2023年11月30日发(作者：)
北京电信时间同步网
方案建议书
技术建议书
目 录
1.前言 ................................................................................................................................................ 2
2.时间同步原理及时间同步网组网原则 ......................................................................................... 4
时间的概念 ........................................................................................................................... 42.1.
时间源的概念 ....................................................................................................................... 42.2.
时间传递的几种方法 ........................................................................................................... 52.3.
NTP的工作原理 ..................................................................................................................... 62.4.
时间同步网组网原则 ........................................................................................................... 72.5.
3.北京电信时间同步网解决方案 ..................................................................................................... 8
北京电信时间同步网现状 ................................................................................................... 83.1.
北京电信时间同步网的建设要求 ....................................................................................... 23.2.
北京电信时间同步网组网方案 ........................................................................................... 43.3.
3.3.1 ............................................................................................................................ 4
建设原则：
3.3.2 .............................................................................................. !
建设架构：错误未定义书签。
3.3.3 ......................................................................................... 5
对时间同步网组网方案进行说明
3.4.时间同步网维护平台 ............................................................................ 错误!未定义书签。
4．各专业接入时间同步网的建议方案 ................................................................................................ 9
4.1PSTN网接入时间同步网的参考方案 .......................................................................................... 9
4.2软交换网接入时间同步网的参考方案 ............................................................................... 9
4.3PHS网接入时间同步网的参考方案......................................................................................... 9
4.3IP城域网接入时间同步网的参考方案 ................................................................................... 9
4．5传输网接入时间同步网的参考方案 ...................................................................................... 10
4．6智能网业务平台接入时间同步网的参考方案 ...................................................................... 10
4．7信令监测系统接入时间同步网的参考方案 .......................................................................... 10
4．8PHS短消息平台接入时间同步网的参考方案 ................................................................ 10
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1. 前言
随着电信市场上营运商不断增多，传统电话交换网的网间结算问题也越来越
突出，并且，对定时信号的时间标志需求也越来越多；对时间准确率要求也越来
越高。随着现代社会通信技术不断飞速发展、网上承载的电信新业务变得越来越
多，特别是电子商务、多媒体通信、IP电话等新业务的发展，对有时间标志的
同步信号提出了新的需求。随着电信市场上多家企业竞争变得日益激烈，北京电
信作为一个通信行业的龙头企业，更要从提高自身服务质量和引进新业务等方面
着手，以增强企业在电信市场上的竞争力。
目前，各类业务设备中绝大部分使用的时间都是由设备内部时钟来提供的。
由于内部时钟的质量差异，工作一段时间后，内部时间会与标准时间发生偏差。
这时，就需要人工定期或不定期地对内部时间进行修正。而在对设备时间进行修
正时又会引入人为误差，正由于这些偏差和误差的存在，导致了网络中各个设备
的时间不能保持同步。时间不同步会对各种通信业务造成不良影响，主要是：
① 各类业务设备和各类交换机系统时间不准确，会造成话单重叠或交叉。
② 起始时间不准确，影响优惠时段的计费。
③ 告警时间不准确，网络故障定位困难。
针对北京电信交换机网络结构现状，结合公司时间同步产品的特点，为北京
电信定制推出的时间同步方案可以解决全网的时间同步问题，通过采用内置高精
度铷钟的一级时间服务器接收全球定位系统GPS（或北斗）信号，产生同步于
UTC的的高精度时间，同时将该时间通过可靠的传输方式传递到分散在全市的
二级时间服务器，再利用时间服务器多个物理隔离的端口输出标准的时间同步信
号，从而达到将全网各类业务设备时间统一起来的目的。
直接客户收益：
减少由于时间不同步引起的话单重叠、话单时间错误
掌握网间结算主动权，减少话单损失
解决时间不同步引起的日志、报告时间混乱，而造成故障定位困难问题
消除人为修改时间的大量维护工作，提高维护效率
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提高网络运营质量，提升运营商企业形象
本次时间同步网建设的在另一个目的在于构建北京电信时间同步网的测试平
台，通过该时间同步网完成对网内已有的时间网元进行统一管理和时间精度
实时检测。
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2. 时间同步原理及时间同步网组网原则
2.1. 时间的概念
根据不同的用途,人们定义了不同的时间参照体系,主要有:UT（Universal
Time）、TAI（International Atomic Time）、UTC（Coordinated Universal Time）
等。世界时（UT）与恒星时有严格的转换关系，人们通过观测恒星得到世界时。
后来发现，由于地球自转季节性变化、不规则变化和长期减慢，得到的世界时，
是不均匀的。国际原子时（TAI）是一种连续性时标，由1958年1月1日0时0
分0秒起，以日、时、分、秒计算。由于采用了原子跃迁周期来做为秒定义的组
