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| 北斗授時系統(tǒng)應用現(xiàn)狀與思考 |
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點擊次數(shù)：3395 更新時間：2014-10-08 |
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1、北斗授時系統(tǒng)及其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展情況
(1)北斗授時系統(tǒng)按計劃完成部署并投入正式運行
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顆實驗衛(wèi)星，完成了北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)（簡稱北斗一號）的部署和實驗。從2007年4月至今，共發(fā)射了16顆衛(wèi)星，按計劃完成了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（簡稱北斗二代）的區(qū)域覆蓋。預計到2020年，北斗系統(tǒng)將部署35顆衛(wèi)星，實現(xiàn)覆蓋。
需要特別提及的是近兩次在國務院新聞辦公室新聞發(fā)布廳召開的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)新聞發(fā)布會。次是在2011年12月27日，我國宣布北斗系統(tǒng)投入試運行服務，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)參與北斗應用終端研發(fā)提供了必要條件，有效地推動了北斗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
(2)發(fā)達國家在積極發(fā)展自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)
除北斗系統(tǒng)外，目前在用的衛(wèi)星導航系統(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航及授時服務，上世紀90年代初已實現(xiàn)覆蓋，的可用性接近。迄今GPS系統(tǒng)的運行時間已達到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90年代中曾短期實現(xiàn)覆蓋。后很快經(jīng)歷了一次低谷，在2001年在軌衛(wèi)星少時只有6顆，直到2008年底在軌衛(wèi)星重新達到18顆以上。迄今GLONASS系統(tǒng)的運行時間已達到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顆實驗衛(wèi)星，在2011年和2012年各發(fā)射了2顆衛(wèi)星，近的4顆衛(wèi)星組成提供導航服務的小衛(wèi)星星座。該系統(tǒng)在2013年3月進行了三維定位試驗并取得了預期結(jié)果，目前每天只有2-3個小時可接收到完整的導航信號。
從各衛(wèi)星導航系統(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/定位的精度，而其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)未曾使用該項技術(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)星導航系統(tǒng)的根本原因。
2、通信領(lǐng)域中北斗授時系統(tǒng)的應用需求及現(xiàn)狀
(1)北斗授時系統(tǒng)是通信網(wǎng)絡安全組網(wǎng)的根本保證
就同步網(wǎng)而言，我國的頻率同步網(wǎng)采用的是多基準混合同步方式，即全網(wǎng)部署多個1級基準時鐘設備，并且需配置高性能的衛(wèi)星授時接收機，以保證全網(wǎng)的定時性能。我國的時間同步網(wǎng)則采用分布式組網(wǎng)方式，即在每個時間同步設備上均需配置高性能的衛(wèi)星授時接收機，以保證全網(wǎng)的時間精度。
就移動通信網(wǎng)絡而言，CDMA基站、CDMA2000基站、TD-SCDMA基站等均需要高精度的時間同步，目前是在每個基站上配置GPS授時模塊。如果基站與基站之間的時間同步不能達到一定要求，將可能導致在選擇器中發(fā)生指令不匹配，從而導致通話連接不能正常建立，影響無線業(yè)務的接續(xù)質(zhì)量。
在通信網(wǎng)絡中使用自主的北斗衛(wèi)星授時接收機/模塊，將根本解決因大量使用GPS授時而導致的全網(wǎng)同步運行及業(yè)務網(wǎng)絡組網(wǎng)的安全性問題。
(2)北斗授時系統(tǒng)性能可以滿足通信網(wǎng)絡的需求
基于北斗/GPS雙模的授時設備早在2003年進入通信領(lǐng)域，在2008年之前主要提供頻率同步服務，此后可同時提供時間同步和頻率同步服務。根據(jù)近十年的多次測試情況，可以看出北斗設備在正常情況下可以滿足通信網(wǎng)中對頻率同步和時間同步的要求，尤其是2008年以后生產(chǎn)的北斗設備其性能普遍達到了GPS衛(wèi)星接收機設備的水平，*可以滿足通信網(wǎng)中各種通信設備對頻率同步和時間同步的需求。
需要指出的是，目前在通信領(lǐng)域使用的授時設備均是基于北斗一號研發(fā)的產(chǎn)品，北斗二代的產(chǎn)品剛開始進行試驗測試。在2013年5月，在對兩個廠家的北斗二代產(chǎn)品與一個廠家的GPS產(chǎn)品的定時性能進行了約三周的長期觀察后，基本確定北斗二代授時接收機的長期頻偏與GPS授時接收機在同一個量級，其漂移噪聲模型因算法不同而有所差異，總的看來，北斗二代授時設備的性能已能滿足通信領(lǐng)域中的應用要求。
(3)通信網(wǎng)絡中的北斗授時系統(tǒng)應用占比還較小
在通信領(lǐng)域中，北斗授時系統(tǒng)在頻率同步網(wǎng)、時間同步網(wǎng)、無線通信網(wǎng)內(nèi)開展了應用。其中，在總計近兩千個頻率同步設備中，支持北斗授時系統(tǒng)的已有幾十個；總計近兩千個時間同步設備中，支持北斗授時系統(tǒng)的近千個；在總計近百萬個無線通信基站設備中，支持北斗授時系統(tǒng)的約數(shù)百個。與GPS授時相比，其所占份額還較小。
與北斗授時系統(tǒng)有關(guān)的標準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國內(nèi)通信標準中，均規(guī)定了與北斗授時系統(tǒng)有關(guān)的技術(shù)內(nèi)容，但目前仍缺少單獨的北斗授時系統(tǒng)方面的標準，與北斗授時系統(tǒng)設備相關(guān)的性能及接口要求等大多參照現(xiàn)有的同步設備標準。
3、北斗授時系統(tǒng)在通信領(lǐng)域的應用和推廣勢在必行
隨著我國自主的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在2012年底順利實現(xiàn)亞太覆蓋并正式提供服務，其對我國的政治、經(jīng)濟、戰(zhàn)略等均帶來了重大和深遠的影響。對于我國通信領(lǐng)域而言，北斗授時系統(tǒng)提高了全網(wǎng)通信的安全性，保障各種業(yè)務網(wǎng)的可靠運行。
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)北斗芯片廠家將會面臨很大沖擊，但將推動北斗相關(guān)模塊、設備廠家的發(fā)展，對整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展是有利的。
從通信領(lǐng)域中北斗授時系統(tǒng)應用需求及前景來看，北斗二代授時產(chǎn)品在應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)品相抗爭。尤其對于一些重要的通信領(lǐng)域，北斗授時系統(tǒng)的應用將全面提升網(wǎng)絡的安全性，相對于采用其他國家衛(wèi)星導航系統(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)對時頻基準信號高性能高可靠性的要求，加快推動北斗授時系統(tǒng)在通信領(lǐng)域的應用已經(jīng)勢在必行。 |
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