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| 北斗授時(shí)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀與思考 |
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點(diǎn)擊次數(shù)：3664 更新時(shí)間：2014-10-08 |
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1、北斗授時(shí)系統(tǒng)及其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展情況
(1)北斗授時(shí)系統(tǒng)按計(jì)劃完成部署并投入正式運(yùn)行
回顧北斗系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷，從2000年10月至2007年2月，共發(fā)射了4顆實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，完成了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)（簡稱北斗一號）的部署和實(shí)驗(yàn)。從2007年4月至今，共發(fā)射了16顆衛(wèi)星，按計(jì)劃完成了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（簡稱北斗二代）的區(qū)域覆蓋。預(yù)計(jì)到2020年，北斗系統(tǒng)將部署35顆衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)覆蓋。
需要特別提及的是近兩次在國務(wù)院新聞辦公室新聞發(fā)布廳召開的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)新聞發(fā)布會(huì)。次是在2011年12月27日，我國宣布北斗系統(tǒng)投入試運(yùn)行服務(wù)，并對外發(fā)布了空間信號接口控制文件（ICD）測試版本；第二次是在2012年12月27日，我國宣布北斗系統(tǒng)正式投入運(yùn)行，并對外發(fā)布了ICD文件正式版本。北斗系統(tǒng)ICD文件的發(fā)布，為國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)參與北斗應(yīng)用終端研發(fā)提供了必要條件，有效地推動(dòng)了北斗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
(2)發(fā)達(dá)國家在積極發(fā)展自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
除北斗系統(tǒng)外，目前在用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)還有：美國的GPS系統(tǒng)、俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)和歐盟的Galileo系統(tǒng)。
美國的GPS系統(tǒng)從1978年開始部署，該系統(tǒng)可以為用和民用提供定位導(dǎo)航及授時(shí)服務(wù)，上世紀(jì)90年代初已實(shí)現(xiàn)覆蓋，的可用性接近。迄今GPS系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間已達(dá)到35年，期間共發(fā)射了62顆衛(wèi)星，目前在軌衛(wèi)星有32顆。
俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)從1982年開始部署，該系統(tǒng)在上世紀(jì)90年代中曾短期實(shí)現(xiàn)覆蓋。后很快經(jīng)歷了一次低谷，在2001年在軌衛(wèi)星少時(shí)只有6顆，直到2008年底在軌衛(wèi)星重新達(dá)到18顆以上。迄今GLONASS系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間已達(dá)到31年，期間共發(fā)射了135顆衛(wèi)星，目前在軌衛(wèi)星有29顆，范圍的可用性已達(dá)到99%，俄羅斯境內(nèi)的可用性接近。
歐洲的Galileo系統(tǒng)在2005年和2008年發(fā)射過了2顆實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，在2011年和2012年各發(fā)射了2顆衛(wèi)星，近的4顆衛(wèi)星組成提供導(dǎo)航服務(wù)的小衛(wèi)星星座。該系統(tǒng)在2013年3月進(jìn)行了三維定位試驗(yàn)并取得了預(yù)期結(jié)果，目前每天只有2-3個(gè)小時(shí)可接收到完整的導(dǎo)航信號。
從各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的覆蓋、位置精度因子、衛(wèi)星壽命等情況來看，GPS系統(tǒng)仍是主流的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。需要指出的是，GPS系統(tǒng)的SA（SelectiveAvailability）技術(shù)可以降低局部的授時(shí)/定位的精度，而其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)未曾使用該項(xiàng)技術(shù)。GPS系統(tǒng)的SA在1991年7月1日啟用，雖然已在2000年5月1日取消，但美國一直具備在和局部降低GPS精度的能力，這對于大量使用GPS的其他國家而言，安全性無法得到根本保證，這也是我國及其他各國積極發(fā)展自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的根本原因。
2、通信領(lǐng)域中北斗授時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用需求及現(xiàn)狀
(1)北斗授時(shí)系統(tǒng)是通信網(wǎng)絡(luò)安全組網(wǎng)的根本保證
