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北斗授时在5G网络的应用

发布时间:2021-08-13 10:17

随着近年来5G网络大规模建设和普及,从国家政府到运营商层面都非常重视5G的发展,都在如火如荼的进行着相关试验和产业推进。5G作为国家和社会至关重要的高速、高效的基础信息网络,其自主性和安全性不言而喻。但由于历史及其它原因,几乎都是采用国外GPS系统来进行授时同步。其安全和可靠性是存在较大的风险和不确定性的,采用北斗系统或者北斗/GPS双模替代单一GPS系统,需要尽早提上日程并付诸实施。


一、5G时钟同步要求

5G网络的时间同步常规要求仍为±1.5µs,这和4G没有太大变化。但随着网络技术发展和特殊应用场景应用需要,也提出了更高一个数量级的±100ns的要求。5G网络对时间同步具体要求如下:

5G系统基本同步需求是所有时分复用(TDD)制式无线通信系统的共性要求,主要是为避免上下行时隙干扰,从而需对基站空口时间偏差进行严格限定。对于4G TDD系统,采用固定子载波间隔15kHz,保护周期GP(Guard Period)配置单符号,在一定覆盖范围内,其要求基站间时间偏差应小于3μs。5G系统均采用TDD制式,其具有子载波间隔可灵活扩展的特点,通过在GP中灵活配置多个符号的方式,使得基站间时间偏差要求仍为小于3μs,与4G TDD一致。

5G系统站间协同增强主要包括多天线MIMO、多点协调、载波聚合等,为确保协同有效,来自不同协同点信号的时间差不能超过循环前缀CP ( Cyclic Prefix),从而对协同点之间的时间偏差提出了100ns量级甚至更高的苛刻时间同步要求。

在5G网络支撑的多种新业务中,典型的是基站定位服务。随着高精度定位服务需求爆炸式增长,作为定位服务提供的重要手段,基于5G系统基站定位极具潜力。一般来说,定位精度与时间同步精度直接相关,例如要实现3m的定位精度,要求基站间的空口信号同步偏差为±10ns。


二、 北斗系统性能指标

北斗卫星导航系统(英文名称:B阿eiDouNavigation Satellite System,简称BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统,也是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统(BDS)和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO,是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。2020年7月31日,北斗三号全球卫星导航系统正式开通,在轨工作卫星共55颗,标志着北斗“三步走”发展战略圆满完成,北斗迈进全球服务新时代。

北斗系统时间基准(北斗时),溯源于协调世界时,采用国际单位制(SI)秒为基本单位连续累计,不闰秒,起始历元为2006年1月1日协调世界时(UTC)00时00分00秒。北斗时通过中国科学院国家授时中心保持的UTC,即UTC(NTSC)与国际UTC建立联系,与UTC的偏差保持在50纳秒以内(模1秒),北斗时与UTC之间的跳秒信息在导航电文中发播。北斗系统采用北斗坐标系(BDCS),坐标系定义符合国际地球自转服务组织(IERS)规范,采用2000中国大地坐标系(CGCS2000)的参考椭球参数,对准于最新的国际地球参考框架(ITRF),每年更新一次。


经试验,可以发现北斗系统和GPS系统都可以实现基站授时同步,并且在使用北斗授时后,与周边站点的切换正常,路测指标正常,各项网络指标均保持稳定。北斗完全可以满足基站同步需求,因此建议将5G基站的同步都统一改为北斗卫星导航系统/全球定位系统 北斗卫星导航系统主用。


标签:北斗授时时间同步北斗授时系统同步授时

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