人類有效活動需要明確精確的時間，設備間的數據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有相同的脈沖個數，和脈沖出現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。

（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，但是和脈沖出現的順序沒有關系。可見，如果頻率不同步，相位就無法同步。網絡中可用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。

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

二、常見時間同步協議

1、NTP（Network Time Protocol）

網絡時鐘協議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能在局域網內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，但要求網絡節點必須有一個包含實時時鐘的網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的協議，端口號123，NTP的通信過程中，數據需要經過封裝和分組后才可以進行發送，這一操作過程無法避免地引入了調用、封包的時間誤差，且這一誤差是不確定的，與操作系統的實時負載相關的。為了提高NTP精度，一般使用內核級包過濾器實現對多個數據包的一次性調用和發送，最大限度提高數據包發送效率。

對于PTP來說，PTP支持硬件打時間戳，極大消除了網絡協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，如何實現時間同步

對于運營商而言，規模龐大的無線基站需要實現時間同步，只有在同步狀態下，才能進行頻率調度和高吞吐量的數據傳送。傳統解決網絡時間同步的方法，是在每個基站上利用GPS模塊獲取GPS的統一授時和工作頻率，從而保證全網的時間同步和時鐘同步。但在逆全球化中，避免因GPS引起網絡癱瘓而需要引入北斗系統作為另外的時間源，這就要考慮如何實現時間同步。

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聯合工作模式，即北斗和GPS不區分主備，衛星接收機對于北斗和GPS信號同時處理，自動選擇跟蹤最優信號。另一種為北斗/GPS主備模式，衛星接收機在同一時刻只能選擇一種類型的衛星跟蹤。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