人類有效活動需要明確精確的時間，設備間的數(shù)據(jù)通信同樣需要明確精確的時間，這就遇到一個問題，如何讓全網(wǎng)設備都遵循同一個時間？

一、頻率同步、相位同步、時鐘同步

首先，在網(wǎng)絡中，時間同步包括了頻率同步、相位同步、時鐘同步三種。

（1）頻率同步指不同的信號在相同的時間間隔內(nèi)有相同的脈沖個數(shù)，和脈沖出現(xiàn)的順序和每個脈沖開始和結束的時間無關系。頻率同步可以通過SyncE或PTPv2實現(xiàn)。

（2）相位同步指兩個信號具有相同的頻率，并且每個脈沖的開始和結束時間也相同，但是和脈沖出現(xiàn)的順序沒有關系?？梢?，如果頻率不同步，相位就無法同步。網(wǎng)絡中可用PTPv2傳輸相位信息。

（3）時間同步是指兩個信號具有相同的頻率、相同的相位，并且脈沖出現(xiàn)的順序也相同。即信號之間相位差或者時間差恒定為零，或者在約定的允許范圍之內(nèi)。

NTP和PTP用于在網(wǎng)絡中傳輸時間信息。NTP提供毫秒精度，而PTP可提供高達亞微秒的精度。

二、常見時間同步協(xié)議

1、NTP（Network Time Protocol）

網(wǎng)絡時鐘協(xié)議NTP基于UDP，端口號123，目前已廣泛應用。NTP使用樹形結構來實現(xiàn)時間同步，分為時鐘源和時鐘客戶端兩個角色，時鐘源提供時間標準，時鐘客戶端通過和時鐘源通信來同步本地時鐘。在NTP中，存在不同級別的時鐘源，稱為本地時鐘和外部時鐘。本地時鐘通過同步其他本地時鐘來實現(xiàn)時間同步，而外部時鐘通過北斗、GPS等信號來同步時間。

2、PTP（Precision Time Protocol）

NTP能在局域網(wǎng)內(nèi)提供毫秒級時鐘同步，但如果需要更高精度時就無能為力。2002年IEEE通過IEEE1588標準，定義PTP協(xié)議，2008年通過v2版本，這也是目前用的最多的版本。1588v1報文采用組播通信方式，1588v2使得主從時鐘間協(xié)商后可采用單播通信方式，可提供亞微秒級的同步方式。PTP借鑒了NTP，但要求網(wǎng)絡節(jié)點必須有一個包含實時時鐘的網(wǎng)絡接口卡來滿足時間戳的要求。

三、NTP、PTP比較

對于NTP來說，NTP是基于UDP的協(xié)議，端口號123，NTP的通信過程中，數(shù)據(jù)需要經(jīng)過封裝和分組后才可以進行發(fā)送，這一操作過程無法避免地引入了調(diào)用、封包的時間誤差，且這一誤差是不確定的，與操作系統(tǒng)的實時負載相關的。為了提高NTP精度，一般使用內(nèi)核級包過濾器實現(xiàn)對多個數(shù)據(jù)包的一次性調(diào)用和發(fā)送，最大限度提高數(shù)據(jù)包發(fā)送效率。

對于PTP來說，PTP支持硬件打時間戳，極大消除了網(wǎng)絡協(xié)議棧時延抖動引起的同步誤差，這也是PTP精度比NTP高的原因之一。

四、GPS改北斗下，如何實現(xiàn)時間同步

對于運營商而言，規(guī)模龐大的無線基站需要實現(xiàn)時間同步，只有在同步狀態(tài)下，才能進行頻率調(diào)度和高吞吐量的數(shù)據(jù)傳送。傳統(tǒng)解決網(wǎng)絡時間同步的方法，是在每個基站上利用GPS模塊獲取GPS的統(tǒng)一授時和工作頻率，從而保證全網(wǎng)的時間同步和時鐘同步。但在逆全球化中，避免因GPS引起網(wǎng)絡癱瘓而需要引入北斗系統(tǒng)作為另外的時間源，這就要考慮如何實現(xiàn)時間同步。

目前，5G基站時間源的選擇主要包括通過直掛GNSS獲取時間和通過跟蹤地面1588v2鏈路同步定時信息兩種方案。主流廠家的5G基站設備均支持北斗和GPS雙模接收，但支持模式有所不同。一種為北斗和GPS聯(lián)合工作模式，即北斗和GPS不區(qū)分主備，衛(wèi)星接收機對于北斗和GPS信號同時處理，自動選擇跟蹤最優(yōu)信號。另一種為北斗/GPS主備模式，衛(wèi)星接收機在同一時刻只能選擇一種類型的衛(wèi)星跟蹤。所以在GPS改北斗的趨勢下，5G基站基本不會存在問題。

審核編輯 黃宇