中國聯(lián)通高精度時間同步及定位技術(shù)應(yīng)用白皮書

版權(quán)聲明 (二)中國聯(lián)通高精度同步網(wǎng)SDN管控目標(biāo)架構(gòu) 17(三)同步網(wǎng)SDN統(tǒng)一管控平臺整體架構(gòu)設(shè)計 19(四)同步網(wǎng)SDN統(tǒng)一管控平臺功能研發(fā)和應(yīng)用 20 (一)背景 24(二)基于聯(lián)通創(chuàng)新機制的1588v2時頻同步芯片研究 25(三)芯片應(yīng)用情況 29 (一)中國聯(lián)通CORS高精度定位網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)程 29-4-(二)CORS系統(tǒng)架構(gòu) 30(三)CORS平臺架構(gòu)設(shè)計 32(四)CORS高精度定位及5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)合方案 35(五)CORS網(wǎng)絡(luò)高精度定位應(yīng)用 36 (一)5G+TSN技術(shù)及應(yīng)用 38(二)量子時間同步技術(shù)及應(yīng)用 47車聯(lián)網(wǎng)同步技術(shù)及應(yīng)用 50 -1-備提供同步控制信號，使它們的頻率工作在共同速率(或頻率)上，PRC/LPR為基準(zhǔn)鐘的、頻率準(zhǔn)確度達(dá)1X10-11的同步網(wǎng)絡(luò)，向所有技術(shù)的不斷發(fā)展，頻率傳遞方式已經(jīng)由傳統(tǒng)的PDH、SDH、WDM向IPRAN和OTN/WDM混合承載進(jìn)行演進(jìn)。間同步二者緊密相關(guān)，需要同時考慮網(wǎng)絡(luò)對傳遞時(間)頻(率)同步的要求，中國聯(lián)通早在2014年就提出了1588v2同步狀態(tài)傳遞機制的自主創(chuàng)新理念并于2015年獲得專利授權(quán)，2018年分別被寫入CCSA和ITU-TG.8275.1中，成為正式的行業(yè)和國際標(biāo)準(zhǔn)。同體技術(shù)解決方案，避免了由于傳遞高精度時間同步而提高對IPRAN-2-設(shè)備自身的時鐘要求，降低了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本；并通過同步網(wǎng)SDN整個同步網(wǎng)絡(luò)的管控能力和價值。和支持國家北斗戰(zhàn)略的實施落地。在采用接收北斗信號建設(shè)運營5G營商高精度時間網(wǎng)絡(luò)的深度融合，協(xié)同支撐5G網(wǎng)絡(luò)和多業(yè)務(wù)應(yīng)用，通過技術(shù)發(fā)展和業(yè)務(wù)應(yīng)用雙輪驅(qū)動“5G+北斗”的應(yīng)用拓展。隨著“5G+北斗”應(yīng)用的不斷推進(jìn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等對網(wǎng)3--- (一)高精度時間同步需求令網(wǎng)、電信管理網(wǎng)是通信網(wǎng)的三大基礎(chǔ)支撐網(wǎng)，中國聯(lián)通早期的數(shù)字同步網(wǎng)主要提供滿足TDM網(wǎng)絡(luò)和2G/3G/LTE-FDD基站業(yè)務(wù)功能需求的標(biāo)準(zhǔn)頻率同步信號為主。頻率同步的本質(zhì)設(shè)備時鐘振蕩頻率的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)的三大應(yīng)用場景“eMBB增強移動寬帶、mMTC海量機器類通信、uRLLC超高可靠低時延”提分采用時間同步路徑判決與頻率層同步質(zhì)量緊密結(jié)合的方式可以始同步傳遞精度。5G高精度時間同步需求主要體現(xiàn)在基本業(yè)務(wù)、協(xié)同業(yè)務(wù)和垂直求三個方面?；緲I(yè)務(wù)時間同步需求是所有TDD制式無線系統(tǒng)的共性基本業(yè)務(wù)時，其空口間對于時間同步精度的指標(biāo)要求為5G系統(tǒng)將廣泛使用的多點協(xié)同(CoMP)、帶內(nèi)載波聚合(CA)等協(xié)同技術(shù)，對時間同步精度的指標(biāo)要求為-4-±130nso隨著5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模建設(shè)，無人駕駛、無人物流、智能機器人等基于5G的垂直行業(yè)應(yīng)用層出不窮，這些應(yīng)用也對北斗+5G的室內(nèi)外一體的時空融合位置服務(wù)符合國家戰(zhàn)略的未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，而時間同步是定位服務(wù)的基礎(chǔ)，高精度厘米級定位業(yè)務(wù)的時間同步精度的指標(biāo)要求甚至為±10nso傳統(tǒng)的基站時間同步方案主要為直掛衛(wèi)星天饋線，接收GNSS(GPS/北斗)衛(wèi)星信號，但由于天饋線部署難度較大，經(jīng)常會有產(chǎn)運營商已經(jīng)逐步開始采用IEEE1588V2技術(shù)，通過地面承載鏈路傳時間同步授時方式。建設(shè)。5G超高精度時間同步網(wǎng)建成后，不僅可以為5G網(wǎng)絡(luò)商用部署5---會的價值服務(wù)。 (二)中國聯(lián)通時間同步網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖1中國聯(lián)通基于GNSS+1588V2技術(shù)的時間同步網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以地市為單位的本地層面網(wǎng)絡(luò)。6---參考時鐘PRC節(jié)點，每個節(jié)點配置一主一備兩套銫原子鐘。省一主一備分別設(shè)置兩套區(qū)域基準(zhǔn)時鐘LPR。中國聯(lián)通頻率同步網(wǎng)建設(shè)之初，主要采用SDH/MSTP系統(tǒng)物理層碼流的頻率傳遞方式。隨著IPRAN和智能城域網(wǎng)的建設(shè)，目前本地網(wǎng)層面已逐步采用同步以太(SyncE)的頻率傳遞方式。2021年啟動了骨干網(wǎng)頻率傳遞改造工程，改造完成后，將實現(xiàn)全網(wǎng)同步以太(SyncE)的頻率傳遞方式。中國聯(lián)通有兩類時間同步網(wǎng)：NTP時間同步網(wǎng)和PTP時間同步。NTP時間同步報文經(jīng)IP承載網(wǎng)絡(luò)傳遞，IP承載網(wǎng)絡(luò)并不參與NTP報文的處理，NTP時間同步可達(dá)到毫秒量級。這樣時間精度可滿足網(wǎng)管、計費、故障定位處理等方面的需要，但不能滿足LTE以-7-NTP間同步網(wǎng)建設(shè)。中國聯(lián)通NTP時間同步網(wǎng)主要為需要ms量級時間同步需求的文經(jīng)本地分組承載網(wǎng)絡(luò)傳遞，與NTP方式不同的是，分組承載網(wǎng)絡(luò)8---1588v2。中國聯(lián)通PTP高精度時間同步網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。2套PTP高精度時間同步服務(wù)器(PRTC+GM)的部署方式。下沉小型化時間同步服務(wù)器通過地面鏈路溯源至上層的本地主備用時間服務(wù)器，當(dāng)其失去BDS/GPS衛(wèi)星信號后，能過獲得來自上層的PRC級9---與承載網(wǎng)元、LTE/5G基站)需要頻率同步作為時間信號精確傳遞的獲得業(yè)界認(rèn)可的同步傳遞技術(shù)是SyncE+PTP，即，頻率層同步采用面采用北斗/GPS雙模接收，地面鏈路分別通過頻率同步網(wǎng)、時間同時間同步。(一)研究背景及價值時間同步的需求，同時也為高精度時間同步網(wǎng)帶來了新的應(yīng)用機遇。絡(luò)實際建設(shè)和運營單位，除了采用傳統(tǒng)的授時手段和主要依賴GNSS10---接傳遞時頻信號并保持全網(wǎng)時間同步的方法。GGPS等)或地面的一級時間節(jié)點獲取基準(zhǔn)時間，然后通過地面具備1588V2功能的傳輸承載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行逐跳傳遞，做到末級節(jié)點和用戶與要求。在運營商網(wǎng)絡(luò)中引入精度遠(yuǎn)高于1588V2時間服務(wù)器設(shè)備(輸ns斗地基授時系統(tǒng)(輸出精度在百ps量級)-11-北斗地基高精度授時系統(tǒng)利用通信光纖作為傳輸媒介傳遞時間、合作協(xié)議，在面向5G+北斗地基的超高精度時間同步技術(shù)研究及應(yīng)送體系。中京雄北斗地基高精度授時系統(tǒng)從北京復(fù)外到雄安共設(shè)置5個站-12-長度(km)(dB)(dB/km)141120.29G.652273200.27G.652347.8140.29G.652425.980.31G.65213---果果@1s和3.4ps@100000s如圖7和表2所示。經(jīng)過68個小時時-14-碑店、徐水、容城環(huán)回后，10MHz頻率信號68個小時的傳遞測試結(jié)果如圖8所示；經(jīng)阿倫方差計算，其頻率穩(wěn)定度為1.0x10-13@100000s，如圖9所示；不同平均時間的具體測試數(shù)據(jù)如表3所平均時間10s100s1000s10000s100000s穩(wěn)定度29ps40.8ps19ps-15-表310MHz頻率傳遞穩(wěn)定度測試結(jié)果平均時間10s100s1000s10000s100000s穩(wěn)定度1.6x10-111.1x10-112.3x10-127.9x10-134.1x10-131.0x10-13圖868個小時10MHz頻率傳遞測圖968個小時10MHz頻率傳遞穩(wěn)定度 (二)結(jié)論與分析京雄北斗地基高精度授時系統(tǒng)經(jīng)過復(fù)外、良鄉(xiāng)、高碑店、徐水、測試結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差)峰峰值為350ps，時間傳遞穩(wěn)定度為29ps@1s和3.4ps@100000s，頻率傳遞穩(wěn)定度為1.0x10-13@100000s，的預(yù)期效果。16----運營商關(guān)于地基授時建設(shè)的分工和定位。運營商主要服務(wù)民用市場，針對5G和B5G時代諸多超低時延場景，應(yīng)重點著眼于本地網(wǎng)和局基于區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的波分復(fù)用光纖授時網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也是運營商地基網(wǎng)絡(luò)建行自主研發(fā)和設(shè)計生產(chǎn)，從一開始就走國產(chǎn)化自主可控道路。所以，授時網(wǎng)絡(luò)與本地授時網(wǎng)絡(luò)的端到端拉通。