聚焦丨京雄高精度北斗地基授時(shí)系統(tǒng)試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)完成

2021年6月中旬，中國(guó)聯(lián)通聯(lián)合中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院、上海交通大學(xué)完成京雄高精度北斗地基授時(shí)系統(tǒng)試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)。本項(xiàng)目由中國(guó)聯(lián)通集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)部牽頭組織，由中國(guó)聯(lián)通研究院5G﹢北斗核心技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)系統(tǒng)方案的整體設(shè)計(jì)及測(cè)試驗(yàn)證，在中國(guó)聯(lián)通北京、河北分公司的大力配合下完成。

5G網(wǎng)絡(luò)的三大應(yīng)用場(chǎng)景“增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、海量機(jī)器類通信、超高可靠低時(shí)延”為我們帶來(lái)了全新的應(yīng)用機(jī)遇，無(wú)人駕駛、無(wú)人物流、智能機(jī)器人等基于5G的垂直行業(yè)應(yīng)用層出不窮。這些應(yīng)用也對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的超高精度時(shí)間同步提出了更高指標(biāo)的要求。5G超高精度時(shí)間同步網(wǎng)建成后，不僅可以為5G網(wǎng)絡(luò)商用部署提供了強(qiáng)大的基礎(chǔ)支撐，同時(shí)可以為有高精度授時(shí)、導(dǎo)航和定位需求的行業(yè)級(jí)應(yīng)用和消費(fèi)級(jí)應(yīng)用提供強(qiáng)有力的保障，除大大提升用戶感知外，還可增強(qiáng)5G用戶黏性。

此前，在運(yùn)營(yíng)商5G時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面，中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CCSA）發(fā)布了《5G同步組網(wǎng)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)白皮書》。白皮書中提到，由于5G基站的部署場(chǎng)景復(fù)雜，某些區(qū)域存在“收星困難”問(wèn)題，同時(shí)，衛(wèi)星授時(shí)的投資成本較高。另外，隨著國(guó)際形勢(shì)的變化，僅僅依靠衛(wèi)星授時(shí)存在一定的安全隱患，因此形成衛(wèi)星授時(shí)與地面鏈路天地互備的方式已是大勢(shì)所趨。

5G基站在承載基本業(yè)務(wù)時(shí)，其空口間對(duì)于時(shí)間同步的指標(biāo)要求為3us，協(xié)同業(yè)務(wù)的指標(biāo)要求為260ns，定位業(yè)務(wù)的指標(biāo)要求甚至為10ns。傳統(tǒng)的基站時(shí)間同步方案主要為直掛衛(wèi)星天饋線，接收GNSS（GPS/北斗）衛(wèi)星信號(hào)，但由于天饋線部署難度較大，經(jīng)常會(huì)有產(chǎn)權(quán)糾紛或者施工困難等諸多問(wèn)題，并且成本也居高不下。

近些年，三大運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)逐步采用IEEE 1588v2技術(shù)，通過(guò)地面鏈路逐點(diǎn)傳遞至基站，目前可以完全滿足基站基本業(yè)務(wù)承載所需的高精度時(shí)間同步需求。在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中引入精度遠(yuǎn)高于1588v2時(shí)間服務(wù)器設(shè)備（輸出精度±100ns）的基于北斗地基授時(shí)系統(tǒng)（輸出精度在百ps量級(jí)）作為基準(zhǔn)參考后，除提升5G網(wǎng)絡(luò)自身的時(shí)間同步精度外，還可以實(shí)現(xiàn)高可靠性、天地互備的基站時(shí)間同步授時(shí)方式。由于北斗地基授時(shí)系統(tǒng)由國(guó)家負(fù)責(zé)統(tǒng)籌建設(shè)，因此可以節(jié)省運(yùn)營(yíng)商的建設(shè)投資以及后續(xù)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。

高精度授時(shí)、定位和導(dǎo)航是建設(shè)智慧數(shù)字城市的基礎(chǔ)。因此，中國(guó)聯(lián)通聯(lián)合中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院等單位，開(kāi)展了京雄高精度北斗地基授時(shí)系統(tǒng)試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)，將中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的UTC時(shí)間通過(guò)光纖授時(shí)系統(tǒng)傳送至雄安，用于民用科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，助力雄安智慧數(shù)字城市建設(shè)。京雄地基授時(shí)系統(tǒng)輸出的高精度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間、頻率信號(hào)，同時(shí)可以作為沿線本地網(wǎng)的同步參考源，為聯(lián)通的4G、5G基站服務(wù)。

圖.京雄高精度地基授時(shí)系統(tǒng)線路圖。（圖源丨人民郵電報(bào)）

北斗地基授時(shí)系統(tǒng)利用通信光纖作為傳輸媒介，傳遞時(shí)間、微波頻率和光學(xué)頻率等多種時(shí)間頻率信號(hào)，具有抗干擾能力強(qiáng)、噪聲低、損耗小、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，是目前精度最高的基于地面鏈路的時(shí)間頻率傳遞手段，在實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)傳送后，精度仍然保證在10ns以內(nèi)。本次京雄試點(diǎn)系統(tǒng)依托上海交通大學(xué)的研究成果，試點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)備均由上海交通大學(xué)區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供。

京雄高精度北斗地基授時(shí)系統(tǒng)項(xiàng)目選取了北京復(fù)外到雄安鏈路中的5個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行環(huán)回測(cè)試，總傳輸距離為375.4公里，時(shí)間精度的測(cè)試結(jié)果達(dá)到亞納秒級(jí)的350ps，除了可以為通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步網(wǎng)提供超越衛(wèi)星精度的基準(zhǔn)參考外，還能滿足5G協(xié)同業(yè)務(wù)超高精度同步需求，同時(shí)賦能垂直行業(yè)應(yīng)用。

在國(guó)家戰(zhàn)略層面，國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目“高精度地基授時(shí)系統(tǒng)”將于2021年下半年開(kāi)工建設(shè)。該項(xiàng)目主要建設(shè)任務(wù)之一是建設(shè)覆蓋全國(guó)的超高精度光纖授時(shí)網(wǎng)絡(luò)，擺脫對(duì)于GPS的過(guò)度依賴，確保國(guó)家信息安全與戰(zhàn)略安全。

中國(guó)聯(lián)通與中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心于2020年11月30日簽署了成立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方也已通過(guò)衛(wèi)星共視技術(shù)，將國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間UTC（NTSC）從位于西安的國(guó)家授時(shí)中心接引至河北省張家口市崇禮區(qū)，并通過(guò)中國(guó)聯(lián)通地面光纖網(wǎng)絡(luò)傳遞至冬奧會(huì)主要場(chǎng)館，助力2022年北京冬奧會(huì)成功舉行。

文章作者：張賀 劉欣 劉雅承

文章內(nèi)容來(lái)源：人民郵電報(bào)