GNSS最為重要的作用是提供高精度的時間服務(wù)，這是GNSS系統(tǒng)星座的核心技術(shù)，也是GNSS應(yīng)用服務(wù)的核心技術(shù)，或者說是“真命天子”。衛(wèi)星導(dǎo)航玩兒的就是精度，這句話的依據(jù)，就是提供高精度的原子鐘時間技術(shù)。至今，在所有的可計量單位中，時間具有至高無上的精度，沒有其它物理量可以超過它。原子鐘是導(dǎo)航衛(wèi)星的心臟，GNSS信號頻率的產(chǎn)生是源于原子鐘，GNSS高精度的距離測量是依托源于原子鐘的高精度時間測量加以實現(xiàn)的。而GNSS應(yīng)用服務(wù)中，用四個衛(wèi)星實現(xiàn)三維（3D）定位，其中有一個衛(wèi)星提供的高精度時間參量，是用來代替GNSS用戶接收機自身帶有的低精度石英鐘時鐘。GNSS衛(wèi)星信號帶有的高精度時間參量用于廣播式無源測距，能夠保障用戶無限量。隨著衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用服務(wù)的廣泛深入，其高精度的時間應(yīng)用作用更加顯示出強大的生命力，幾乎所有的關(guān)鍵性重大基礎(chǔ)設(shè)施，都需要高精度時統(tǒng)，最為廉價易用的時間源，就是衛(wèi)星導(dǎo)航，最大的用戶之一是通信，特別是移動通信。高精度時間成為信號頻率發(fā)生器的源，也是所有服務(wù)器和計算機系統(tǒng)的時鐘源。不僅僅是通信系統(tǒng)，還有電力網(wǎng)系統(tǒng)、金融證券交易系統(tǒng)、交通管理調(diào)度系統(tǒng)，以及多種多樣的有無線系統(tǒng)的融合定位，均需要高精度的時間加以支撐。在多種多樣技術(shù)系統(tǒng)融合的時代，更加需要精確的定時和時間同步，更加顯示出衛(wèi)星導(dǎo)航的不可或缺和不可替代性。從當(dāng)初衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開始時的每三十萬年累計誤差為一秒，到現(xiàn)在最高的原子鐘精度已經(jīng)可以達(dá)到三億年累計誤差為一秒。但是，人們往往還沒有真正完全認(rèn)識到這樣的高度，而且還埋怨沒有好好利用時間信號參量。

 

 

　　最近，總部位于西班牙格拉納達(dá)的“七個解決方案”SociedadLimitada公司，是美國交通部選中的演示GPS可替代備份技術(shù)的11家公司之一。“七個解決方案”公司為美國運輸部（DOT）演示了提供的精密授時（時間保持）解決方案。提供的演示解決方案測試將于今年3月份進行。該公司提供的時間即服務(wù)（TaaS），包括遠(yuǎn)程定時監(jiān)視，與GPS干擾保護，以及用于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部和數(shù)據(jù)中心之間的時間同步解決方案，精度高達(dá)亞納秒。

 

　　其稱之為“白兔”（White Rabbit）的核心技術(shù)，可在本地和廣域部署中使用。在GPS被拒阻的情況下，它可以為光纖提供非常穩(wěn)定的時間參考，作為備用替代源或互補方式供需要精確時間和定時分配用的其他PNT解決方案。

 

　　關(guān)鍵的工業(yè)、金融、軍事和政府部門的應(yīng)用中，越來越需要高精度的時間和同步來實現(xiàn)精準(zhǔn)、可靠和可追溯的信號。應(yīng)用的關(guān)鍵領(lǐng)域包括銀行和金融，以及電信網(wǎng)絡(luò)和電力網(wǎng)。跨接不同節(jié)點的準(zhǔn)確時鐘可實現(xiàn)許多關(guān)鍵功能，如一致性，事件排序，以及利用精確定時確定因果關(guān)系和實現(xiàn)資源調(diào)度。

 

