统一的说明，在实施的过程中仍然需要进行大量的规范之外的沟通工作才能保证SNTP或者NTP的时间同步能够正常进行。

虽然部分基站设备可能自带GPS，并且在Internet上有大量精确时间服务器可以提供时间服务。但是无论在无线信息的同步还是小区定位上都有使用GPS之外的方案，系统并不要求基站一定要带有GPS接收设备，因此不能期望基站设备一定可以通过GPS获取精确时间。并且基站设备之间缺乏IP通道，尤其是跨厂商的NodeB、BTS之间，NodeB到RNC、BTS到RNC、NodeB到BSC之间基本不可能基于IP通道相互提供NTP服务。并且NodeB、BTS、RNC、BSC以及CN(核心网)侧的设备所在的机房环境一般都是与Internet隔开的，并且为了安全的考虑不应提供设备直接可以被Internet访问的能力，由于时间信息会影响计费的基准并可能影响网上竞拍等时间敏感性的数据业务，因此在设备所在的局域网和Internet之间也一般会有防火墙来隔离123端口的消息来避免Internet上未授权的时间服务器来直接恶意修改设备上的系统时间信息。即便是可以开放123端口，然后通过NTP的鉴权机制来保证安全性，但是如果完全由设备直接和Internet上的时间服务器自行完成同步，大量设备的密钥管理也会形成新的管理困境。并且Internet上的NTPServer是NTP V3与NTP V4共存的，NTP V3密钥管理使用对称密钥的私钥机制，加密采用DES算法，而NTP V4采用公钥机制，加密采用MD5算法，这个差异更进一步加剧了密钥管理的复杂程度和工作量。因此仍然需要一种机制来保证时间同步的正常完成。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种第三代移动通讯系统中的时间同步方法，有效解决WCDMA/TD-SCDMA/CDMA2000系统内部各个节点RNC、NodeB等设备获得精确的时间值并保持时间同步的问题。

为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

建立NTP服务器作为系统内的基准时间服务器，向其他有时间同步需求的节点设备或者网元设备提供时间服务并将系统网络中各个节点设备或者网元设备设为可配置时间同步方式的。

系统网络中各个节点设备或者网元设备通过配置管理来设定它所依赖的NTP服务器的IP地址和端口号，从NTP服务器获得时间同步服务。

该同步方法包括以下步骤：

步骤1，建立NTP服务器作为系统内的基准时间服务器，配置NTP时间同步参数；

步骤2，启动时间服务器；

步骤3，时间服务器获取精确时间；

步骤4，系统中节点设备或者网元设备主动向NTP服务器查询时间信息；

步骤5，NTP服务器对时间查询做出应答；

步骤6，系统中节点设备或者网元设备根据应答完成时间同步。

上述方法中NTP服务器可以如下方式之一获取精确时间：

1)在NTP服务器所在的IP网络中安装原子钟或者GPS接收机设备，NTP服务器从原子钟或者GPS接收机获取精确时间；

2)由系统中带有GPS接收装置的基站设备提供精确时间；

3)由Internet上指定的网站提供时间服务。当系统网络中存在多个精确时间源的时候，NTP服务器采用NTP的时间源过滤、选择机制来选择精确时间源。

基站设备上如果携带了GPS接收装置，不由系统内NTP服务器进行时间同步。

采用本发明方法，可达到以下有益效果：

1. 3G全系统网元和时间同步可配置，对于设备的要求是开放时间同步的设置接口，运营商可以非常容易的完成系统内部整个时间同步网络配置和运行。

2.把3G系统内部网元、计费系统之间的时间同步协议统一为NTP协议，并且NTP服务器可以向系统网络中有时间同步需求的设备提供时间服务，如果某个设备上提供NTPServer(NTP服务器)时，它可以向其他厂商的设备提供NTP服务，可以增强多厂商互联的便捷性。

3.一般NTP Server是需要单独购买设备的，如果每个设备商都需要向运营商提供单独的时间服务器，显然会增加投资成本，本方法强调多厂商NTPServer的互联，可以由运营商指定系统内具备通讯能力和NTP服务能力的设备来承担这个功能，实现NTP服务的多厂商设备共享。

4.进一步细分3G系统内时间同步网的密钥管理，在系统内部可以不打开鉴权功能，仅在NTP Server与外部连接上需要通过鉴权机制保证安全。

附图说明

图1是本发明方法的时间源及时间服务器部署图；

图2是本发明方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

图1是本发明的结构图，本发明所述的方案可以应用于第三代移动通讯系统中，主要基于以下前提：一是通过NTP Server可以获得精确的时间信息；二是NTP Server所在的设备与其他设备如RNC、NodeB、BTS等之间有直接的以太网联接或者是IPOA(IPOver ATM)联接。

建立NTP Server作为系统内的基准时间服务器，向其他有时间同步需求的节点设备或者网元设备提供时间服务并将系统网络中各个节点设备或者网元设备设为可配置时间同步方式的。

时间服务器可以是通过单独的硬件设备提供，也可以是在系统机房中的某台计算机上加载时间服务器软件来提供，例如往往可以在部署设备OMC-R(基站子系统操作维护中心)的计算机上通过加载NTP Server软件的方式来提供。

NTP Server的工作方式，时间源设置等参数可以通过单独的配置完成，也可以把NTP Server抽象为一个管理对象而由OMC(运行维护中心)集成管理。当某厂商在设备提供了NTP server时，其他厂商的设备可以通过配置自己的网元设备NTP服务参数直接使用这个NTP Server提供的服务。

