胡昌军 徐一军
一、引言
NGN是基于分组的网络，它通过使用灵活带宽且具有QoS保证的传送技术，能够提供包括电信业务在内的各种业务。一方面，NGN是融合多种组网技术的网络，对于传送网，下一代网通常指自动交换光网络ASON；对于交换网，下一代网指软交换；对于数据网，下一代网指下一代互联网NGI；对于移动网，下一代网指3G及后3G网络。另一方面，NGN是在继承现有网络优势的基础上实现的平滑过渡，现有的基于电路交换的网络与将来基于分组的网络将在很长的时间内并存。本文将从各种网络对频率同步和时间同步要求的角度探讨NGN对同步的要求。
二、软交换的同步
软交换是NGN的控制功能实体，为NGN提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能，是NGN呼叫与控制的核心。软交换的概念是随着IP网和ATM网的发展而产生的，而且也是下一代网路发展中所采用的理念。在《软交换设备总体技术要求》中规定软交换是电路交换网向分组网演进的核心设备，也是下一代电信网络的重要设备之一，它独立于底层承载协议，主要完成呼叫控制、媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，并可以向用户提供现有电路交换机所能提供的业务以及多样化的第三方业务。
软交换是NGN的核心，是电路交换网与IP网的协调中心，即通过对各种媒体网关的控制实现不同网络之间的业务层融合。由于软交换在网络从电路交换向分组网演进的过程中起着十分重要的作用，因此软交换应能够实现PSTN/ISDN交换机提供的全部业务，包括基本业务、补充业务以及智能网业务等。软交换设备通过各种媒体网关与其他网络设备相连，在实现对各种媒体网关的接入功能时，例如PSTN媒体网关、ATM媒体网关等，相关的媒体网关设备必须接入同步运行。此外，当软交换提供基于分组交换的实时业务或高速数据业务时，为保证QoS也需要频率同步的支持。
软交换目前处于，快速发展中，在国内外均进行了大量的软交换实验，而且国内不少厂家近期也提出了基于软交换的相关设备的技术要求。但需要特别指出的指出是，在现有的技术文件中，并没有对网络及设备的同步提出任何要求，这对将来组网和互联互通是极为不利的。尤其在与现有网络(例如PSTN网或No.7信令网)相连时，必须要求相连的设备间保持频率同步，否则将直接影响到所承载的业务的服务质量。另外，软交换在计费方面也有较高的要求，提出了以秒为单位的时长计费和以字节为单位的流量计费，这需要在相关设备的计费模块上实现时间同步。
三、自动交换光网络的同步
自动交换光网络(ASON)代表了下一代光传送网的发展方向，是用控制平面来完成自动交换和连接控制的光传送网，是承载下一代网络各种业务的基础网络。根据功能划分，自动交换光网络结构包括三个平面，即传送平面、控制平面和管理平面。在三个平面中，传送平面对同步有严格的要求。下面分别从设备和网络两个角度说明ASON的传送平面对同步的要求。
传送平面设备可分为基于SDH的传送平面设备和基于OTN的传送平面设备两种。传送平面设备的同步要求包括同步功能和同步性能两个方面。从同步功能上看，基于SDH的传送平面设备需要频率同步，且可能会被用于传送定时和组建数字同步网，因此需要对其设备同步功能进行规范；基于OTN的传送平面设备暂不考虑用于传送定时，无需额外规范其设备的同步功能要求。基于SDH的传送平面设备的同步功能要求包括时钟功能结构和SSM功能两个方面，其中时钟功能结构必须满足ITU—T G.783的要求，SSM功能必须满足ITU-T G.781的要求。从同步性能上看，传送平面设备定时性能项目包括频率准确度、牵引范围、噪声产生、噪声容限、噪声传递特性、相位瞬变和保持性能等。其中，基于SDH的传送平面设备的时钟性能必须满足ITU-T G.813的要求，基于OTN的传送平面设备的时钟性能必须满足ITU-T G.8251中附件A的要求。