成，TAI是一种准确度相当高的时标。全球协调时（UTC）是一个折中时间,也称
为绝对时间,它的秒间隔长度与TAI是一致的。同时,在UTC时标中的日期与UT
的日期误差必须要保持在0.9s内。为了实现此要求,国际时间管理局会不定期地
跳秒,并且世界上每个标准时间系统都会遵从。因此,通常称之为绝对时间。在我
国,通常使用的时间是北京时间,它是与UTC进行比对和校准后向外发布,因此与
UTC保持一致。
2.2. 时间源的概念
基本时间标准(PTS，Primary Time Standard)是时间同步系统的时间源，是
高稳定度、高精确度、冗余配置的时间保持体系。目前，PTS主要包括GPS卫星、
美国海军天文台（USNO）、美国国家标准和技术委员会（NIST）的时间源或其他
一些国家的时间标准组织提供的时间源。在这当中，以GPS卫星覆盖面最广，使
用最方便，精度也比较高，时间精度相对于UTC可达到1～10微秒。
BD一号”系统是我国自行研制和建立的一种区域卫星导航定位通信系统，又
称：“双星定位”系统或“BD一号”系统。主要是利用两颗地球同步卫星来测量
地球表面和空中的各种用户的位置，并同时兼有双向报文通信和定时授时的功
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能。该系统集测量技术、定位技术、数字通信和扩频技术为一体，是一种全天候
的覆盖我国及周边国家和地区的区域性卫星导航、定位、通信系统。
2.3. 时间传递的几种方法
目前常用的时间信号格式主要有两类：通过固定路由传播的时间码和通过IP
网络传播的PTP/NTP。时间码又包括IRIG、DCLS和ACTS等几种。
IRIG（Inter Range Instrumentation Group）：由IRIG组织于1956年开发，
其最新版本为IRIG Standard 200－95 。又分为Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｇ和Ｈ几种，
常用的为IRIG-B，其传输介质可用双绞线（1.2ｋｍ）和同轴电缆，准确度为10～
100 μｓ。
DCLS（DC Level Shift）：是IRIG-B的一种特殊形式，通过64kbit／s的DDN
专线进行传输，无传输距离限制，准确度为100～1000us。
PTP（Precision Time Protocol）：伴随着网络技术的不断增加和发展，尤
其是以太网在测量和控制系统中应用越来越广泛，计算机和网络业界也在致力于
解决以太网的定时同步能力不足的问题，以减少采用其它技术，例如IRIG-B等带
来的额外布线开销。于是开发出一种软件方式的网络时间协议（NTP），来提高各
网络设备之间的定时同步能力。1992年NTP版本的同步准确度可以达到200μs，
但是仍然不能满足测量仪器和工业控制所需的准确度。为了解决这个问题，同时
还要满足其它方面需求。网络精密时钟同步委员会于2001年中获得IEEE仪器和
测量委员会美国标准技术研究所（NIST）的支持，该委员会起草的规范在2002
年底获得IEEE标准委员会通过，作为IEEE1588标准。该标准定义的就是PTP协
议。由于PTP采用硬件与软件结合设计，并对各种影响同步精度的部分进行有效
矫正，以提供亚微秒级的同步精度。
NTP（Network Time Protocol）：用来在网络中提供高精度、可靠时间的标
准Internet协议，基于UDP报文。从诞生到今天已有十多年的历史，在网络上
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被广泛应用并不断修改。目前NTP的第4版，网络时间同步技术将向更高精度、
更强的兼容性和多平台的适应性方向发展，其精度在局域网私有网络内可达
100us，在Internet上绝大多数的地方其精度可以达到1- 50ms . 由于NTP是
通讯网中时间传递的主要方式，以下详细介绍一下NTP的工作原理。
2.4. NTP的工作原理
网元客户端首先向时间服务器发送一个NTP数据包，这个数据包被打上发送
时的客户端本机时间标签A，服务器接收到这个数据包后也向客户端发送一个
NTP数据包，这个数据包中含有三个时间标签：服务器接收到客户端NTP数据包
时的时间标签B、服务器发出NTP数据包时的时间标签C、客户端NTP数据包中
原有的时间标签A，客户端接收到这个数据包后也打上一个本机时间标签D，根
据这4个时间标签就可以算出服务器－客户间的传输时延和时钟偏差（见图
4-1），当采用NTP客户/服务器方式时，由于时间精度在局域网内为10us～10ms，
因此网络时间传送普遍采用NTP客户/服务器方式。
以上只是最简单的NTP同步过程，在NTP的标准RFC-1305中，还有一套严
密的方法防止时间网上的“时间自环”和防止同步于时间不准确的时间服务器，
为了防止被攻击，NTP协议也提供认证和加密的功能。