三、中國聯(lián)通時間同步網(wǎng)SDN統(tǒng)一管控 (一)同步網(wǎng)統(tǒng)一管控的背景和需求目前，各廠家時間同步節(jié)點設(shè)備均由廠家各自的不具備SDN功能的網(wǎng)管系統(tǒng)管理，系統(tǒng)接口功能無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，多個系統(tǒng)便。中國聯(lián)通在面向中國聯(lián)通在面向5G+北斗的1588V2時間服務(wù)器同步節(jié)點設(shè)備部分廠家的網(wǎng)管系統(tǒng)價格較高導(dǎo)致運營商增加了CAPEX采-17-隨著5GuRLLC等協(xié)同業(yè)務(wù)更高精度時間同步的需求而帶來的更多小型化時間同步節(jié)點設(shè)備的下沉部署，每個本地網(wǎng)內(nèi)將不止一主一備兩套設(shè)備，采用SDN集中統(tǒng)一管控的需求運營運營商運維人員希望實現(xiàn)從時鐘/時間源到移動回傳網(wǎng)絡(luò)逐跳設(shè)備的端到端同步傳遞路徑及時鐘/時間同步質(zhì)量分析相等統(tǒng)一管控。的迫切需求，希望能由一個統(tǒng)一的同步網(wǎng)SDN管控平臺解決現(xiàn)有各重導(dǎo)致運維不便等諸多問題，以實現(xiàn)降低投資成本，提升運維效率。 (二)中國聯(lián)通高精度同步網(wǎng)SDN管控目標(biāo)架構(gòu)圖10中國聯(lián)通基于1588技術(shù)的時間同步網(wǎng)絡(luò)SDN管控目標(biāo)18---同步網(wǎng)管控平臺處于管控層，南向接口采用SNMP協(xié)議對接備，實現(xiàn)統(tǒng)一納管。同步網(wǎng)管控平臺、智能城域網(wǎng)/IPRAN管控系統(tǒng)、OTN/WDM用Restconf協(xié)議+Yang模型。協(xié)同層系統(tǒng)拉通同步網(wǎng)節(jié)點設(shè)備與回傳網(wǎng)絡(luò)同步狀態(tài)傳遞機19--- (三)同步網(wǎng)SDN統(tǒng)一管控平臺整體架構(gòu)設(shè)計圖11中國聯(lián)通同步網(wǎng)SDN統(tǒng)一管控平臺整體架構(gòu)展示層：直接面向最終用戶，主要用來拓?fù)涑尸F(xiàn)、實時展示設(shè)備告警、性能動態(tài)監(jiān)視和設(shè)備管理與運維等。展示層與邏輯層之間的信息交互通過HTTP請求進(jìn)行通信。邏輯層：用來響應(yīng)展示層的用戶訪問請求，為展示層提供管理設(shè)備、監(jiān)視設(shè)備、查詢設(shè)備及消息、任務(wù)和安全等服務(wù)提供業(yè)務(wù)邏輯支撐。邏輯層與數(shù)據(jù)層之間的交互均采用管控平20---數(shù)據(jù)層：主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的基本操作，提供數(shù)據(jù)訪問的中國聯(lián)通具有自主知識產(chǎn)權(quán)的同步網(wǎng)SDN統(tǒng)一管控平臺是業(yè)界首例實現(xiàn)統(tǒng)一納管多廠商、多類型同步網(wǎng)節(jié)點設(shè)備的具備SDN功能中國聯(lián)通具有自主知識產(chǎn)權(quán)的同步網(wǎng)SDN統(tǒng)一管控平臺是業(yè)界首例實現(xiàn)統(tǒng)一納管多廠商、多類型同步網(wǎng)節(jié)點設(shè)備的具備SDN功能南向接口直接對接網(wǎng)元節(jié)點設(shè)備，快速的故障定位和查詢等功能。平臺主要功能如圖12~圖14所示。同步網(wǎng)SDN統(tǒng)一管控平臺-21--22-同步同步網(wǎng)SDN統(tǒng)一管控平臺通過北向接口對接上層的協(xié)同層系統(tǒng)。在協(xié)同層系統(tǒng)上可實現(xiàn)端到端的時鐘和頻率傳遞路徑可視化和同步23---目前，中國聯(lián)通同步網(wǎng)SDN統(tǒng)一管控平臺已在江蘇聯(lián)通和廣東池上，實現(xiàn)省內(nèi)多個地市1588V2高精度時間服務(wù)器同步節(jié)點設(shè)備前運行狀態(tài)正常、輸出穩(wěn)定，已向WDM/OTN、IPRAN、智能城域網(wǎng)和SDH傳送網(wǎng)等業(yè)務(wù)網(wǎng)提供PTP、1PPS+ToD、2Mbit/s、2MHz自身及4/5G無線基站的高精度頻率/時間同步需求外，全面支撐國資委、工信部等對中國聯(lián)通提出的5G+北斗融合發(fā)展戰(zhàn)略要求。-24- (一)背景的差距。G中國已經(jīng)在5G領(lǐng)域建立了領(lǐng)先地位，占據(jù)了全球基礎(chǔ)設(shè)施市場的40%。但從國家安全的角度來看，如果鍵技術(shù)領(lǐng)域，加大自主研發(fā)的力度，25---中國聯(lián)通正在積極主動參與及推動基于北斗技術(shù)相關(guān)自主可控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)的正常可靠運行離不開基于GNSS衛(wèi)星系統(tǒng)于美國的GPS系統(tǒng)，因GPS系統(tǒng)的升級擴容調(diào)整，國內(nèi)也曾出現(xiàn) (二)基于聯(lián)通創(chuàng)新機制的1588v2時頻同步芯片研究中國聯(lián)通早在2014年提出了1588V2同步狀態(tài)傳遞機制的自主創(chuàng)新理念。