北斗時間同步時鐘應用現狀及發展

目前我國通信網中大量使用GPS授時接收機進行同步授時，其安全性是長期困擾網絡規劃建設的重大問題。在北斗衛星導航系統日漸完善和市場逐步建立的情況下，適時推廣部署應用北斗時間同步時鐘以提高網絡安全的需求越來越迫切。

1、北斗衛星導航系統發展情況

回顧北斗系統的發展經歷，從2000年10月—2007年2月，共發射了4顆試驗衛星，完成了北斗衛星導航試驗系統（簡稱北斗一號）的部署和試驗。從2007年4月—2012年底，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，中國衛星導航系統管理辦公室公布了北斗衛星導航系統公開服務信號B1I頻點的空間信號接口控制文件（ICD），該文件的發布標志著北斗衛星導航系統正式向亞太地區提供商用服務。

2013年12月27日，在北斗系統全面商用一周年之際，進一步發布了ICD公開服務信號（2.0版）并公開服務性能規范（1.0版）。北斗系統ICD文件的發布，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，有效地推動了北斗產業的發展。

2、北斗系統與其他衛星導航系統的比較

從各系統衛星發射情況來看，自2010—2012年底，北斗系統剛完成區域組網，已邁入密集發射期，在后續幾年仍將維持較高的發射頻率，以實現全球覆蓋；GPS系統處于平穩期，每年的發射數量較少；GLONASS系統剛進入平穩期，每年的發射數量將逐漸減少；Galileo系統仍處于試驗組網階段，今后若干年可能會迎來密集發射期。

各種衛星導航系統的部署和運行情況，由于Galileo目前仍未正式投入運行，因此未在表格中列出。從衛星導航系統的覆蓋、位置精度因子、衛星壽命等對比情況來看，GPS系統仍是全球最主流的衛星導航系統。需要特別注意的是，正在研制和部署的第五代GPSBlockIII系統，其導航精度、服務方式等比現有GPS系統均有較大提升，未來北斗系統的全球化推進還將面臨更多的挑戰。

總體來看，北斗衛星導航系統的部署雖然起步較晚，但其發展非常迅速。在民用方面，北斗衛星導航系統不僅可以提供其他衛星導航系統所有類型的開放式無源服務，而且還可以提供需授權的短報文服務和雙向有源定位導航/授時服務；而雙向有源定位導航/授時服務可以獲得更高精度的定位/授時性能；有源定位導航精度可達10m，有源授時精度可達20ns。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，除性能外，應用安全性是其最大的優勢。

3、北斗時間同步時鐘應用現狀

根據衛星授時的不同應用場景，下面分別從頻率同步和時間同步兩個方面給出衛星授時的總體應用規模以及北斗授時的應用情況。

（1）頻率同步

我國電信網中的頻率同步網是一個由多個基準時鐘控制的網絡，各基準時鐘之間以準同步運行，每個基準時鐘控制的同步網內同步方法采用等級主從同步，即我國同步網采用的是混合同步方式。我國從20世紀90年代中期開始建設頻率同步網，一級基準時鐘的數量已增加到約200個。目前，國內三大電信運營商的頻率同步網原則上按照省、自治區和直轄市來劃分，在每個省、自治區和直轄市設置2個一級基準時鐘。一級基準時鐘分為含有銫原子鐘的全國基準時鐘（PRC）和以衛星導航系統為源頭的區域基準時鐘（LPR）兩種。

在我國的頻率同步網中，所有的一級基準時鐘設備、部分二級/三級/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2000個，絕大部分為GPS接收機，北斗授時接收機數量僅有幾十個。

（2）時間同步

隨著通信網中各種業務對時間同步提出的新要求，以及時間同步技術的不斷發展，通信網計費、網絡管理系統、七號信令網、網間結算、IP網絡新業務、物聯網等均對時間同步提出了要求，尤其是3G/4G網絡，提出了μs級的高精度時間同步需求。

早在2004年，我國各電信運營商已建設了獨立的普通精度時間同步網，覆蓋了骨干網及部分發達地區，開始提供ms級的時間同步服務，但無法提供高精度時間服務。對于普通精度時間同步網，各運營商建設的時間同步設備數量近千個，均配置了衛星授時接收機以溯源至UTC，絕大部分為GPS接收機，北斗授時接收機數量極少。2008—2010年，中國移動開展了高精度時間同步傳送技術的實驗室測試及小規?，F網試驗。到2013年，高精度時間同步網的網絡規模已覆蓋31個省會城市及300多個地級城市，每個城市設置主備兩臺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BeiDou/GPS雙模衛星授時接收機以溯源至UTC。

在移動通信網中，三大運營商的2G/3G/4G基站高精度時間同步需求主要解決手段仍是采用衛星授時接收機。截至2014年底，CDMA基站中的GPS模塊已超過30萬個，其中北斗授時接收機約數百個；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50萬個，有少量采用BeiDou/GPS雙模授時接收機或模塊；4G移動基站的衛星授時模塊超過70萬個，其中以GPS模塊為主，部分采用BeiDou/GPS雙模授時接收機或模塊。