客户端 NTP数据包
D C
A
服务器端
A
A B C
NTP数据包
传输时延Delay ＝（B+D－A-C）/2
时钟偏差Offset ＝（B+C－A-D）/2
B
图：NTP客户/服务器方式时延及偏差
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2.5. 时间同步网组网原则
时间同步网的主要作用是为电信网的各类业务设备和各类交换机提供与UTC
一致的精确时间信号。由于时间信号的实时性、准确性、高稳定度等特点，在规
划设计时间同步网时，应遵循以下组网原则：
网络按照树型结构进行组织。
时间同步网应采用开放的标准网络协议。
从安全性上考虑，对互不相通的不同业务网络宜从时间服务器不同的物
理隔离端口分别获得。
时间同步网的设计应能够适应今后电信网的发展要求，初期建设应满足
近3年内本地电信业务对精确时间的要求，同时网络应具有平滑扩容、
升级能力。
为了时间同步网的安全可靠性以及组网的合理性，应选择合理的通信链
路。
应具有网络管理功能。
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3. 北京电信时间同步网解决方案
3.1. 北京电信时间同步网现状
A、中国电信集团主干时间同步设备
北京时间同步网是集团于2006年建设的全国时间同步网系统，采用的新
泰SN360设备。全网设北京、北京、广州时间基准服务器，用于时间校准。网
管由集团统一管理，北京设远程终端。
网络拓扑图
北京由二级时间服务器组成，一级服务器采用1路GPS（双星）时钟信号
源，另一路通过CN2 采集北京时钟源信号。二级服务器采用1路GPS（单星）
时钟信号源，另一路通过CN2 采集北京时钟源信号。正常情况采用GPS信号。
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目前端口使用情况
现二级服务器共有端口8路，主要提供给本省使用，现有用户北京noc DCN
网络，北京移动C网， noc CN2网2路。二级时间服务器尚空余4个输出端口。
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B、本地网内目前存在的分散在各个专业系统里面的时间同步设备
1、NGN交换系统建设时间服务器4台（贝尔2台，中兴2台）；
2、NGN信令监测各采集点时间同步服务器（共有四五十台之多）；
3、北京热线2个GPS接收机；
4、七号信令长途局和本地网各配置一套时间服务器；
5、绝大多数业务系统还没有规范,标准的时间输入。
……
时间服务器时间服务器
NGN标准时间 七号信令时间 综合告警系统 信产公司平台 IDC 网络 北京 热线
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GPS
长途12117
中继
模块
互联
网免
费时
间
定时
手工
方式
12117
人工免费
手工时间
定时 同步
外部
系统
GPS接收机
PC
号码百事通百
事应,NOC
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从本地网目前的情况可以看出，各个专业系统建设自己的时间同步设备，没
有从统一的时间平台提取时间。一方面在管理上存在一定的隐患，没有形成统一
的管理平台；另一方面各个专业时间同步设备授时源没有得到统一，有从GPS接
受的也有从Internet上获取的，还有从PC服务器上获得的。
3.2. 北京电信时间同步网的建设要求
第一，时间同步网全网的精度控制在100us以下。
部分专业系统对时间同步精度大致需要:
A. NGN交换网:
网关时间精度10ms，主控设备时间精度1ms。
B. PSTN网:
主要为计费等需求，时间精度1s以下。
C. IT部
OSS、BSS等系统主要是计费需求，时间精度1S以下。
D. PHS网:
计费需求：时间精度要求1s以下
基站重启动和短信息平台对时间同步也有需求，精度1s以下。
E. IP网络:
计费需求：时间精度1s以下
维护需求：时间精度100ms以下。
F. 七号信令检测系统：
信令合成、分析需求：时间精度2ms以下。
G. 各类网管、日志系统:
日常维护需求，时间精度要求1s以下。
从目前各个专业网对于时间同步的需求以及考虑到将来可能的应用要求，很
多系统达到了MS毫秒级的精度要求，因此也决定了时间同步平台必须达到高一
个级别也就是100us甚至更高的精度。
第二，本地网时间同步网架构控制在二层。
目前，中国电信集团已经建设完成全国省际时间同步网的建设，分为二层结
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构，北京、北京、广州分别配置一台带铷钟时间服务器作为一级，每个省内再分
别配置一台或两台二级时间服务器并通过网络与一级进行连接，所有一级二级时