之后完成了專利申請及授權(quán)，自2015年相繼寫入CCSA行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及ITU-T國際標(biāo)準(zhǔn)，完成了1588v2同步狀態(tài)機制的創(chuàng)新技術(shù)布局。中國聯(lián)通1588V2同步狀態(tài)創(chuàng)新傳遞機制能夠使得高精度時間同步傳遞網(wǎng)絡(luò)以及4/5G基站任何情況下始終自動選26---同步技術(shù)等，其產(chǎn)品形式主要有原子鐘、高穩(wěn)晶振、鎖相環(huán)芯片、lEEE1588時鐘芯片以及時鐘設(shè)備等。其相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)投入大，測試GNSS接收機、原子鐘/高穩(wěn)晶振、鎖相環(huán)、時鐘緩沖器、處理器(運成，基本架構(gòu)如圖17所示：件，形成一顆SOC時鐘芯片，提高集成度，簡化通信時鐘系統(tǒng)的設(shè)-27-圖18項目自研SOC時鐘芯片架構(gòu)圖SOC集成了處理器、鎖相環(huán)等，是一個復(fù)雜的數(shù)?；旌闲酒琒OC時鐘芯片可應(yīng)用于各種通信設(shè)備，包括時鐘服務(wù)器、交換支持復(fù)雜應(yīng)用場景。該芯片創(chuàng)新設(shè)計了靈活的鎖相環(huán)架構(gòu)，由2個TDMPLL、2個PTPPLL、2個NodeTimePLL構(gòu)成，各PLL之28---ITU-T(含中國聯(lián)通提出的狀態(tài)機制)、北斗等的時鐘標(biāo)準(zhǔn))是在不斷升級演進(jìn)的，這就需要SOC芯片具備軟件升級支持新的時鐘協(xié)議和成SOC時鐘芯片，滿足5G通信各網(wǎng)元的應(yīng)用需求。采用以下的技：圖19全集成SOC時鐘芯片總體技術(shù)路線架構(gòu)示意圖29---核心技術(shù)研究從SOC芯片設(shè)計、松耦合軟件架構(gòu)、鎖相環(huán)技術(shù)證、市場推廣。 (三)芯片應(yīng)用情況該SOC時鐘芯片的開發(fā)，打破了美日對通信時鐘芯片的壟斷，部署工作，并開展下一代時頻芯片迭代優(yōu)化設(shè)計。五、基于5G+北斗的高精度定位網(wǎng)絡(luò) (一)中國聯(lián)通CORS高精度定位網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)程中國聯(lián)通于2018年啟動CORS網(wǎng)絡(luò)試點建設(shè)工作，先后完成果均實現(xiàn)40-100公里/小時動態(tài)精度水平誤差≤3cm，高程誤差≤5cm，室外厘米級服務(wù)不低于99.9%，參考站到數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)延30---時≤500ms，滿足車聯(lián)網(wǎng)、測繪等高精度定位應(yīng)用需求。2021年8月中國聯(lián)通完成CORS系統(tǒng)集中采購工作，隨后正式啟動全國CORS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作，目前已優(yōu)先開展長三角、珠三角西部地區(qū)定位基準(zhǔn)站覆蓋。圖20中國聯(lián)通CORS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)布局示意圖 (二)CORS系統(tǒng)架構(gòu)CORS系統(tǒng)是利用地面發(fā)射臺播發(fā)差分修正、完好性信息及其它信息，以提高一定范圍內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航用戶精度及其它性能的增強系統(tǒng)。CORS系統(tǒng)是基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)，將衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)、計算為用戶終端提供高精度定位的系統(tǒng)。CORS系統(tǒng)的工作方式為在一定區(qū)域甚至全球范圍內(nèi)建立若干個GNSS基準(zhǔn)站，并通過數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)將這些基準(zhǔn)站觀測數(shù)據(jù)傳輸31---圖21CORS系統(tǒng)工作模式示意圖CORSCORS系統(tǒng)主要包括以下5部分：基準(zhǔn)站網(wǎng)：基準(zhǔn)站網(wǎng)通常由若干個合理分布的GNSS基準(zhǔn)站組成，其作用是對GNSS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)跟蹤觀測。數(shù)據(jù)通信鏈：基準(zhǔn)站的GNSS數(shù)據(jù)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)處理中心：數(shù)據(jù)處理中心的主要功能是對基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)進(jìn)32----圖22CORS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)CORS定位系統(tǒng)通過建設(shè)衛(wèi)星系統(tǒng)連續(xù)運行參考站，對全系統(tǒng)衛(wèi)數(shù)據(jù)實現(xiàn)高精度定位。