GPS授時系統和北斗授時系統在行業應用中的重要性
什么是GPS授時系統和北斗授時系統？
GPS授時系統和北斗授時系統，就是以外部穩定信號為標準，經過某些操作，達到為分布式系統提供一個統一時間標度的過程。GPS授時系統和北斗授時系統工作原理，可以簡單理解為：以穩定頻率的信號為基準，如原子鐘或高穩晶振，然后對統一系統內的其他時間進行定期的校準，保證統一系統內各地的時間保持在較小的誤差。
為什么需要GPS授時系統和北斗授時系統？在分布式系統中，由于物理上的分散性，系統無法為彼此間相互獨立的模塊提供一個統一的全局時鐘，而由各個進程或模塊各自維護它們的本地時鐘。由于這些本地時鐘的計時速率、運行環境存在不一致性，因此即使所有本地時鐘在某一時刻都被校準，一段時間后，這些本地時鐘也會出現不一致。為了這些本地時鐘再次達到相同的時間值，必須進行時間同步操作。
GPS授時系統和北斗授時系統的產品形態：
GPS授時和北斗授時系統用于保證全球時間統一。整個GPS授時和北斗授時系統體系，通過測時、守時、授時、用時四個步驟，最終實現全球的時間統一。而唯有時間的統一，才能保證社會生活各行各業正常運轉。GPS授時和北斗授時系統主要產品形態包括兩類：
1）頻率類產品，為時間的載體，主要包括原子鐘、晶振、頻率組件及設備，產生穩定的頻率信號；
2）時間同步類產品，即時間同步算法在硬件的實現，為時頻行業的主要應用，一般形態為授時板卡、時間服務器，以穩定的信號為基準信號，對輸入的信號進行校準。
GPS授時系統和北斗授時系統產品——時間同步的核心應用
GPS授時系統和北斗授時系統從產品形態上，目前主要分為兩種：時間同步板卡及模塊、時間同步設備。1）時間同步板卡及模塊，一般以標準時間頻率信號為參考，產生、保持、分發系統或設備所需要的各種時間和頻率信號，通常主要在通信基站、軍用領域比較多；2）時間同步設備，就是通常所說的時間服務器，一般通過接收北斗/GPS/標準時間信息，產生、保持時間頻率信號，并通過有線或無線方式進行接收或傳遞，為系統提供多種形式的時間和頻率信號。GPS授時系統和北斗授時系統產品主要應用于通信、電力、交通、國防等軍民用。
XBD650GPS北斗授時模塊 XBD120GPS北斗時頻終端 XBD620 PCIE授時板卡
GPS授時系統和北斗授時系統為國家安全/經濟命脈——戰略位置核心，應用場景廣泛根據應用領域不同，GPS授時系統和北斗授時服務可分為軍用和民用用戶兩種。
1）軍用GPS授時系統和北斗授時系統主要用于信息化作戰裝備、主站武器平臺、大型信息系統等方面，對時間精度的需求范圍從從秒量級到納秒量級。
2）民用GPS授時系統和北斗授時系統主要包括了通信（移動通信基站、承載網設備、個人用戶位置服務）、電力系統（運行調度、故障定位、電力通信網絡）、公路交通（道路導航、救援、車輛管理）、航海（航海導航、港口疏浚、航道搜救、航道測量）、測繪、防震救災（地震觀測、地震調查、地震救助、勘測、應急指揮）、公安（戶籍管理、交通管理、警衛目標保障、緝毒禁毒、反恐維穩、巡邏布控、安全警衛、指揮調度）、林業（森林防火、森林調查）、廣播電視、氣象、信息業、激光測距、科研等，這些應用對時間精度的需求范圍從秒量級、到納秒量級，甚至到皮秒量級。
GPS授時系統和北斗授時系統處于國家戰略位置高度，在日常生活、經濟活動、科學試驗、國防等領域中起命脈作用。據美國國土安全部提供的資料，第21號總統政策指令中所確定的16個關鍵行業里，有11個依賴于精確授時。依賴于精確授時的軍事能力包括傳感技術、傳感器融合、數據鏈、安全通信、電子戰、網絡作戰以及指揮和控制。在民用領域，使用精確授時的行業包括通信、移動電話、電力分配、金融和信息技術。
GPS授時和北斗授時系統在國家安全方面的重要性體現：
一、GPS授時和北斗授時系統事關國家安全，是國家經濟命脈、國家安全，處于戰略核心位置：