间服务器全部以本地GPS接入为主用。
本地网内时间同步建设将与中国电信集团一级时间服务器相连，组建二层的
时间同步网络，以便更好的为分布于本地网内各个局点及不同专业系统提供标
准、统一、精确的时间。
第三，作为本地网内基础性需求，建立统一时间管理平台。
随着电信市场竞争激烈，用户对运营商服务质量要求的不断提高，运营商需
要提供更精确的服务，同时传统及未来电信业务需要精确的时间精准，例如传统
电信交换业务的多运营商结算；IP电话、软交换、宽带、小灵通的计费及认证；
故障受理、市话详单、短消息业务等等。如何结合本地网内已经具有的分散的时
间服务器建设统一的时间平台将是一种必然的趋势。一方面建立统一时间平台作
为各个专业系统的基础时间源另一方面建立综合管理平台对本地网内时间源进
行统一管理和维护。
第四，建立统一时间平台，减少本地网内过多建设时间服务器及架设GPS
天线。
目前本地网内建立的GPS天线较多，基本都是各专业系统自行建立的专用时
间同步系统，并且随着今后业务网的不断扩容及新增，时间服务器和GPS天线还
将不断增加。
建立统一的时间同步平台，以中国电信北京一级时间服务器为主时间源，通
过专线方式将时间信号传递至各二级时间服务器，网络同步方式采用最新的PTP
协议方式，使二级时间服务器在没有本地GPS接收的情况下精度也能达到100us，
从而使本地网时间同步系统在全部采用网络同步而不建立GPS天线的情况下满
足精度要求。
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3.3. 北京电信时间同步网组网方案
3.3.1建设原则：
1．以中国电信集团北京一级带铷钟时间服务器为本地网内一级时间服务器。
2、在一级时间服务器下设置两套二级时间服务器，一方面其本身可以接收GPS
及北斗时间信号，同时其可以接收一级时间服务器过来的时间信号，并选取最优
的时间源。
2．二级时间服务器以各区县局为配置标准，同时对部分业务系统较多的局点进
行适当增设(数量建议在15套左右)。
3．时间服务器之间及时间服务器与校时服务器之间采用高精度PTP网络同步协
议，其精度可以达到1us，可以满足网内各类系统对于时间同步精度的要求。
4．由于网络同步精度本身较高，理论上校时服务器可以将二级时间服务器通过
网络传递的时间作为主时间源，无须另外树立GPS接收天线，为后期维护及扩展
等提供了极大的便利。
5．各专业应用系统通过网络方式进行就近接入时间服务器。
6．对于现网中已经建设的时间服务器或者已经有时间输入的系统，如果直接从
GPS接收的，则将新建时间同步网作为其备用输入；如果不是从GPS接收的，则
将新建时间服务器其主用输入，提供时间。
7．建立单独的综合时间同步网网管，对时间同步网设备进行统一管理和维护，
确保时间同步平台的正常工作和时间统一，以次达到确保网内各专业系统的时间
统一。
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3.3.3建设架构
1、北京长途骨干网增加一套二级时间服务器：
由于目前北京只有节点具备时间服务器，从物理上是单节点的，所以考虑在新
增二级服务器节点一套，一路接GPS信号，另一路接CN2 ，取北京或广州时间
信号。完成北京时间服务器配置，接入集团网管控制。
横浜CN2网
单星GPS天线
DCN网
武胜6楼网管终端
6F-1B
新增横浜
二级时间服务器
网管
时间服务
DCN网
在新增二级时间服务器
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2、北京本地时间同步接入考虑规划
目前部分网元的接入需求：
网元 NTP源 VPN通道 备注
PSTN 校时服务器 --- DCN NTP-VPN
移动SS 二级服务器 移动C端口 CDMA-NGN-VPM 已建
固网SS 二级服务器 固网/IMS 端口 DCN NTP-VPN 新增
IMS 二级服务器 固网/IMS 端口 DCN NTP-VPN 新增
传输 二级服务器 NOC DCN 端口 DCN NTP-VPN 已建
二级时间服务器端口
分配
NOC DCN 端口 DCN NTP-VPN 新建 信令监测 二级服务器
NOC DCN 端口 DCN NTP-VPN 已建 二级服务器
NOC CN2端口 CDMA-NGN-VPM 已建 CN2 二级服务器
智能网/平
台
在北京各考虑安装一套三级时间服务器，为北京本地网提供时钟基准源，在
考虑安装在信息源区NOC，按装在12楼北京NOC机房内。
3、接入网络图如下所示：
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横浜二级时间服务器武胜二级时间服务器
I
P
DCN网
I
P
DCN网
I
P
校时服务器
校时服务器
I
P
I
P
I
P
NOC网管设备
各种网络
各种网络