CORS系統(tǒng)參考站觀測數(shù)據(jù)通過中國聯(lián)通傳送承載網(wǎng)回傳至CORS系統(tǒng)定位平臺進(jìn)行定位解算。分?jǐn)?shù)據(jù)供用戶使用。數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)：差分?jǐn)?shù)據(jù)播發(fā)的主要方式是因特網(wǎng)和移動網(wǎng)用戶終端：用戶終端接收到數(shù)據(jù)處理中心播發(fā)的差分?jǐn)?shù)據(jù)后 (三)CORS平臺架構(gòu)設(shè)計同時，CORS定位子系統(tǒng)為基站定位子系統(tǒng)AGNSS平臺提供33---CORS平臺包含基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)管理、高精度服務(wù)播發(fā)、綜合服務(wù)運具備多種數(shù)據(jù)解析接口，支持國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議NEMA-0183、RTCM3、RINEX3及后續(xù)可能升級格式的數(shù)據(jù)接入，同時兼容市面自定義協(xié)議。支持IGS、IGMAS等機構(gòu)精密星歷數(shù)據(jù)的接入。圖23中國聯(lián)通CORS平臺整體架構(gòu)圖平臺將支持實時RTD、RTK解算，事后基線、虛擬基準(zhǔn)站及虛擬差分?jǐn)?shù)據(jù)解算。具備多個子網(wǎng)同時運行的能力。支持解算BDS、GPS、GLONASS、GALILEO系統(tǒng)多頻數(shù)據(jù)能力，包括GPS(L1/L2/L5)、GLONASS(L1/L2)、BDS(B1I/B2l/B3I、B1C/B2a)34---和GALILEO(E1/E5a/E5b)數(shù)據(jù)的聯(lián)合解算能力；具備單BDS、單GPS系統(tǒng)等單個、多種組合實時單站及網(wǎng)絡(luò)差分?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)的能力；同一個子網(wǎng)可通過源列表控制不同坐標(biāo)框架的差分信息播發(fā)，支持CGCS2000，WGS84，ITRF等框架。具35--- (四)CORS高精度定位及5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)合方案中國聯(lián)通正在建設(shè)的CORS高精度定位網(wǎng)絡(luò)可生成厘米級高精定位能力發(fā)揮到最大化。中國聯(lián)通CORS高精度定位及5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)合方案整體架構(gòu)如圖圖24CORS高精度定位及5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)合方案整體架構(gòu)圖CORS網(wǎng)絡(luò)通過基準(zhǔn)站采集衛(wèi)星信息，上傳至CORS定位解36式向終端廣播差分?jǐn)?shù)據(jù)，支持差分解算的終端獲得差分?jǐn)?shù)據(jù)度定位結(jié)果；式向終端廣播差分?jǐn)?shù)據(jù)，支持差分解算的終端獲得差分?jǐn)?shù)據(jù)度定位結(jié)果；5G網(wǎng)絡(luò)播發(fā)網(wǎng)元LMF、基站及手機終端均需支持R16版--算平臺，CORS解算平臺得出RTK差分?jǐn)?shù)據(jù)，用于計算高精4G移動通信網(wǎng)絡(luò)高精度定位數(shù)據(jù)播發(fā)核心網(wǎng)E-SMLC獲取差分?jǐn)?shù)據(jù)后，可通過MME以LPPa方核心核心網(wǎng)E-SMLC可直接通過LPP方式透傳至手機終端；4G網(wǎng)絡(luò)播發(fā)網(wǎng)元E-SMLC、基站及手機終端均需支持R155G移動通信網(wǎng)絡(luò)高精度定位數(shù)據(jù)播發(fā)核心網(wǎng)LMF獲取差分?jǐn)?shù)據(jù)后，可通過AMF以NRPPa方式向終端廣播差分?jǐn)?shù)據(jù)，支持差分解算的終端獲得差分?jǐn)?shù)據(jù)后核心網(wǎng)E-SMLC可直接通過LPP方式透傳至手機終端，支持差分解算的終端獲得差分?jǐn)?shù)據(jù)后可解算出高精度定位結(jié)果； (五)CORS網(wǎng)絡(luò)高精度定位應(yīng)用部分自動駕駛在2020年左右開始商業(yè)化，完全自動駕駛在37---2025年左右開始商業(yè)化，預(yù)計到2035年，全球?qū)⒂?400萬輛自件成本極高。CORS定位系統(tǒng)可提供車道級的定位與導(dǎo)航功能和超視產(chǎn)生的數(shù)據(jù)處理工作量?？蛇_(dá)5cm。無人機常用高精度定位技術(shù)包括RTK、PPK。通過CORS網(wǎng)絡(luò)巡檢、表演等場景?？緾ORS網(wǎng)絡(luò)高精度定位能力。38---質(zhì)災(zāi)害的實時在線監(jiān)測預(yù)警。CORS高精度定位能力可應(yīng)用于港口、碼頭、機場車輛定位，實及工程車輛定位?；钪┕す芾?、路面施工管理等。