以上是针对传送平面设备提出的同步要求。另外，从网络角度看，传送平面必须接入同步运行，保证网络同步，以确保传送平面本身的同步性能以及其所承载业务的同步性能。
四、下一代互联网的同步
在早期的分组交换网络中，通常不考虑同步问题，例如X.25网络，它只能提供低速的非实时的业务。在后来的ATM网络中，当它只提供非实时的数据业务时，同步问题不是主要矛盾。而当它提供实时业务时或提供电路仿真服务时，则ATM网络必须是频率同步的，否则业务将无法正常开通。现有的IP网络主要是承载一些非实时的数据业务，对同步不是很敏感，通常只在提供实时业务(例如VoIP，但无法保证QoS)或提供POS接口时，才考虑接入同步运行。在下一代互联网将要提供电信级质量的话音、视频等实时业务和其它多种业务甚至全业务的情况下，同步问题的重要性会凸现出来。
以流媒体业务中的RTSP(Real-Time Streaming Protocol)为例，它是为流媒体实现多点传送和以点播方式单一传送提供健壮的协议。RTSP采用了时间戳方法，即在每个媒体的数据流单元中加进统一的时间戳。在发送时，将各个媒体都按时间顺序分成单元，在同一个时间轴上，给每个单元都打上一个时间戳，处于同一时标的各个媒体单元具有相同的时间戳。在各个媒体到达终端后，让具有相同时间戳的媒体单元同时进行表现，这样就得到了媒体之间同步的效果，从而保证了流媒体业务的QoS。换言之，这需要下代互联网实现全网的时间同步。
其实，在IP网中很早就考虑了时间同步的问题。例如，为了对路由选择进行监视或控制，数据包每经过一个路由器都会打上该路由器的当前时间，通过分析这些时间戳，就可以计算出各段路径所引入的时延。因此，保证各个路由器的时间同步对于分析各段路由的流量，顺利完成路由选择是十分重要的。虽然，在IP网中已经设置了大量的NTP服务器，但其应用范围通常局限在较小的范围内，而且精度及服务质量良莠不齐，最重要的是缺乏面向全程全网的考虑与规划。因此，下一代互联网需要有时间同步网与频率同步网的全面支撑，才能确保所提供的各种业务的QoS。
五、下一代移动网的同步
在分组交换迅速发展的大趋势下，移动网络也同样面临着与NGN融合和向NGN演进的问题。就移动网络而言，其发展方向是分组化、智能化和宽带化的第三代通信网络(3G)。从更广泛的意义上来说，3G网络也是NGN的一个组成部分，而且它和其它组成部分间的联系比现在GSM网络与其它网络间的联系要密切得多，软交换技术在其中更是发挥了重要的粘合作用。
3G网络现有WCDMA，cdma2000和TD-SCDMA三种制式，这些网络均需要频率同步，而对时间同步的要求则是不同的。在cdma2000和TD-SCDMA系统中，基站系统之间需要高精度的时间同步(优于10μs)，因为在软切换中，如果RNC和NodeB之间没有时间同步，可能导致在选择器中发生邮件指令不匹配，从而使通话连接不能建立起来。WCDMA系统自身在正常工作时不需要时间同步，但当提供某些特殊业务，例如基于基站的高精度位置定位服务时，则需要各基站设备间的时间同步，而且是高精度(μs量级)的时间同步。
以WCDMA网络为例，R99版本的网络是基于ATM架构定义的；在R4版本的网络中，核心网将引入软交换；在R5，R6版本的网络中，核心网将逐步实现全IP化。3G网络支持目前2G/2.5G网络的所有业务和功能，同时能提供目前2G/2.5G网络不支持的业务，如视频电话、高速下载等。因此，3G网络对同步的要求至少与2G/2.5G网络相同，必须引起足够的重视。在移动网络还有一个比较突出的同步问题是基站同步问题，无论是2G/2.5G网络还是3G网络，均是必须面对和解决的问题，尤其是在移动网络提供高速数据以及视频等多媒体业务后。
六、其他与同步相关的问题
1.实时业务的QoS问题