各种网络
各种网络
3.3.4对时间同步网组网方案进行说明
分别在东区、南区、西区、北区、中区等15个区县局设置一套二级时间
服务器，选用内置高稳定度晶体（或铷钟）的时间服务器接收集团一级
时间服务器过来的时间信号。
各二级时间服务器与集团一级时间服务器之间采用专线网桥方式进行组
网。
由于需时间同步的各类业务设备分属于各个不同的业务网，各类业务网
对自身的网络安全有不同的要求和考虑。本次组网方案中建设的时间服
务器将具有8个物理隔离的NTP端口输出。以供不同的业务设备使用。
建成后，时间同步网将向全网各类业务设备，如交换网、数据网、增值
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业务、信令监测等提供NTP、DCLS和1PPS等各种协议的时间同步信号。
本次方案中拟建设的时间同步管理系统TSNM,该套网管系统将从网元层
管理和网络层管理上对全网所有时间服务器进行统一监控、管理。
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4．各专业接入时间同步网的建议方案
4.1 PSTN网接入时间同步网的参考方案
交换网一般通过设立专门的较时服务器来实现交换机的同步，可以采用单级较
时服务器或者多级较时服务器。
较时服务器基于计算机平台部署在DCN 网内，通过NTP 方式向提取标准时间，
较时服务器通过交换网管服务器或集中监控服务器，向交换机发送较时命令。
较时服务器一般对外提供Web 服务，允许DCN 内的维护管理人员直接配置较
时策略、查看较时结果、监控实时性能等，能够提供完善的较时网管日志，对较
时不成功等情况能产生相应的告警。
4.2 软交换网接入时间同步网的参考方案
软交换网络中的SS、应用服务器、AG/TG 等设备都支持NTP协议，不需要设立
专门的较时服务器来实现时间同步，可直接从指定时间服务器提取标准时间。
软交换设备可以通过DCN 网或城域网CN2 网上的VPN 与时间同步网进行连接。
不论软交换网络如何部署，只需要将二级TS 的某一个独立NTP 端口的IP 地址设
定为与软交换同一网络，设置SS、AG 等设备以此IP 为时间源即可实现同步。
4.3 PHS 网接入时间同步网的参考方案
目前同一厂家PHS 网络内部，已经具备了通过网管服务器同步各网元设备时间
的能力。因此，可选取与DCN 网相连的网管服务器，通过NTP 方式向二级TS 提
取标准时间，内部保持原有同步机制，从而实现接入时间同步网。
4.3 IP 城域网接入时间同步网的参考方案
如果IP 城域网具备综合网管系统，可以将网管系统接入到二级TS 的一个NTP
端口，通过网管系统实现对城域网设备的时间同步。
如果没有建设综合网管系统，也可以将二级TS 的一个NTP端口接入到IP 网络，
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城域网设备统一跟踪TS 端口并提取标准时间。
4．5 传输网接入时间同步网的参考方案
目前多数主流厂家的传输网管系统已经具备了校准网元设备时间的功能，这里
仅以传输网管服务器在DCN 内的情况为例来说明传输网接入时间同步网的方案，
此时只需将网管服务器的时间源设置指向二级TS 在DCN 内的端口IP，即可实现
提取标准时间并通过网管对传输设备进行同步。
4．6 智能网业务平台接入时间同步网的参考方案
智能网业务平台内的SCP、SDP、SMP 等都通过IP 网络连接，因此可以通过一
台双网卡服务器把业务平台与DCN 网连接在一起，而平台内部不需要设置DCN 地
址；某些业务平台也可能直接部署在DCN 内。
不论采用哪种连接方式，智能网业务平台都与DCN 网存在连接，因此可以通过
DCN 网络直接连接二级TS实现时间同步。
如果业务平台是通过双网卡网关与DCN 连接，只需要在网关服务器上运行NTP
软件，向二级TS 提取标准时间，同时其他设备同步于该网关。
如果业务平台直接部署在DCN 内，可选取SCP 服务器等任一台服务器运行NTP
软件，向二级TS 直接提取标准时间，同时其他设备同步于该服务器
4．7 信令监测系统接入时间同步网的参考方案
目前信令监测系统内部前端机间运行了NTP 协议，实现了网络内部的同步，时
间源选取的是各远端站的某一台前端机，同一站点所有前端机跟踪源前端机。因
此，可以引入时间同步网中的TS 作为信令监测系统的统一时间源。
4．8 PHS 短消息平台接入时间同步网的参考方案
PHS 短消息平台与DCN 网存在连接，因此PHS 短消息平台可以通过二级TS 在DCN
网内的NTP端口实现同步。
PHS 短消息平台都是基于通用计算机平台的，支持NTP 协议，可直接设置服务
器运行NTP客户端软件向二级TS 提取标准时间。
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