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北斗授時:通信網絡安全的守護者
發布時間:2022-03-29   點擊次數:408次
   從2000年10月至2007年2月發射4顆實驗衛星,我國完成了北斗衛星導航試驗系統(簡稱“北斗一號”)的部署。從2007年4月至今,我國共發射了16顆衛星,按計劃完成了北斗衛星導航系統(簡稱北斗二代)的區域覆蓋。預計到2020年,北斗系統將部署35顆衛星,實現全球覆蓋。
  2012年12月27日,我國對外發布了北斗衛星導航系統空間信號接口控制文件(ICD)公開服務信號1.0 版,標志著北斗導航系統正式投入運行;2013年12月27日,在北斗系統商用一周年之際,我國又發布了ICD公開服務信號2.0 版以及公開服務性能規范1.0版,標志著北斗系統已經實現穩定運行,商業應用進入新階段。北斗系統ICD文件正式版本的發布,為國內外相關企業參與北斗應用終端研發提供了必要條件,有效推動了北斗產業的發展。
  從2012年年底北斗系統正式投入運行至今已兩年有余,隨著北斗系統的不斷完善和優化,其產業化、市場化、規?;瘧眠M入關鍵階段。
  通信領域難見北斗
  目前,我國各行各業正在開展北斗衛星導航系統的應用推廣工作,其中,衛星導航系統在通信領域的應用主要是終端導航定位和通信網授時。衛星導航定位是獲取用戶地理位置信息的最主要方式之一,已成為智能手機的標配。通信網授時服務是指為頻率同步網、時間同步網以及無線基站提供高性能、高可靠性的頻率和時間同步基準。
  在我國頻率同步網中,所有的1級基準時鐘設備、部分2級/3級/微型同步節點時鐘設備上均使用了衛星授時接收機(包括內置式衛星接收機模塊和外置式衛星接收機設備),總數接近兩千個,絕大部分為GPS接收機,北斗授時接收機數量僅有幾十個。
  時間同步網包括普通精度時間同步網和高精度時間同步網兩種,前者提供******毫秒量級的時間同步服務,后者可提供微秒量級的時間同步服務。無論哪種時間同步網,均需配置衛星授時接收機。對于普通精度時間同步網,各運營商建設的數量近千個,時間同步設備均配置了衛星授時接收機以溯源至協調世界時(UTC),絕大部分為GPS接收機,北斗授時接收機數量極少。高精度時間同步設備建設數量近千個,所有時間同步設備均配置了以北斗為主用的北斗/GPS雙模衛星授時接收機以溯源至UTC。
  從無線基站應用來看,主要采用衛星授時接收機解決其高精度時間同步需求。目前在各類無線基站中,CDMA基站中的GPS模塊已超過30萬個,其中北斗授時接收機約為數百個;CDMA2000基站中的GPS模塊超過10萬個,無北斗授時接收機;WCDMA基站中的GPS模塊超過10萬個,無北斗授時接收機;TD-SCDMA基站中的GPS模塊超過30萬個,北斗/GPS雙模授時接收機或模塊的數量極少。
  總體來看,我國通信網涉及衛星授時設備數量近百萬個,以基站授時設備為主,目前基本上都是GPS產品,北斗授時產品較少。
  保障網絡安全的新武器
  ——北斗授時能夠有效提升通信網絡運行的安全可靠性
  在通信網絡中,無論是同步網,還是移動通信網絡基站同步,都離不開衛星授時接收機。
  目前通信網中大量使用都是美國軍方開發和控制的GPS衛星授時接收機,不能自主控制,給通信網絡正常運行造成安全隱患。北斗衛星導航系統是我國自行開發和部署而不受其他任何國家制約的獨立自主的衛星導航系統,在北斗衛星導航系統授時及定位服務逐步成熟和市場逐步建立的前提下,適時部署北斗衛星授時/定位接收機以提高網絡安全的需求會越來越迫切。
  推動北斗授時在通信領域應用,即在通信網絡中使用自主的北斗衛星授時接收機/模塊,有助于提升網絡運行的安全可靠性,是通信網絡安全組網的重要保證,將根本解決因大量使用GPS授時而導致的全網同步運行及業務網絡組網的安全性問題。
  ——推動北斗授時在通信領域應用有助于北斗產業鏈盡快成熟
  經過多年的發展,北斗衛星系統推廣應用已經具備基本技術條件,在授時產品方面,當前國內廠商的北斗授時接收機性能基本能滿足通信網要求。然而,從實際應用來看,最初北斗一代授時設備在提供雙向有源定位導航/授時服務時需要軍方授權,在提供單向授時服務時需預先輸入接收機的三維信息,操作復雜,不便于推廣應用,使得北斗一代授時設備應用一直未能得到有效推廣;而北斗二代系統最近兩年才完成組網并投入使用,支持廠家較少,設備成熟和穩定性有待進一步驗證,特別是其與無線基站系統的結合應用案例較少。另外,從應用成本來看,由于目前北斗授時設備產業化規模較小,產業鏈不是很完善,存在著如芯片價格較高,上下游廠商較少等問題,使得設備成本仍然較高。
  北斗授時在通信領域應用屬于北斗衛星導航系統的重要應用領域之一,特別是隨著4G無線通信系統的快速部署應用,預計未來3年新部署的具有高精度同步需求的4G基站達百萬量級,均將配置衛星授時模塊,北斗授時在通信領域仍有巨大的應用市場,通信領域的北斗授時推廣應用對于推動我國整個北斗產業鏈成熟起著舉足輕重的作用。
  標準化帶動產業化
  標準化和示范應用的工作將加快推動北斗授時在通信領域的產業應用。
  在標準方面,與北斗授時有關的標準化工作近年來也在逐步展開,尤其在同步網領域,在2009年及以后頒布的多個國內通信標準中,均規定了與北斗授時有關的技術內容,但仍缺少單獨的北斗授時方面的標準,目前通信應用的北斗授時設備相關規范正在制定中,其他北斗相關標準也將盡快啟動。后續有必要進一步加快北斗授時標準化進程,為北斗授時在通信領域的推廣應用提供技術依據和標準參考。
  在示范應用方面,鑒于目前北斗產業化規模較小、產業鏈不是很完善的實際情況,可適時開展北斗授時應用示范,驗證北斗授時設備在現網條件下的性能和穩定性。特別是考慮到衛星授時在無線基站中占據極大的應用份額,可以重點推動北斗授時在移動通信基站中的示范應用,促進北斗授時相關設備的研制和成熟,擴大北斗授時在無線基站系統中的應用份額,加快北斗授時應用的產業化進程。

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