總體來看，經過多年的發展，北斗衛星系統推廣應用已經具備了基本的技術條件。然而，由于北斗系統屬于后來者，一方面，面臨以GPS為主的原有衛星導航系統的激烈競爭；另一方面，自身的產業鏈完善和成熟需要漫長的過程。因此，目前北斗授時在通信領域的應用規模仍然比較小，其市場應用需要大力培育和推廣。

4、北斗時間同步時鐘的必要性

（1）北斗授時是通信網絡安全組網的根本保證

在同步網方面，我國的頻率同步網采用的是多基準混合同步方式，即全網部署多個一級基準時鐘設備，并且需配置高性能的衛星授時接收機，以保證全網的定時性能。我國的時間同步網則采用分布式組網方式，即在每個時間同步設備上均需配置高性能的衛星授時接收機，以保證全網的時間精度。在移動通信網絡方面，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，影響無線業務的接續質量。在通信網絡中使用北斗衛星授時接收機/模塊，將根本解決因大量使用非自主衛星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。

（2）北斗時間同步時鐘性能滿足需求

基于BeiDou/GPS雙模的授時設備最早在2003年進入通信領域，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。根據近十年的多次測試情況，可以看出北斗設備在正常情況下能滿足通信網中對頻率同步和時間同步的要求，尤其是2008年以后生產的北斗設備其性能普遍達到了GPS衛星接收機設備的水平，完全可以滿足通信網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，之前在通信領域使用的授時設備主要是基于北斗一號研發的產品，北斗二代的產品最近兩年剛開始進行測試和應用。圖1給出了某廠家北斗二代/GPS雙?？ǖ臏y試結果，其中采用北斗二代模式授時的平均準確度約為2.5E-13，采用GPS模式授時的平均準確度約為2.9E-13。根據測試結果，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。北斗二代授時設備的性能已能滿足通信領域中的應用要求。

（3）北斗時間同步時鐘發展空間巨大

在通信領域中，北斗時間同步時鐘在頻率同步網、時間同步網、無線通信網內開展了應用。其中，在總計近2000個頻率同步設備中，支持北斗授時的已有幾十個；在總計近2000個時間同步設備中，支持北斗授時的近千個；在總計超過170萬個的無線通信基站設備中，支持北斗授時的約數百個。需要說明的是，目前所有支持北斗授時的衛星模塊，均采用BeiDou/GPS雙模的方式。因此，總體上，與GPS授時相比，北斗授時所占份額還非常小，其在通信領域的推廣應用具有巨大空間。

5、北斗時間同步系統推廣建議

從各方面來看，北斗系統完全可以滿足國內通信網對時頻基準信號高性能高可靠性的要求，加快推動北斗授時在通信領域的應用已經勢在必行。北斗授時在通信領域的應用推廣建議如下：

（1）加快通信網北斗授時相關標準的制訂工作，包括設備功能要求、性能要求、接口要求、管理要求、測試方法等。

（2）大力支持國內廠家北斗二代芯片的研發和應用，推動北斗芯片、模塊、設備的協調發展，促進整個北斗授時產業鏈的良性循環。

（3）鼓勵北斗二代單?？ǖ难邪l和應用，擺脫北斗衛星授時應用需要依賴GPS的觀念。

（4）考慮到衛星授時在無線基站中占據極大的應用份額，建議采取必要的措施，促進北斗授時相關設備的研制，適時開展北斗授時在無線基站中的應用示范，推動北斗授時在無線基站系統中的規模應用。

（5）制定北斗授時應用政策，在某些重要場景強制要求采用北斗授時。比如，要求網絡端衛星授時設備必須支持北斗，包括要求頻率同步網一級基準時鐘必須配置北斗授時接收機作為定時源頭之一、要求時間同步設備必須配置北斗授時接收機作為時間源頭之一、要求移動基站必須從北斗授時接收機獲取頻率和時間參考源等。

6、北斗時間同步時鐘匯總

7、北斗時間同步系統廠家

西安同步電子科技有限公司專業從事北斗時間同步系統產品的研發生產和銷售，公司成立近10年，注冊資本1000萬元，通過ISO9001認證，北斗時間同步系統應用廣泛，在上百個大型項目得到應用，為我國北斗授時推廣做出應有的貢獻。

北斗授時作為北斗衛星導航系統的重要應用領域之一，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的發展至關重要。北斗授時推廣應用將有助于消除我國通信網在同步授時方面的安全隱患，對于我國通信網的安全運行具有重大意義。

8、北斗衛星時鐘價格

北斗衛星時鐘價格相比于gps衛星時鐘價格要稍微貴點，主要是因為我國北斗授時芯片較貴，導致整體價格偏貴，目前北斗衛星時鐘價格比gps衛星時鐘價格貴1000元左右，有逐年縮小的趨勢，目前一般價格在5000-30000元之間，主要根據內部時鐘源的區別，輸出時鐘信號的區別，授時精度等不同，價格會有所不同，建議用戶不能只聽價格，最好讓技術人員多和廠家溝通一下，了解清楚每個功能和技術指標，看是否滿足自身需求，當然工業產品的性價比是必須考慮的，歡迎新老用戶來我公司對比價格，對比產品。