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北斗、GPS、CDMA授時系統的闡述

時間:2019-04-29發布者:泰福特瀏覽次數:1333次

  衛星時鐘首先被注入能夠提供同步分配的網絡元件中,時統設備可用于搜索傳輸網絡元素,或帶時間自控的BITS設備或其他時間服務器設備。首先,每個設備通過PTN和其他傳輸網絡接收和分配時鐘到全網工作站;為了便于描述,我們分別將其定義為威利時間服務方案和PTN網絡通信方案。

依托地面設備的授時方式對高精度時間同步的需求主要來自CDMA新基站和TD-SCDMA基站,現有的解決方案是在每個基站設備上安裝GPS接收裝置,然而,使用GPS最大的問題是安全性,老美從未對GPS智能數字的質量和使用壽命作出任何承諾和保證,別的國家在使用時就怕它在特定區域嚴格處理和降低GPS信號。

這就導致使用GPS后面臨的最嚴重的安全隱患,另一方面,由于GPS接收機自身干擾技術、安裝地理環境、電力干擾以及人為操作等因素的影響,GPS接收機也存在劣化的可能性。目前,監測GPS劣化的手段不多,這也是影響網絡精準授時質量的潛在問題。

因此,當GPS不可用時,有必要考慮后備技術手段;以GPS的安全為目標。目前,提供高精度的時間同步代替GPS授時有兩種方式:采用我國自主開發的北斗衛星時間服務系統,或通過地面CDMA基站網絡提供高精度的時間傳輸,以保證CDMA網絡和TD-SCDMA網絡的安全性和可擴展性;針對現有網絡CDMA和TD-SCDMA基站安裝北斗接收機的情況,完全可以用北斗代替GPS,北斗接收機和基站可采用以下兩種對接方式。

cdma授時系統組建圖

一種是在基站用北斗衛星接收模塊替換GPS接收模塊,這意味著設備供應商應直接在基站提供的設備中推廣北斗定時功能和模組。基站內還可同時安裝GPS接收機和北斗接收機,例如,在正常情況下,可以設置一個流域在GPS下工作,在GPS異常時自動切換到北斗,從而在非常時期內實現自動切換備份的目的,同時擺脫GPS的安全局限性。

對于僅支持GPS授時的老基站,有一種相對簡單的射頻模塊替換方法。僅更換天線和無線電線路電平可以解決;因此,北斗系統+GPS算法的授時性能仍在運行中。模式很可能仍然存在安全隱患。為了更換該翻轉模塊,需要對規格、尺寸、接口、協議、天線、饋線等進行標準化。另外,用北斗代替GPS的方案必須支持IPPS+TOD的標準外部時間同步接口,使用北斗接收機的1ppS+TOD時間提取接口為基站設備提供定時功能,對于北斗接收機而言,GPS芯片和算法已不再有效。GPS完全被替代,所以就不必擔心GPS授時所存在的安全隱患。  

北斗、GPS授時系統組建圖

目前,該方案已實現了與所有TD-SCDMA全站的對接測試,滿足相關性能要求,缺點是基站必須支持標準的外部時間接口1pps+tod;經過長期側測試,北斗授時能夠提供小于100ns的長期穩定的時間精度,全網授時完全能夠滿足高標準的精度要求;同時,隨著北斗衛星的全球組網的完成,北斗衛星將在保持其高精度定時功能的同時,大大提高其定位和導航的能力。目前制約北斗應用的主要原因是相關產業鏈不夠成熟。未來會有很多周邊的產品可以提供滿足授時所需要求的模塊,北斗授時的應用已經覆蓋各個行業包括:醫療、金融、電力、自動化、國防、通訊等領域,越來越多的時統需求利用北斗系統或CDMA授時技術來傳遞時間保證內部系統的精準運轉。

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