在WCDMA、TD-SCDMA或者CDMA2000的基站设备上如果携带了GPS接口装置，可以认为它们通过GSP的UTC接口已经可以获取非常精确的绝对时间，虽然可能在绝对时间值上仍然可能与系统内部的NTPServer存在差异，但可以认为偏差很小，不会影响上述三个时间同步需求的正常提供，因此对这些设备可不由系统内NTP Server进行同步。

在系统内的NTP Server获取精确时间方法可以采用以下所述几种方式中的一种来实现：可以在NTP Server所在的IP网络中安装原子钟或者GPS接收机等设备，NTP server从这些设备获取精确时间；可以由带有GPS接收装置的基站设备如BTS、NodeB提供精确时间，然后NTP Server可以利用OMC和NodeB、BTS之间的IPOA通道或直接的IP通道获得精确时间；可以由Internet上指定的网站提供时间服务，仅仅允许时间服务器所在的计算机通过防火墙获得时间服务；

当系统网络中存在多个可能的精确时间源的时候，NTP Server采用NTP的时间源过滤、选择机制来选定精确时间源。

作为系统网络中各个节点的RNC、NodeB等设备通过配置管理来设定它所依赖的NTP Server的IP地址和端口号，通过直接的IP通道或者是IPOA通道来获得时间同步服务。

在NTP Server和精确时间源之间如果也采用NTP协议，必须打开鉴权机制保证时间信息的安全性具体采用NTP V3或NTP V4的机制都可以，鉴于NTP V4还没有最后发布和取代NTP V3建议现阶段统一采用NTP V3的机制，当NTP V4在RFC中彻底取代NTP V3后统一升级NTP Server的版本采用NTP V4以利用其对IPV6的支持等优越性。而在NTP Server和使用NTP Server的时间服务的设备之间可以不打开鉴权机制，以简化鉴权信息管理的复杂性。

图2是本发明方法的流程图。

步骤1，通过OMC的配置界面设置时间NTP参数，参数项包括：获取精确时间的方式(本实施例中有2种方式即可以通过Internet获得精确时间或者通过内部网络上的某个网元获取)，如果通过防火墙从Internet获取时间信息还包括密钥、端口映射以及NTP Server向其他设备提供时间同步的端口号；

步骤2，启动时间服务器；

步骤3、4，作为时间服务器的NTP Server通过Internet或者是内部网络设备获取精确时间；

步骤5，RNC和NodeB等设备主动向NTP Server查询时间信息；

步骤6，NTP Server对时间查询做出应答；

步骤7，RNC和NodeB设备根据应答调整时间。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思进行等同改变或替换，而所有这种无需额外创造性劳动的改变或替换方案都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.第三代移动通讯系统中时间同步的方法，其特征在于建立NTP服务器作为系统内的基准时间服务器，向其他有时间同步需求的节点设备或者网元设备提供时间服务并将系统网络中各个节点设备或者网元设备设为可配置时间同步方式的。

2.如权利要求2所述的第三代移动通讯系统中时间同步的方法，其特征在于系统网络中各个节点设备或者网元设备通过配置管理来设定它所依赖的NTP服务器的IP地址和端口号，从NTP服务器获得时间同步服务。

3.第三代移动通讯系统中时间同步的方法，包括以下步骤：

步骤1，建立NTP服务器作为系统内的基准时间服务器，配置NTP时间同步参数；

步骤2，启动时间服务器；

步骤3，时间服务器获取精确时间；

步骤4，系统中节点设备或者网元设备主动向NTP服务器查询时间信息；

步骤5，NTP服务器对时间查询做出应答；

步骤6，系统中节点设备或者网元设备根据应答完成时间同步。

4.如权利要求1或2或3所述的第三代移动通讯系统中时间同步的方法，其特征在于所述的NTP服务器可以如下方式之一获取精确时间：

1)在NTP服务器所在的IP网络中安装原子钟或者GPS接收机设备，NTP服务器从原子钟或者GPS接收机获取精确时间；

2)由系统中带有GPS接收装置的基站设备提供精确时间；

3)由Internet上指定的网站提供时间服务。

5.如权利要求4所述的第三代移动通讯系统中时间同步的方法，其特征在于当系统网络中存在多个精确时间源的时候，NTP服务器采用NTP的时间源过滤、选择机制来选择精确时间源。

6.如权利要求1或2或3所述的第三代移动通讯系统中时间同步的方法，其特征在于基站设备上如果携带了GPS接收装置，不由系统内NTP服务器进行时间同步。

7.如权利要求1或2或3所述的第三代移动通讯系统中时间同步的方法，其特征在于NTP服务器的时间同步参数可通过单独的配置完成，或者把NTP服务器抽象为一个管理对象而由运行维护中心集成管理。

8.如权利要求7所述的第三代移动通讯系统中时间同步的方法，其特征在于所述配置参数至少应包括获取精确时间的方式；如果是通过防火墙从Internet获取时间信息还包括密钥、端口映射以及NTP服务器向其他设备提供时间同步的端口号。

9.如权利要求1或2或3所述的第三代移动通讯系统中时间同步的方法，其特征在于所述的NTP服务器是单独的硬件设备或者是在系统中的某台计算机上加载时间服务器软件来实现。