就同步網(wǎng)而言，我國的頻率同步網(wǎng)采用的是多基準(zhǔn)混合同步方式，即全網(wǎng)部署多個(gè)1級基準(zhǔn)時(shí)鐘設(shè)備，并且需配置高性能的衛(wèi)星授時(shí)接收機(jī)，以保證全網(wǎng)的定時(shí)性能。我國的時(shí)間同步網(wǎng)則采用分布式組網(wǎng)方式，即在每個(gè)時(shí)間同步設(shè)備上均需配置高性能的衛(wèi)星授時(shí)接收機(jī)，以保證全網(wǎng)的時(shí)間精度。
就移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)而言，CDMA基站、CDMA2000基站、TD-SCDMA基站等均需要高精度的時(shí)間同步，目前是在每個(gè)基站上配置GPS授時(shí)模塊。如果基站與基站之間的時(shí)間同步不能達(dá)到一定要求，將可能導(dǎo)致在選擇器中發(fā)生指令不匹配，從而導(dǎo)致通話連接不能正常建立，影響無線業(yè)務(wù)的接續(xù)質(zhì)量。
在通信網(wǎng)絡(luò)中使用自主的北斗衛(wèi)星授時(shí)接收機(jī)/模塊，將根本解決因大量使用GPS授時(shí)而導(dǎo)致的全網(wǎng)同步運(yùn)行及業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的安全性問題。
(2)北斗授時(shí)系統(tǒng)性能可以滿足通信網(wǎng)絡(luò)的需求
基于北斗/GPS雙模的授時(shí)設(shè)備早在2003年進(jìn)入通信領(lǐng)域，在2008年之前主要提供頻率同步服務(wù)，此后可同時(shí)提供時(shí)間同步和頻率同步服務(wù)。根據(jù)近十年的多次測試情況，可以看出北斗設(shè)備在正常情況下可以滿足通信網(wǎng)中對頻率同步和時(shí)間同步的要求，尤其是2008年以后生產(chǎn)的北斗設(shè)備其性能普遍達(dá)到了GPS衛(wèi)星接收機(jī)設(shè)備的水平，*可以滿足通信網(wǎng)中各種通信設(shè)備對頻率同步和時(shí)間同步的需求。
需要指出的是，目前在通信領(lǐng)域使用的授時(shí)設(shè)備均是基于北斗一號研發(fā)的產(chǎn)品，北斗二代的產(chǎn)品剛開始進(jìn)行試驗(yàn)測試。在2013年5月，在對兩個(gè)廠家的北斗二代產(chǎn)品與一個(gè)廠家的GPS產(chǎn)品的定時(shí)性能進(jìn)行了約三周的長期觀察后，基本確定北斗二代授時(shí)接收機(jī)的長期頻偏與GPS授時(shí)接收機(jī)在同一個(gè)量級，其漂移噪聲模型因算法不同而有所差異，總的看來，北斗二代授時(shí)設(shè)備的性能已能滿足通信領(lǐng)域中的應(yīng)用要求。
(3)通信網(wǎng)絡(luò)中的北斗授時(shí)系統(tǒng)應(yīng)用占比還較小
在通信領(lǐng)域中，北斗授時(shí)系統(tǒng)在頻率同步網(wǎng)、時(shí)間同步網(wǎng)、無線通信網(wǎng)內(nèi)開展了應(yīng)用。其中，在總計(jì)近兩千個(gè)頻率同步設(shè)備中，支持北斗授時(shí)系統(tǒng)的已有幾十個(gè)；總計(jì)近兩千個(gè)時(shí)間同步設(shè)備中，支持北斗授時(shí)系統(tǒng)的近千個(gè)；在總計(jì)近百萬個(gè)無線通信基站設(shè)備中，支持北斗授時(shí)系統(tǒng)的約數(shù)百個(gè)。與GPS授時(shí)相比，其所占份額還較小。
與北斗授時(shí)系統(tǒng)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化工作近年來也在逐步展開，尤其在同步網(wǎng)領(lǐng)域，在2009年及以后頒布的多個(gè)國內(nèi)通信標(biāo)準(zhǔn)中，均規(guī)定了與北斗授時(shí)系統(tǒng)有關(guān)的技術(shù)內(nèi)容，但目前仍缺少單獨(dú)的北斗授時(shí)系統(tǒng)方面的標(biāo)準(zhǔn)，與北斗授時(shí)系統(tǒng)設(shè)備相關(guān)的性能及接口要求等大多參照現(xiàn)有的同步設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。
3、北斗授時(shí)系統(tǒng)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣勢在必行
隨著我國自主的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在2012年底順利實(shí)現(xiàn)亞太覆蓋并正式提供服務(wù)，其對我國的政治、經(jīng)濟(jì)、戰(zhàn)略等均帶來了重大和深遠(yuǎn)的影響。對于我國通信領(lǐng)域而言，北斗授時(shí)系統(tǒng)提高了全網(wǎng)通信的安全性，保障各種業(yè)務(wù)網(wǎng)的可靠運(yùn)行。
從北斗衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況來看，在公開ICD文件后，雖然國內(nèi)北斗芯片廠家將會(huì)面臨很大沖擊，但將推動(dòng)北斗相關(guān)模塊、設(shè)備廠家的發(fā)展，對整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展是有利的。
從通信領(lǐng)域中北斗授時(shí)系統(tǒng)應(yīng)用需求及前景來看，北斗二代授時(shí)產(chǎn)品在應(yīng)用場景和抗干擾能力方面也優(yōu)于北斗一號，北斗二代產(chǎn)品*可以與GPS產(chǎn)品相抗?fàn)帯Ｓ绕鋵τ谝恍┲匾耐ㄐ蓬I(lǐng)域，北斗授時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用將全面提升網(wǎng)絡(luò)的安全性，相對于采用其他國家衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，這種優(yōu)勢不可替代。
從各方面來看，北斗系統(tǒng)*可以滿足國內(nèi)通信網(wǎng)對時(shí)頻基準(zhǔn)信號高性能高可靠性的要求，加快推動(dòng)北斗授時(shí)系統(tǒng)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)勢在必行。 |
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