1）GPS授時和北斗授時系統應用領域廣泛，包括軍用、通信、電力、金融等。美國國土安全部提供的資料，第21號總統政策指令中所確定的16個關鍵行業里，有11個依賴于精確授時。
2）美軍提出授時戰概念，凸顯時頻行業的重要性。2017年，美國空軍戰略與技術中心研究人員提出授時戰概念，指出授時要像定位、導航那樣重視。
3）GPS授時和北斗授時系統對于國家經濟命脈、國家安全至關重要。一旦授時系統受到攻擊，如國防系統、通信系統、電力系統等，產業、生活的方方面面，都將面臨癱瘓無法正常工作的危險。
二、GPS授時和北斗授時系統在軍工信息化建設方面的需求：
高精準GPS授時和北斗授時系統是信息化作戰的基石。所有信息化武器裝備系統都必須有高精度的頻率源作支撐，而時頻的準確性和穩定度將會直接影響通信、技術偵察、電子對抗、敵我識別及聯合作戰系統的有效性。偵察預警到信息傳輸，從導航定位到精確打擊，每一個環節都需要精準的時頻強力支撐。時間應用主要體現在信息化作戰裝備、主站武器平臺、大型信息系統等方面，時間精度的需求從秒級到納秒級不等。如靶場測控，需要優于 100 ns的授時精度；信息化裝備一般需要10～20 ns的授時精度；軍事指揮系統、以及大型信息系統的授時精度需求一般優于100 ns。
具體來看，高精準GPS授時系統和北斗授時系統技術在軍事領域主要作用包括：1）對于作戰單元而言，可以保證更精確的測距準確度和指導能力、更高的GPS制導武器的抗干擾能力、更短的響應時間；2）對于指揮中心而言，更好的四維坐標以定位作戰網格，便于互聯網戰術指揮和決策，更快的時間發播和同步，提高分布式軍事資源協調，使用最合理的資源完成打擊任務。
國內軍工信息化建設為大方向。美軍經歷從機械化向信息化發展的變革，2010年美軍信息化程度達到80%-90%，國內目前信息化裝備水平低，總體信息化程度不足10%，差距巨大。根據我國國防和軍隊現代化建設“三步走”戰略，到2020年要基本實現機械化，信息化建設取得重大進展，到2050年實現國防和軍隊現代化，因此未來想當長一段時間，軍工信息化建設為軍費投入的重點。根據中國產業網數據，假設未來20年軍費保持7%的增速，裝備費用占比為32%，20年后信息技術含量水平累計增長達到50%，預計未來10年軍用信息化市場需求保持15%-20%的復合增速。而軍用信息化市場的增長，將直接帶來時頻市場的穩定增長。
三、GPS授時和北斗授時系統在5G通信領域的應用需求：
1）在通信領域，時間同步產品包括：時間服務器、時間同步板卡。時間服務器可以理解為有線側中的時間同步，主要放置于一級時鐘節點（全網中心及各省中心）、二級時鐘節點（省內重要通信局）以及樓內通信設備比較多的通信局，需要使用通信樓綜合定時供給系統同步鐘；而時間同步板卡主要用于基站側，接受衛星授時或者有線側時間服務器的授時，保證基站之間及基站和有線側的時間同步。
2）5G建設提速，新增宏基站預計有數百萬，小基站有上千萬，而這些基站彼此之間，及基站與整個有線側網絡必須事先時間同步，疊加通信領域存量市場的國產化替代。我們預計，通信領域，存量市場大約有22.5億元，5年更新換代期，主要是國產化替代；5G拉動增量市場預計有175.0億元。
四 、GPS授時系統和北斗授時系統在電力行業應用：
電力同步網中，銫原子鐘和銣原子鐘為各區域電網管理中心和各大型電站的電網提供高精度時間基準。電力時間同步系統也從2004年開始進入我國電力系統，主要應用在電廠、變電站及電調中心，保障了電網安全穩定運行。國家電網于2008年發布了《國家電網公司輸變電工程典型設計－變電站二次系統部分》標準，要求500kV、220kV變電站需配置時間同步系統。國家電網近年來還提出建設堅強智能電網的規劃，至2020年全面建成統一的“智能電網”；而電網時間同步是實現智能電網信息同步的基礎和不可或缺的前提。2009年9月，國家正式確立“天地互備，以北斗為主的電力授時體系”，以擺脫對GPS授時的依賴，隨著北斗授時體系在我國的全面展開和建設，我國電力系統對時間頻率產品的需求將持續快速增長。