技術(shù)及應(yīng)用探討 (一)5G+TSN技術(shù)及應(yīng)用|5G+TSN結(jié)合技術(shù)發(fā)展方向TSNOver5GuRLLCTSN與5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拼接部署，即將原有已經(jīng)具備時間敏感特性的業(yè)務(wù)系統(tǒng)(如工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、車載網(wǎng)絡(luò)等)與5G系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)對接，利用5GuRLLC實現(xiàn)TSN系統(tǒng)的拉遠(yuǎn)。流量調(diào)度協(xié)同，通過-39-來提升端到端業(yè)務(wù)傳送質(zhì)量。在此類方案中，整個業(yè)務(wù)系統(tǒng)被看作一個UE，時間敏感網(wǎng)絡(luò)中留TSN對于流量配置的相關(guān)標(biāo)記，在經(jīng)過5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程傳輸后剝離5G封裝，進(jìn)入到協(xié)同業(yè)務(wù)系統(tǒng)中后，仍然按照TSN流量調(diào)傳輸。圖25TSNover5GuRLLC5G承載網(wǎng)overTSNGNR構(gòu)以外，的質(zhì)量提升，是一個重要研究方向。G傳網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，實現(xiàn)TSN與5G承載的融合部署，將確定性傳輸方案從業(yè)務(wù)系統(tǒng)TSN網(wǎng)絡(luò)與5GuRLLC的拼接模式向5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部。40--5G--5G作為3GPPR16TSN23.5015G下機支持TSN圖265G承載網(wǎng)絡(luò)分段OverTSN承載業(yè)務(wù)系統(tǒng)流量的遠(yuǎn)程確定性傳送。網(wǎng)絡(luò)相對于業(yè)務(wù)系統(tǒng)被視為黑盒的TSN交換5G網(wǎng)絡(luò)作為TSN網(wǎng)橋示意圖如下幾個方面：TSN技術(shù)與空口傳輸?shù)娜诤希涸趗RLLC通信服務(wù)基礎(chǔ)上增-41-空口。DS-TT:UE側(cè)部署設(shè)備側(cè)TSN網(wǎng)關(guān)(DS-TT:Device-sideTSNtranslator)對相關(guān)端口、協(xié)議數(shù)據(jù)單元以及QoS機制NW-TT：核心網(wǎng)側(cè)TSN網(wǎng)關(guān)(NW-TT:Network-sideTSNAF-TSN：支持在同一UPF下的UE與UE之間實現(xiàn)確定性AF-TSN：支持在同一UPF下的UE與UE之間實現(xiàn)確定性。影響。-42-需要整個5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中包括空口、RAN設(shè)備、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)在性能。TSN技術(shù)在現(xiàn)有的以太網(wǎng)QoS功能基礎(chǔ)上增加了包括時間片調(diào)點配合使用相關(guān)特性，從而確保流量的高質(zhì)量確定性傳輸。將TSN技術(shù)原理與5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸過程進(jìn)行融合，可以更為有效地保證5G異構(gòu)系統(tǒng)協(xié)同類業(yè)務(wù)5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將以業(yè)務(wù)為中心全方位構(gòu)建信息生態(tài)系統(tǒng)，使能各移動機器人、AGV小車等智能系統(tǒng)內(nèi)部存在異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)連接，并且采集及運維類業(yè)務(wù)5G網(wǎng)絡(luò)全面使能垂直行業(yè)新業(yè)務(wù)模式，工業(yè)企業(yè)存在大量設(shè)備43---5G應(yīng)用分片技術(shù)來實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)之間的差異化業(yè)務(wù)保證，然而技術(shù)方案。TSN基于SDN架構(gòu)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的集中管理和按需調(diào)度，量提供智能化、差異化承載服務(wù)。將TSN技術(shù)與5G承載網(wǎng)融合部在5G時鐘域中，gNB從5GT-GM獲取時鐘后，可以將時鐘傳遞給UE和UPF，實現(xiàn)5G系統(tǒng)內(nèi)的高精度時鐘同步。其中，UE可通過與gNB之間的Uu口的RRC消息實現(xiàn)時鐘同步，UPF通?？刹捎肐EEE1588規(guī)范實現(xiàn)與gNB之間的時間同步；在TSN時鐘域中，TSN時鐘域內(nèi)網(wǎng)元同步于TSNGM，并基于IEEE802.1AS規(guī)范來實現(xiàn)域內(nèi)的時間同步。5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與TSN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分別遵從于兩種時鐘域(即5G時鐘域及TSN時鐘域)，且兩種時鐘域分別-44-跟隨5GT-GM時鐘源及TSNGM時鐘源。