众所周知，话音等实时业务对网络的时延抖动是有严格要求的。IP分组网络一般只能提供尽量传输服务，也就是说，有可能会出现大量丢包现象，或者出现网络拥塞，使其对网络时延无法保证。然而，对于由分组网络承载的语音等实时业务，其对滑动率的要求不低于目前基于电路交换提供的实时业务。因此，必须有某种机制来保证分组包内实时业务信号的内部同步，以满足其QoS质量要求，我们将这种实时业务信号的内部同步称之为媒体内同步(Intra-media Synch ronisation)。为了实现媒体内同步，一个重要的前提是实时业务的产生和接收处理设备必须实现网同步。
实验结果表明，数据设备频率同步性能的好坏将直接影响到数据接口的传送效率，从而影响到业务的QoS性能，其对GE及更高速率的接口，这种影响更加明显。因此，在下一代全IP网络中，需要对同步引起足够的重视，将各种数据设备、路由设备、交换设备均接入同步工作，一方面能够保其自身网络高质量、高效率地运行，另一方面也能提高其对实时业务的支撑能力，更好地保证实时业务的QoS质量。
2.网络管理及网络安全问题
随着通信网向下一代网演进，网络规模、业务种类、业务规模都得到了飞速发展，网络管理也在向集中化、智能化方向发展。在新的网络环境下，如何提高网络管理水平、保证网络安全是一个不容忽视的问题。
高效可靠的网络管理的重要标志，就是能够快速准确地定位通信网中出现的各种故障类型和故障点。目前，故障定位的一般方法是，通过集中网管系统收集各网元设备的告警信息，将这些告警信息按时间排序，从而分析出故障的源头及引起的后果。这种故障定位的前提是，产生这些告警信息的设备必须是时间同步的。另外一种更精度的故障定位方是No.7信令监测系统，即在信令流量较大的STP节点设立信令采集点，用于监测和分析网上信令流的动向。为避免因信令出现先后顺序的错误而产生虚假信息，必须要求所有信令流的时间信息是准确无误的。因此，为了准确及时地定位故障，为排除故障赢得时间，以保障通信网络的安全，时间同步是必不可少的。
3.网络间的互联互通
前面已经强调过，NGN是在继承现有网络优势的基础上实现的平滑过渡，NGN与现有网络将在很长时间内并存，因此必然存在NGN与现有网络的互联互通问题。
现有通信网络以高质量的数字同步网作为支撑，为了保证NGN与现有网络能够成功实现互联互通，保证全程全网的性能指标，NGN也必须保持网络同步运行，组建自身的同步支撑系统。
4.新业务对同步的要求
NGN网络的出现，极大地丰富了业务的类型。在这些业务中，有些业务对时间同步或频率同步有相当高的要求，比如位置定位、高速数据、实时图像、电子商务等。
位置定位服务是由移动网络提供的，位置定位的精度直接与各移动基站时间同步的精度相关。一般来说，若各基站之间时间同步的误差在1μs，则位置定位的精度大约在百米左右。对于一般数据和图像业务，一次滑动；奇造成突发误码和图像失真，由于高速数据和实时图像对滑动更加敏感，因此其对滑动指标应该有更严格的限制。安全保证是实现电子商务的基础，其中一个有效的解决方法是采用“时间戳”。这就需要网络上所有节点都实现时间同步。另外，在各种政务和商务文件中，时间也是十分重要的信息。譬如，在电子文件中，可以通过数字时间戳服务(DTS：Digital Time-stamp Service)对文件进行安全保护。
七、结束语
同步网是通信网的支撑网，虽然现在我们已经认同全网的频率同步是保证网络性能和服务质量的关键，尤其在对于基于电路交换的网络。但在当初组建PSTN网时，由于未对交换机设备时钟提出要求，在组网方面已走过弯路。现在，我们知道在下一代网络中，全网不但仍需要高质量的频率同步，而且还需要考虑频率同步，在组网时应该吸取PSTN网络建设经验，不能再走弯路。因此，组建NGN必须以频率同步网和时间同步网为支撑，而且需要考虑如何接入同步运行的问题，例如规范相关设备的频率同步和时间同步输入接口等。另外，NGN对频率同步和时间同步的具体要求仍是需要进一步研究的课题。
摘自 泰尔网
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