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北斗授时系统在电信运营商作用

2020-05-18 11:18:44 北斗授时系统 0


  北斗授时系统是面向移动通信网络提供高质量高可靠定时基准信号、保证网络定时性能质量和通信网同步运行的关键,需基于卫星导航系统组建定时源头设备,以获取最高达微秒量级的绝对时间精度。因此,北斗授时系统在构建同步网中具有举足轻重的作用,我国通信网络使用的卫星导航系统主要是美国的GPS导航系统。北斗授时系统的应用迫切需要。

 

  北斗授时系统是一种能够接收外部时间基准信号,并按照要求的时间精度向外输出时间同步信号和时间信息的系统,北斗授时系统能使网络内其它时钟对准并同步。在通信网络中,时间同步系统虽然默默无闻,但是对于系统的正常运行具有重要作用。

 

  在我国移动通信网中,三大运营商的2G/3G/4G基站高精度时间同步主要解决手段仍是采用卫星授时接收机。目前是在2G/3G/4G每个基站上标配GPS授时模块,只有极少部分采用北斗/GPS 双模授时接收机或模块(比例极低)。特别在4G网络研发生产中,中国TD-LTE制式国内华为、中兴、大唐厂家设备占主导的情况下,仍在大量使用非自主卫星授时GPS接收机进行同步授时,一旦发生类似中国“银河号”货轮在公海航行、美国故意局部干扰甚至关闭GPS事件,后果将不堪想象,会直接引发通信网络的整体瘫痪,安全现状令人堪忧。

 

 

  如果说从3G4G是量的变化,那么从4G5G就是质的跃变,无论速率、延迟还是覆盖都将出现大幅度变化,为支持质的跃变,系统在时间同步方面也需要大幅度的提升。

 

  事实上,在5G时间同步方面,ITU已经制定了新的标准。例如,核心网的时间服务器指标误差过去是正负100ns,现在缩减到了40ns;分组网元BC模式的指标误差过去是100ns,现在缩减到了30ns

 

  过去的通信网络多采用GPS时间同步系统,未来的5G时代,GPS能否继续担当重任?对此,张贺表示,单纯依赖GPS存在潜在的政治安全风险,针对5G超高精度的时间同步需求,当卫星失效时,基站的守时性能并不乐观。建议,基于地面链路传递的1588v2技术经过多年发展,目前已经成熟,可在5G网络中大力部署。此外,北斗授时系统用于5G基站的同步以及时间服务器的授时也已经成熟,北斗授时系统技术性能上不亚于GPS

 

  1985年以太网成为IEEE802.3标准,1995年数据传输速率从10Mbit/s100Mbit/s提升时,以太网定时能力不足的问题暴露,基于软件的NTP协议面世。为进一步满足测量仪器及工业控制对时间同步的要求,IEEE2002年颁布了IEEE1588技术标准v1版本。随着网络向分组化演进,2008IEEE颁布了应用于通信领域的1588v2版本。

 

  在移动回传网上,业界目前采用SyncE+PTP二层组播的方式,时间层面恢复的好坏与物理层频率的支撑力度有很大关系。1588v2IEEE制定的标准,最初应用于工业自动化领域的时间同步,ITU-T在电信网络采用该技术用,增加了物理层频率对时间信号传递中的支撑。

 

  据悉,中国联通目前在重庆应用了1588v2网络架构,重庆本地网23IPRAN+OTN混合网络环境下的测试结果显示,时间同步精度在300ns以内,传输距离达到600km。对于基本业务,时间同步要求为正负1.5us,现有1588v2技术可完全满足基本业务承载对时间同步的需求。

 

  北斗授时系统方面,中国联通也在武汉进行了测试。LTE基站分别跟踪GPS及北斗40小时,北斗授时系统表现略优于GPS授时系统LTE基站跟踪北斗125小时,北斗授时系统频率漂移和时间偏差长期稳定,在允许的范围内。

 

  北斗授时系统的性能上不亚于GPS授时系统1588v2技术经过多年发展已经十分成熟,目前运营商的回传网络均支持该功能,建议加大规模部署应用力度。”

 

 

  北斗授时系统是我国自行开发和部署而不受其他任何国家制约的独立自主的卫星导航系统,目前已完成覆盖亚太区域,性能已达到或超过GPS系统,对国家而言,应用安全性是其最大的优势。在北斗授时系统日渐完善和市场逐步建立的情况下,适时推广部署应用北斗卫星授时以提高网络安全的需求越来越迫切。

 

  最后,建议业界积极跟踪研究诸如双频接收、共视法等有助于时间精度提升的技术应用进展,以应对未来几年后可能出现的超高精度时间同步需求的场景。

 

  建议国家尽快对此作出强制性要求:新建通信系统必须使用北斗授时系统,已建通信系统必须尽快进行北斗授时系统改造,单站授时单元改造成本很低,安全性可以得到极大提升。



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