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北斗授时:通信网络安全的守护者
浏览次数:1726发布日期:2016-05-26
  从2000年10月至2007年2月发射4颗实验卫星,我国完成了北斗卫星导航试验系统(简称“北斗一号”)的部署。从2007年4月至今,我国共发射了16颗卫星,按计划完成了北斗卫星导航系统(简称北斗二代)的区域覆盖。预计到2020年,北斗系统将部署35颗卫星,实现全球覆盖。
  
  2012年12月27日,我国对外发布了北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件(ICD)公开服务信号1.0版,标志着北斗导航系统正式投入运行;2013年12月27日,在北斗系统商用一周年之际,我国又发布了ICD公开服务信号2.0版以及公开服务性能规范1.0版,标志着北斗系统已经实现稳定运行,商业应用进入新阶段。北斗系统ICD文件正式版本的发布,为国内外相关企业参与北斗应用终端研发提供了必要条件,有效推动了北斗产业的发展。
  
  从2012年年底北斗系统正式投入运行至今已两年有余,随着北斗系统的不断完善和优化,其产业化、市场化、规模化应用进入关键阶段。
  
  通信领域难见北斗
  
  目前,我国各行各业正在开展北斗卫星导航系统的应用推广工作,其中,卫星导航系统在通信领域的应用主要是终端导航定位和通信网授时。卫星导航定位是获取用户地理位置信息的zui主要方式之一,已成为智能手机的标配。通信网授时服务是指为频率同步网、时间同步网以及无线基站提供高性能、高可靠性的频率和时间同步基准。
  
  在我国频率同步网中,所有的1级基准时钟设备、部分2级/3级/微型同步节点时钟设备上均使用了卫星授时接收机(包括内置式卫星接收机模块和外置式卫星接收机设备),总数接近两千个,绝大部分为GPS接收机,北斗授时接收机数量仅有几十个。
  
  时间同步网包括普通精度时间同步网和高精度时间同步网两种,前者提供zui高毫秒量级的时间同步服务,后者可提供微秒量级的时间同步服务。无论哪种时间同步网,均需配置卫星授时接收机。对于普通精度时间同步网,各运营商建设的数量近千个,时间同步设备均配置了卫星授时接收机以溯源至协调世界时(UTC),绝大部分为GPS接收机,北斗授时接收机数量极少。高精度时间同步设备建设数量近千个,所有时间同步设备均配置了以北斗为主用的北斗/GPS双模卫星授时接收机以溯源至UTC。
  
  从无线基站应用来看,主要采用卫星授时接收机解决其高精度时间同步需求。目前在各类无线基站中,CDMA基站中的GPS模块已超过30万个,其中北斗授时接收机约为数百个;CDMA2000基站中的GPS模块超过10万个,无北斗授时接收机;WCDMA基站中的GPS模块超过10万个,无北斗授时接收机;TD-SCDMA基站中的GPS模块超过30万个,北斗/GPS双模授时接收机或模块的数量极少。
  
  总体来看,我国通信网涉及卫星授时设备数量近百万个,以基站授时设备为主,目前基本上都是GPS产品,北斗授时产品较少。
  
  保障网络安全的新武器
  
  ——北斗授时能够有效提升通信网络运行的安全可靠性
  
  在通信网络中,无论是同步网,还是移动通信网络基站同步,都离不开卫星授时接收机。
  
  目前通信网中大量使用都是美国jun方开发和控制的GPS卫星授时接收机,不能自主控制,给通信网络正常运行造成安全隐患。北斗卫星导航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,在北斗卫星导航系统授时及定位服务逐步成熟和市场逐步建立的前提下,适时部署北斗卫星授时/定位接收机以提高网络安全的需求会越来越迫切。
  
  推动北斗授时在通信领域应用,即在通信网络中使用自主的北斗卫星授时接收机/模块,有助于提升网络运行的安全可靠性,是通信网络安全组网的重要保证,将根本解决因大量使用GPS授时而导致的全网同步运行及业务网络组网的安全性问题。
  
  ——推动北斗授时在通信领域应用有助于北斗产业链尽快成熟
  
  经过多年的发展,北斗卫星系统推广应用已经具备基本技术条件,在授时产品方面,当前国内厂商的北斗授时接收机性能基本能满足通信网要求。然而,从实际应用来看,zui初北斗一代授时设备在提供双向有源定位导航/授时服务时需要军方授权,在提供单向授时服务时需预先输入接收机的三维信息,操作复杂,不便于推广应用,使得北斗一代授时设备应用一直未能得到有效推广;而北斗二代系统zui近两年才完成组网并投入使用,支持厂家较少,设备成熟和稳定性有待进一步验证,特别是其与无线基站系统的结合应用案例较少。另外,从应用成本来看,由于目前北斗授时设备产业化规模较小,产业链不是很完善,存在着如芯片价格较高,上下游厂商较少等问题,使得设备成本仍然较高。
  
  北斗授时在通信领域应用属于北斗卫星导航系统的重要应用领域之一,特别是随着4G无线通信系统的快速部署应用,预计未来3年新部署的具有高精度同步需求的4G基站达百万量级,均将配置卫星授时模块,北斗授时在通信领域仍有巨大的应用市场,通信领域的北斗授时推广应用对于推动我国整个北斗产业链成熟起着举足轻重的作用。
  
  标准化带动产业化
  
  标准化和示范应用的工作将加快推动北斗授时在通信领域的产业应用。
  
  在标准方面,与北斗授时有关的标准化工作近年来也在逐步展开,尤其在同步网领域,在2009年及以后颁布的多个国内通信标准中,均规定了与北斗授时有关的技术内容,但仍缺少单独的北斗授时方面的标准,目前通信应用的北斗授时设备相关规范正在制定中,其他北斗相关标准也将尽快启动。后续有必要进一步加快北斗授时标准化进程,为北斗授时在通信领域的推广应用提供技术依据和标准参考。
  
  在示范应用方面,鉴于目前北斗产业化规模较小、产业链不是很完善的实际情况,可适时开展北斗授时应用示范,验证北斗授时设备在现网条件下的性能和稳定性。特别是考虑到卫星授时在无线基站中占据极大的应用份额,可以重点推动北斗授时在移动通信基站中的示范应用,促进北斗授时相关设备的研制和成熟,扩大北斗授时在无线基站系统中的应用份额,加快北斗授时应用的产业化进程。
  
  本文来源于:中国信息产业网-人民邮电报
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