5G+TSN系統(tǒng)需要實現(xiàn)兩個系統(tǒng)之間的時間同步機制的協(xié)同，與TSN系統(tǒng)邊緣的兩個網(wǎng)關(guān)設(shè)備(DS-TT、NW-TT)是實現(xiàn)時鐘協(xié)同TSN同步機制示意圖|5G+TSN典型業(yè)務(wù)同步精度需求5G+TSN在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，在端到端時延、通信服務(wù)可用-45-表45G+TSN典型業(yè)務(wù)需求控制器間通信移動機器人器連接遠(yuǎn)程控制√√√√√√同√√類型傳感器/執(zhí)行器數(shù)量消息包長發(fā)送周期光纖衰耗(dB)印刷機>10020字節(jié)<2ms12機床20左右50字節(jié)<0.5ms20包裝機50左右40字節(jié)<1ms14服務(wù)器連續(xù)性、漫游)?；?G+TSN的通信系統(tǒng)一方面，使用無線連接的設(shè)備、滑環(huán)、電纜托架等(目前通常用于這些應(yīng)用)可以減少√√護(hù)工作和成本；另一方面利用TSN的周期門控調(diào)度特性，可以有效46---UE通信組容量下指定報文包長及循環(huán)周期的情況下控制信令的確定性傳送，對此，3GPP給出了部分技術(shù)要求：字節(jié)的有效負(fù)載下，循環(huán)周期為1ms;5G系統(tǒng)應(yīng)支持循環(huán)流量，對于約20個UE的通信組，循環(huán)5G系統(tǒng)應(yīng)支持循環(huán)流量，對于約100個UE的通信組，循環(huán)時間為2ms，有效負(fù)載大小約為50字節(jié)；5G系統(tǒng)應(yīng)支持50個UE到100個UE的通信組之間以15G系統(tǒng)應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)完整性保護(hù)和消息認(rèn)證，即使對于具有超高可靠性要求的通信服務(wù)也是如此；5G系統(tǒng)應(yīng)支持通信服務(wù)可用性至少超過99.9999%，理想情況下甚至超過99.999999%;5G系統(tǒng)應(yīng)支持熱插拔，即新設(shè)備可以動態(tài)添加到運動控制應(yīng)用程序中或從中移除，而不會對其他節(jié)點產(chǎn)生任何可觀察的5G系統(tǒng)應(yīng)支持高達(dá)20m/s的UE速度，即使對于具有超低通信服務(wù)也是如此。-47-如圖29所示。目前運營商5G網(wǎng)絡(luò)均已開啟1588配置，5G網(wǎng)絡(luò)與TSN網(wǎng)絡(luò)深度結(jié)合后，可由運營商5G網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一時間同步源(5GT-GM)，在5G網(wǎng)絡(luò)與TSN網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點NW-TT，可以由UPFN絡(luò)時間同步精度，使不同區(qū)域TSN遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)高精度同步，。(二)量子時間同步技術(shù)及應(yīng)用48---子作為量子通信的信息載體，的發(fā)送至接收端并進(jìn)行量子態(tài)測量。等七個步驟。其中發(fā)送方選基制備量子態(tài)、接收方選基測量量子態(tài)、及發(fā)送方與接收方之間的基選比對步驟中要求通信過程中傳輸及處不同步和整個信號傳輸鏈路時間精度的影響，包括光源的觸發(fā)精度、纏粒子對以及雙光子干涉的量子通信協(xié)議中，提高時間精度有助于49---化了系統(tǒng)方案和光路實現(xiàn)困難，另一方面可以做到更高的同步精度?？煽啃蕴岢隽烁叩囊?。時鐘同步中的錯誤可能導(dǎo)致錯誤的定時，基于傳統(tǒng)精確時鐘同步協(xié)議(PTP協(xié)議)的同步網(wǎng)絡(luò)在受到延時攻擊求的問題。在PTP協(xié)議層面仍采用傳統(tǒng)加密的方式，最大程度上與50---子脈沖進(jìn)行時間測量，將測量結(jié)果與PTP協(xié)議測量結(jié)果進(jìn)行比較， (三)車聯(lián)網(wǎng)同步技術(shù)及應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)賦能多垂直行業(yè)應(yīng)用，而5G時間同步網(wǎng)絡(luò)在電力專網(wǎng)就V2V而言，兩車同時具備相同等級的時間源，在車輛間通信51---下面就分三個方面來具體說明時間同步在5G車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的技全域架構(gòu)下，智能決策處理器直接連接GNSS接收機(或內(nèi)置)，游一級節(jié)點核心網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)器通過車載以太網(wǎng)主干網(wǎng)串聯(lián)起其它域控在主時鐘丟失時，例如隧道或深山，從RSU或基站通過空口授在短時間無法接收GNSS時作為備用手段。52---變?yōu)檫吔鐣r鐘繼續(xù)向下游輸出，以保證無時鐘源時的相對時間統(tǒng)一。單車域間時間同步網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖30，對于車載以太網(wǎng)設(shè)備時間作為一種過渡方案，PPS+gPTP全域解決方案為車載以太網(wǎng)同步提供了一種可行的解決方案，類似當(dāng)前CAN/LIN網(wǎng)絡(luò)下數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇_定性、實時性能力。