　　《GNSS內(nèi)參》（InsideGNSS）雜志先前介紹過的故事，在技術(shù)上相當(dāng)詳細(xì)地探討了“白兔”的功能和性能結(jié)果。其中描述了馬德里證券交易所的時間服務(wù)，該服務(wù)所使用“白兔”網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通過光纖進行分發(fā)。數(shù)據(jù)中心的可擴展、可追溯時間可解釋為“白兔”與GNSS的集成。在金融和電子商務(wù)中，時鐘同步對于確定交易順序至關(guān)重要：交易平臺需要按照出價和報價的放置順序進行匹配，即使它們是從不同的網(wǎng)關(guān)進入交易平臺的。在分布式數(shù)據(jù)庫中，精確的時鐘同步允許數(shù)據(jù)庫強制執(zhí)行外部一致性，并提高數(shù)據(jù)庫的吞吐量和控制執(zhí)行時間。

 

　　網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（NTP）是通過Internet流行的時鐘同步協(xié)議，其價格便宜且易于部署，但其時間精度通常在毫秒范圍內(nèi)。精確定時協(xié)議（PTP）在本地完全“啟用PTP”的網(wǎng)絡(luò)中提供的精度約100納秒。如果網(wǎng)絡(luò)硬件未完全啟用PTP，則同步精度可能會降低1,000倍。NTP和PTP在高網(wǎng)絡(luò)負(fù)載下均表現(xiàn)不佳。

 

　　“白兔”是一個合作項目，旨在開發(fā)一種新的基于以太網(wǎng)的技術(shù)，以確保亞納秒級同步和確定性數(shù)據(jù)傳輸。該項目使用開源范例開發(fā)其硬件、網(wǎng)關(guān)軟件和軟件組件。核心硬件設(shè)計和源代碼是公開可用的。為了實現(xiàn)亞納秒同步，“白兔”使用同步以太網(wǎng)（SyncE）進行同步（頻率傳輸），并使用IEEE 1588精確時間協(xié)議（PTP）確定通信時間。PTP同步消息的雙向交換可以精確調(diào)整時鐘相位和偏移。鏈接延遲是通過精確的硬件時間戳和延遲不對稱性的計算，從而精確地獲悉。“白兔”以向后兼容的方式擴展了PTP，以實現(xiàn)亞納秒精度。“白兔”最初的構(gòu)想是通過長達(dá)10 km的光纖或銅纜連接實現(xiàn)1000多個節(jié)點的同步，現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了更長距離的覆蓋。

 

　　當(dāng)前，七個解決方案公司提供了工業(yè)級解決方案，以滿足下一代金融市場對時間同步的要求。 2018年，德國股票交易市場的德意志交易所（DeutscheB?rse）部署并測試了“白兔”，以監(jiān)控其交易網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控基礎(chǔ)架構(gòu)中的精確時間。德意志交易所使用七個解決方案公司的產(chǎn)品，在整個數(shù)據(jù)中心內(nèi)精確地同步其數(shù)據(jù)，包捕獲和時間戳設(shè)備。這種時間傳遞解決方案可以準(zhǔn)確地測量從定單和報價輸入到傳遞到數(shù)據(jù)中心分布式站點的市場數(shù)據(jù)所經(jīng)過的時間。七個解決方案演示結(jié)果表明：時間分布的精度在納秒級范圍內(nèi)，可以滿足金融領(lǐng)域最苛刻的客戶要求。德意志交易所（DeutscheB?rse）率先在數(shù)據(jù)中心上使用超精確的時間分配，以連續(xù)測量網(wǎng)絡(luò)上的延遲并增強監(jiān)視和分析工具?；?ldquo;白兔”概念的時間傳遞解決方案提供了一種多協(xié)議和多供應(yīng)商的解決方案，其中不同的設(shè)備可以受益于超精確的時間分配互操作性。在物理上獨立的數(shù)據(jù)中心模塊之間分配時間（所有這些模塊之間都相距很遠(yuǎn)），這是一個難題。七個解決方案公司被證明是可靠的業(yè)務(wù)合作伙伴，并提供了能以亞納秒精度對數(shù)據(jù)包捕獲和時間戳設(shè)備的時鐘進行調(diào)節(jié)的技術(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)有了前所未有的可用性。