網絡授時應用項目主要成果,北京市實驗室研究成果

Time: 2019-12-09  admin    

        人類社會的一切活動與時間密不可分,無論是生產生活、金融貿易、科學研究,還是軍事國防都需要準確可靠的授時。在信息化時代,計算機、手機等各種智能設備離不開授時服務;通信、電力、交通、金融等各行各業的運行效率和質量依賴於精確的時間保障;智慧城市的發展離不開物聯網、雲計算、大數據的融合應用,信息系統綜合集成、數據共享和追溯分析、室內位置服務、下一代音視頻服務等都需要精確時間。

我國電信網絡基礎設施的整體規模和網絡質量已居於世界前列。隨着我國的5G、物聯網、工業互聯網等網絡的建設與發展,將進一步增強我國電信網絡接入能力,擴展網絡覆蓋範圍。

        基於電信網絡的精確授時是一種新穎的時間服務方式,具有無盲區、抗干擾、適應性強等特點,可廣泛滿足信息化、網絡化時代的授時服務需求。網絡授時是對北斗授時的最有效擴展,能有效工作於樓內、隧道、地下設施等環境中,抵禦干擾或攻擊,還能避免衛星授時系統存在覆蓋盲區的局限性和「單點故障」風險。

        面向上述社會化授時應用的需求,進行了電信網絡授時示範項目的研究,包括電信網絡授時服務平台、授時基站、用時模組與應用的研究與開發,以驗證電信網絡授時系統與授時服務架構方案的有效性與合理性。 

        為此,依託電信網絡授時示範項目,開展了如下內容:

        1)電信網絡授時服務平台。主要研究電信網絡授時服務架構與授時方法,構建電信網絡授時服務平台以及進行電信網絡授時服務平台性能驗證

        2)授時基站。研發網絡授時基站和授時網關

        3)授時應用。研發用時模組與用時終端

        4)搭建電信網絡授時演示環境。

        項目主要成果如下:

        1)提出了網絡授時服務架構、軟件定義的網絡授時方法,構建完成了網絡授時服務平台,並進行了網絡授時系統的性能驗證。通過中國信息通信研究院測試檢驗,網絡授時服務平台時間偏差優於40ns(36小時連續測試,跟蹤衛星授時)以及優於100ns(12小時連續測試,斷開衛星授時)。

        2)提出了無線空口授時網絡架構和無線空口授時方法,用以實現可分離式、服務化、高精度無線空口授時,基於該方法設計開發了授時基站,授時基站除支持一般移動通信協議外,還支持提出的空口授時流程;搭建了基於SDR的實驗授時基站;提出了一種基於機器學習支持向量機的提高授時系統授時精度和頻率同步性能的方法,通過SVM方法預測往返的路徑時延來提高授時精度。

        3)設計與實現了授時網關,經由授時基站來獲取授時服務平台的標準時間,並通過WiFi、藍牙和ZigBee等無線接入方式,將標準時間發送給用時終端;開發了智能藥盒、智能電飯煲、輝光鍾等用時終端模組。

        4)基於網絡授時服務平台、授時基站和網關、用時終端模組的相關研發,搭建完成了一個網絡授時系統演示環境。

申請國際發明專利1項,國內發明專利6項,發表學術論文1篇。

        依託電信建設國家授時設施的優勢,其覆蓋範圍與電信網相同,徹底解決北斗授時有盲區的缺陷;從技術指標上,授時準確度明顯優於以長波(精度μs量級)、短波(精度ms量級)和低頻時碼(準確度 ms量級)為代表的地基無線電授時指標,滿足99%用戶的需求;從經濟上將有效減少一次性設施投資,更重要的是大幅度降低建成後的運行維護成本;依託電信網授時是我國獨立提出的創新技術方案,具有自主知識產權;依託電信授時建成後,將成為北斗授時的最佳補充和備份。通過建設電信網授時基礎設施,開展普惠的授時公益服務,將產生良好的經濟效益和社會效益。

        北京郵電大學先進信息網絡bbin宝盈集团未來將深入研究網絡授時服務平台、授時基站以及用時終端的關鍵技術,並自主研發高精度網絡授時組件。突破高精度網絡授時的技術瓶頸,探索網絡授時服務模式,推進網絡授時應用。


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