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同步网模型 同源同宗的时间信号与频率信号 时间同步用到的信号和协议 NTP校时服务 安全保障－网络及服务器 时间服务原理方框图 SYNLOCK V3频率同步组件 同步信号是数字通信网的发令员，在良好同步的环境下，交换、传输、STP、会议电视、智能网等设备都严格按照一个步调工作。而且，从全球的角度来看，这个“步调”是一致的，即，都是按照UTC秒来控制的。比如，伦敦和北京虽然有时区差异，但在秒的量级上绝对一致，如果用仪器来测试的话，两地授时秒脉冲的上升沿和下降沿严格对齐。这就是同步的基本构成。 UTC是通过授时中心授时得到的，我国的授时中心在陕西天文台。但是，陕西天文台并没有一个适合通信网使用的授时手段，因此，我国通信网的定时基准的获得有两种途径： 1、卫星授时：美国的GPS卫星系统、俄罗斯的GLONASS卫星系统是两个全球定位系统（Global Positioning System），向全球发布经度、纬度、高度、UTC时间（即X, Y, Z, T）四维信息。地面接收机通过接收4颗以上的卫星信号，即可获得这四个参数。同步网用到的仅仅是UTC时间，以秒脉冲（1Hz方波）的形式提供出来，时钟设备对该信号倍频，得到所需要的频率，如2.048Mb/s，供通信设备使用（2.048Mb/s即E1接口和2MHz接口，是我国通信设备的标准同步接口）；理论上，倍频之后，不会改变原信号的精度和稳定度，即该2.048Mb/s信号仍保留了UTC的所有特征。 2、铯原子钟授时：铯钟是地球上最高等级的时钟源，此外还有氢钟，精度和稳定度高于铯钟。但由于制造困难、价格昂贵，商用化程度低，没有投入使用。氢族元素中，氢锂钠钾铷铯，氢、铯、铷元素的同位素可用来做高稳定度的原子振荡器。铷原子振荡器的精度和稳定度劣于氢、铯钟，不能做基准钟使用，多用来做从钟。 时间的国际单位是秒，但在同步领域里，秒这个单位太大了，就象电容单位法拉一样。我们在实际中，常用到的单位是纳秒(ns)、微秒(us)。一般来说，网络时钟的相位漂移（以后会讲到这个概念）到us级时，网络定时质量已经到了相当差地步，超过18us就会影响网络的业务质量（其原理也会在后续课程讲到）。 除了秒单位外，还有一些辅助单位。 UI是定义了非周期信号的周期值。比如，电信网上的E1信号，其速率为2.048Mb/s，但是，由于E1信号携带的内容不同，呈现出来的波形为非周期信号。所以，国际标准定义了UI这个单位。 ppm是我们用来衡量频率精度的一个单位。比如说，交换机三级钟的精度为4.6ppm，也就是说，交换机时钟自由振荡的频率准确度为4.6×10-6。 前面一些胶片讲述了时钟信号及衡量时钟信号的原则。时钟信号要传递下去，就要经过时钟设备，而时钟设备的核心模块就是锁相环。锁相环要锁定一个信号，一般有胶片所述的几个状态，即自由态、快捕态、跟踪态和保持态。 自由态是时钟设备的最低精度状态，其输出仅仅是本地振荡器的自由振荡输出，锁相环未工作。BITS初始上电，尚未馈给外基准参考源时，就是这种状态。 快捕态是时钟四个状态里唯一的暂态，自由态的时钟设备，当得到有效的参考源后，会以较快的时间常数迅速捕捉参考源，最终锁定参考源的相位。 锁定相位后，时钟设备进入跟踪态，这个状态下，锁相环的时间常数设置的比较长，保持相对的稳定。该状态是时钟设备的正常工作状态，网上的交换、传输等设备的时钟板，在正常情况下，应该跟踪在某个参考基准上，一般是BITS时钟，如果交换、传输设备工作在自由、保持状态上，则该设备的时钟板没有得到有效的参考源，是不正常的工作状态。 时钟设备跟踪上参考源一段时间后，参考源因为某些原因不再可用（如电缆损坏、传输链路中断、GPS失效等等）时，时钟设备应具备保持能力，根据以往跟踪参考源积累的经验数据，“模拟”出一个类似于跟踪状态的输出。保持输出一般比自由振荡输出的精度要高出很多。但保持的时间是有限度的，这是因为累积的数据是有限的，一般保持的时间为3天，最长到7天，这段时间可以留给维护人员排除故障，使设备恢复跟踪状态。如果这段时间内，参考源没有恢复，则时钟设备会进入自由状态。 应该指出的是，以上所述的四种状态都是针对从钟（即跟踪上级信号的时钟设备）而言的，铯钟、氢钟等基准钟则只有自由状态，因为它们是最高等级的时钟，只有低等级时钟跟踪它们。它们凭借着高稳定、高精度的输出，捍卫着它们至高无上的地位。 依据锁相环的工作状态，可以列举出时钟设备的三大功能。 理想参考源经过一个锁相环后的输出信号肯定有一定程度的劣化，这是因为锁相环在跟踪理想源时，其负反馈机制所决定的，原本平滑的一条直线，会变得起伏不平。锁相环应该尽可能少地产生这些噪声，尽可能原模原样地输出理想信号。 既然如此，为什么不能让时钟信号“直通”过去，不要经过锁相环，这样岂不是可以实现