北斗系统为TD-SCDMA授时,成本超出GPS十倍!

本文出自:新浪博客“nevawalkman”

美国发起售台爱国者3型导弹开始,演化到GOOGLE退出中国,美国升级GPS全球定位系统导致中国电信和中国移动现网CDMA与TD-SCDMA网络GPS授时告警,相应中国政府在本次对抗中毫不示弱,继高调宣布弹道导弹中段反导试验成功,消极对待美国发起用于制裁伊朗六方会谈之后,北斗二代第三颗导航卫星也顺利进入了密集发射区间,两个大国之间一招紧似一招的对弈,让人不得不忧虑中国移动通信网络系统的安全。那么,中国政府全力推进的TD战略在大国博弈的复杂国际环境中是否真正安全呢?这就需要我们来认真研究TD产业化发展过程中中国移动的工作了。

中国移动通信系统的隐忧

CDMA2000和TD-SCDMA均源于美国高通的CDMA(码分多址)技术。该技术要求整个移动通信系统从核心网到无线侧的基站必须保证时钟的同步,而美国军方当年在设计CDMA技术的时候,就充分利用了自己手里的GPS全球定位与授时资源,为CDMA系统埋下了隐性的炸弹。一旦军事和政治环境需要,只要美国关闭敌对国的GPS信号覆盖,当地的CDMA网络将不能校准时钟,最终导致整个网络的瘫痪,不能拨打和接收电话,也不能进行上网等一切移动业务。为了突破美国人狡诈的全套,中国在发展自己的TD-SCDMA技术标准之前,就已经充分考虑到“授人以柄”的巨大隐患,着手研究GPS授时的替代技术研究。目前中国移动所采取的TD-SCDMA系统GPS替代方案就已经解决了这个关键的授时问题,从而保证了中国政府在与美国的博弈中不会受到美国牛仔的讹诈。该GPS替代方案彻底保证了TD-SCDMA网络运行的“自主性”,也在一定程度上昭示了产业界对TD-SCDMA全面施行国产化的决心。在实际应用中,GPS其实还暴露出天线施工困难、使用条件较苛刻、灵敏度较差、故障率较高等问题,给TD-SCDMA网络的建设和维护带来诸多不便。

中国移动TD-SCDMA目前所采用的替代GPS的新技术,一方面通过有线传输网络传送精确时间同步信号;另一方面利用我国自主发射的北斗卫星作为时间信号源,使用北斗卫星与GPS卫星双模授时,并互为主备用。目前的TD-SCDMA基站除了支持GPS时钟提取以外,也支持国内的北斗系统,并在传输网络时钟提取上依据IEEE1588标准,能够提供一个全面的地面时钟系统来替代GPS解决方案。最终从时间信号的来源和传输两个方面相结合,彻底摆脱对GPS的依赖。在该时间同步技术方案基本确定后,传输设备合作厂家均已同步完成产品开发。并已在实验室环境下进行了测试。结果显示,时间精度和频率稳定度均满足TD-SCDMA系统的授时指标要求。同时,基于北斗卫星的授时方案也已在研究院实验室完成测试,并显示具有和GPS系统相同等级的授时精度,可满足TD-SCDMA同步要求。

在现网工程应用中,中国移动浙江分公司(下简“浙江移动”)已完成分组化移动回传网的IEEE1588v2(以下简称1588v2)方案部署,并成功将TD-SCDMA业务迁移至该网络,从而实现全球首张1588v2商用试验网络的部署。浙江移动的网络采用了华为设备,此前中兴、大唐移动、普天等TD-SCDMA设备商均有透露已采用新型授时方案,绕开了美国GPS全球定位系统。从2008年3月开始,中国移动携手多家TD系统厂商启动了“TD-SCDMA系统GPS替代方案”等一系列TD-SCDMA技术工作。

中国TD网络摆脱美国GPS

在3G三大标准中,CDMA2000和TD-SCDMA均是基站同步系统,TD-SCDMA需要在基站内置GPS实现基站间同步。基站工作的切换、漫游等都需要精确的时间控制,因此同步问题对于移动通信的重要性不言而喻。

我国的CDMA网络,曾经因为美国GPS未授时,出现过瘫痪事件。在此前很长时间里,由于缺乏先进的网络同步技术,TD-SCDMA基站普遍采用GPS同步,这一依赖自从TD二期设备以来已经有所改观,各厂商普遍推出了支持GPS、北斗及传输提取时钟等多种同步方式。

浙江移动5月部署1588v2

中国移动从2008年初开始携手华为探讨采用1588v2替代GPS时钟传送技术,为其网络向LTE演进奠定基础。1588v2是由IEEE(美国电气工程师协会)制定的时钟标准,定义了分组网络实现时间与频率同步的技术。在TD-SCDMA制式下,及移动网络向 LTE演进后,时间同步成为提升无线频谱效率的必备条件。现有的两种时间同步技术中,1588v2时钟同步技术有效解决了GPS时钟投入成本大和安装困难的问题,是移动网络向LTE演进的基础。

2009年3月,中国移动组织多城市多厂家启动移动回传网IP化测试,浙江移动率先采用近2000套华为PTN设备构建其移动回传网,是目前全球最大的分组化移动回传网。2009年5月,浙江移动基于此分组化移动回传网完成了1588v2试商用部署。

北斗授时:成本超出GPS十倍

北斗系统与美国GPS都是具有国家战略意义的卫星导航系统,前者具备完全自主知识产权,而后者知识产权归美国军方所有。美国GPS经营多年,产业链相当成熟,其最大优势便在于成本。北斗授时方案造价成本相当高昂,单向授时10000元左右;而GPS则较低,仅为800元左右。两者在现有基站均有专门的插槽,可在现有基站保持正常工作状态下实现热插拔工作。

目前,在时间精度、模块造价成本等方面北斗一代相比GPS还存在差距,但是随着北斗二代建设步伐的加速及北斗产业能力的提高,北斗卫星通信系统的优势将逐步显现。

上述两类时间同步方案,中国移动近期组织对进行了多处现网试点,进一步在实际网络环境下进行研究和验证。同时,结合传输网络的整体演进,研究GPS替代方案的引入实施策略。

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