隨著TSN上下游產(chǎn)業(yè)的成熟，以及自動駕駛量產(chǎn)落地的推進(jìn)，PPS+gPTP將契合全域架構(gòu)/中央計算架構(gòu)下自動駕駛功能的需求。gPTP在傳輸時延測量方式上較PTP精度波動比較PTP工作在MAC和UDP層，具備更小的時延誤差；最后，gPTP選擇支持Two-StepClock類型時鐘類型，硬件成本降低，利-53-度的時間同步子系統(tǒng)尚處于探索階段。早期的V2V通信基于3G、4G體制，對當(dāng)前的幀結(jié)構(gòu)不適用。而已有的關(guān)于車聯(lián)網(wǎng)的時間同步報道中，基于NTP協(xié)議的車聯(lián)網(wǎng)同步時間精度存在較大提升空間。未來將要面對的問題是解決針對5G空口授時關(guān)鍵技術(shù)問題，針對TSN作為一種可以基于車載以太網(wǎng)提供確定性和實時性數(shù)據(jù)傳54---TSN同步的協(xié)議是IEEE802.1AS，也就是業(yè)界常說的gPTP。TSN技術(shù)的前身是AVB技術(shù)。在以太網(wǎng)音視頻傳輸領(lǐng)域，如果傳輸領(lǐng)域的難題。的關(guān)注。2012年，AVB任務(wù)組改名TSN任務(wù)組，并在其章程中擴大了時間確定性以太網(wǎng)的應(yīng)用需求和適用范圍。TSN任務(wù)組通過制定一系列的傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)機制來保證數(shù)據(jù)在車載以太網(wǎng)傳輸過程中的低延汽車領(lǐng)域的應(yīng)用打下理論基礎(chǔ)。TSN協(xié)議棧是一系列IEEE802.1標(biāo)準(zhǔn)的集合包括技術(shù)類和配55---準(zhǔn)IEEE802.1BA和IEEEP802.1DG，后者將gPTP定義為車載TSN準(zhǔn)。P城市等垂直行業(yè)應(yīng)用56---場景描述5G網(wǎng)絡(luò)實時采集生產(chǎn)現(xiàn)場的貨輪位置姿態(tài)、港機設(shè)備姿態(tài)及各自由姿數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析等方法，匯聚于港口業(yè)務(wù)邏輯總控系統(tǒng)，按“翻、作體系(同調(diào)高頻)，對岸船設(shè)備間協(xié)同工作方式進(jìn)行優(yōu)化，提高裝船機大臂移動精度、貨輪位姿感知精度。實現(xiàn)港機堆取料機/裝船機基礎(chǔ)條件57---項目背景“十四五”期間，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)步入快速發(fā)展期。隨著數(shù)字經(jīng)噸。國家能源集團(tuán)與聯(lián)通合作，在河北滄州黃驊港利用“5G+北斗”建設(shè)內(nèi)容首創(chuàng)“5G+北斗”高精度位姿測量系統(tǒng)，接入時空服務(wù)平臺，滿足萬噸級貨輪、裝船機/取料機等岸橋裝備在復(fù)雜海況條件下的實時、精”全流程無人化煤炭港口建設(shè)。58---實現(xiàn)價值提升了15%的泊位利用率、75%的裝船效率和20%的滿載率，縮短裝船時間25%，降低了60%作業(yè)配員，每年為黃驊港增加7500萬利潤。國家能源集團(tuán)在“2022年中央企業(yè)、地方國資委考核分配工2020年全國港口協(xié)會科技進(jìn)步一等獎，并入選工信部第二批“5G+和五個重點行業(yè)實踐。首創(chuàng)的“5G+北斗”無人裝船、“5G+語音識別”操控、“無人煤樣-59-1PPS1PulsePerSecond3GPP3rdGeneration4G4thGenerationMobileCommunicationTechnology5G5thGenerationMobileCommunicationTechnologyAFAGVAutomatedGuidedVehicleAIAMFManagementFunctionB5GBeyond5thGenerationBDSBeiDouNavigationCA-60-CANetworkCAPEXCCSAChinaCommunicationsStandardsAssociationCGCS2000ChinaGeodeticCoordinatSystem20002000國家大地坐標(biāo)系CoMPCORSContinuouslyOperatingferenceStationsDS-TTSNeMBBEnhanceMobileBroadbandE-SMLCEvolvedServingMobileLocationCenterFDDFrequencyDivisionDuplexGALILEOsystem導(dǎo)航系統(tǒng)GLONASSSystem(格洛納斯)-61-GMGrandMastergNBgNodeB5G基站GNSSSystemGPSgPTPgeneralPreciseTimeProtocolHTTPotocolIEEEIGMAS&AssessmentSystemIGS國際GNSS服務(wù)IPRANIPRadioAccessNetworkInformationTechnology-62-ITRFReferenceFrameITU-TTelecommunicationUnion-TelecommunicationLINLocalInterconnectNetworkLMFLocationManageme