五、GPS授時系統和北斗授時系統在高速交通行業應用
在軌道交通（地鐵、高鐵）綜合監控系統中，時統同步設備為通信、調度、交通信號、防災報警、機電設備、電力監控等專業系統提供統一的定時信號，為OCC（控制中心）、車站、車場等各部門提供統一的時間信息，同時要求全線各站之間的時間也必須完全統一，時間同步設備對保證軌道交通運行計時準確、提高運營服務質量起到了重要的作用。同樣，民航業也在快速發展，飛機飛行密度加大，空管系統也對精確時間同步提出了更高的要求。高速交通時間同步系統在運營調度指揮、業務系統設備提供統一的標準時間信息，從而保證飛機、列車的安全高速運行，是高速交通網絡運行的關鍵系統。
近些年，我國繼續加快鐵路的固定資產投資，最近三年的固定資產投資都保持在5,000億元以上，新線投產里程也保持在5,000公里以上。根據《中長期鐵路網規劃》和《城市軌道交通規劃》，到2020年將新建鐵路3萬公里，城市軌道交通5,000公里；根據《綜合交通網中長期發展規劃》，到2020年將形成以244個機場為節點的航空運輸網，通航機場數較2014年底新增42個。我國未來的高速交通基礎設施建設規模將保持在高位，對時間頻率產品也隨之保持較高的需求。
六、GPS授時系統和北斗授時系統在廣播電視行業應用
我國正在建設覆蓋全國的地面數字電視系統，其不同地點的多部發射機都同步地發射同樣內容的數字電視信號、并且工作在同一頻率，構成單頻網。其中各數字電視信號發射系統中的前端復用器、發射站點的調制器等設備都需要衛星同步時鐘提供精密的時間和頻率的同步，以保障電視節目的圖像質量。在廣播電視播出系統中，時間同步是整個播出系統協同工作的關鍵，如各頻道臺標機標準北京時間的顯示，各頻道電視節目的準點播出，硬盤播出系統的系統時間同步，DVB播出系統的系統時間同步，新聞直播時間同步，乃至全臺的標準時間同步都依賴于時間同步系統。2014年10月，廣電總局發布《有線廣播電視網實施細則》規定了“播出系統應統一時鐘，時鐘系統應符合相關規定”。隨著三網融合及廣播電視數字化及新業務的不斷發展，時間同步產品在廣電領域將得到更多的應用。
GPS授時系統和北斗授時系統對于國家經濟命脈、國家安全至關重要。一旦授時系統受到攻擊，如國防系統、電力系統、通信系統等，產業、生活的方方面面，都將面臨癱瘓無法正常工作的危險。如2017年1月18日，歐洲伽利略衛星導航系統在軌運行的18顆衛星上9臺原子鐘出現了故障并停止運行，甚至到了危及系統安全的地步。2017年6月28日，印度IRNSS衛星導航系統6顆衛星上的4個原子鐘出現了故障，面臨了提供數據的困難。如2010年1月，我國采用GPS授時的通信基站，由于GPS升級，其授時功能受到影響，導致我國沿海多個省份的CDMA網絡出現大量告警.
目前在中美貿易摩擦背景下，自主可控的北斗授時系統越發迫切，而時間頻率處于國家戰略位置高度，更是自主可控重中之重。1）原子鐘為高精尖技術，部分類型產品已實現國產化，但銫鐘、CPT原子鐘則突破在即，將實現國產化；2）高端晶振，軍用逐步實現替代，民用則還是依賴于國外，，國內廠商份額雖然很低，但在逐步追趕；3）時間服務器領域，已完全可實現國產化替代。
北斗時頻——專業的時間同步解決方案提供商
北斗時頻產品主要是時鐘服務器、時頻板卡、頻率設備、時碼器，當前正在研發全國產、自主可控化的時鐘同步產品。
1）北京北斗時間頻率技術有限公司將整個時鐘同步板卡的性能設計從主板、硬盤、內存、銣鐘、晶振、鎖相環等所有器件上，全部實現國產化替代，具備行業顛覆性，可實現高精度、高可控，高國產化。
2）技術研發、營銷能力強。公司核心團隊人員來自北斗一代建設和國家授時中心，技術研發能力及營銷能力強。在時鐘服務器領域，北斗時頻是國內目前廠商品牌知名度較高，在航天、軍工、政府行業市場占有率較大的一家GPS北斗授時公司。
