怎么能让gps天线没信号(美国的GPS卫星为什么能瘫痪中国的移动网络?)
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怎么能让gps天线没信号(美国的GPS卫星为什么能瘫痪中国的移动网络?)
卫星号:BOO聊通信
这两天,新华社、人民日报等中央媒体纷纷发布了一篇文章,标题是《突发情况,上亿人的手机差点断线,这个系统有多重要》。
这篇看上去有些标题党的文章内容,其实是讲我国自研的北斗卫星系统正式全部发射完毕。
12月16日,我国北斗卫星导航系统第52、53颗卫星进入预定轨道。至此,北斗三号中圆地球轨道(MEO)卫星全部发射完毕,标志着北斗三号全球系统核心星座部署完成,将进一步提升系统服务性能和用户体验,为实现全球组网奠定坚实基础。
文章中为了说明北斗卫星系统对于我国的重要性,特意提到了2010年美国GPS卫星系统由于升级导致我国某使用CDMA2000制式3G网络的电信运营商(其实就是中国电信。。)全网基站告警,甚至有可能全网瘫痪的事件。
2010年1月13日,国内某运营商CDMA网络出现大范围故障告警,涉及到全国多个省份,原因是美国GPS系统升级影响了CDMA的全网同步。这家运营商的3G业务使用的是美标CDMA2000,若没有GPS授时则只能维持72小时的安全运行。你可以想象,如果全国上亿手机用户全部断线,这将是多大的新闻。他们是怎样应对这场重大危机的呢?不是不想做,而是没啥可做。
通过这次事件,使得中央高层意识到了国家安全的命脉不能掌握在他国手里,必须要有一套自己的全球定位卫星系统,否则一旦美国的GPS卫星系统故障甚至是恶意对中国停止服务的话,后果不堪设想。
那么,为什么美国的GPS卫星定位系统能使得中国电信的移动网络险些瘫痪呢?在普通人眼中,GPS卫星系统明明就是一个专门给人导航、定位的系统,手机使用GPS提供的信息,可以使得用户定位自己所处位置的经纬度,进而导航到自己想去的地点,或者通过大众点评等搜索附近的餐厅等。
移动通信中使用的基站,都是固定在某个位置仅仅为某个区域提供信号覆盖的设备,咋还必须得定位自己的位置呢?
这是因为,美国的GPS卫星定位系统,除了其能提供经纬度信息的功能外,还有一项平时大家用不到的功能,那就是:提供时间同步信息。
先简单介绍一下GPS卫星定位系统。GPS系统由环绕地球的3条个轨道上各8颗卫星合计24颗卫星构成,地球上任何一点均能观测到6-9颗卫星,因此GPS系统几乎可以实现地球无死角信号覆盖。
任何设备,只要安装了GPS信号接收器和天线,都可以免费接收GPS信号,由GPS系统提供定位与授时服务。最常见的设备就是咱们的手机。
移动通信系统中有个非常重要的概念,叫做同步。啥叫同步?简单来说,就是某个区域内所有的基站,必须在完全相同的时间点发送和接收每一个数据,否则就会互相干扰。如果做个类比的话,可以想象下阅兵中每一名战士迈出的步伐,必须是完全整齐划一的,否则就会影响别人的节奏,最后结果就是乱成一锅粥。
并不是每一种移动通信制式都需要进行同步,但3、4、5G网络中某些运营商使用的移动制式中的基站间如果没有同步,就会出现上文中所说的先是基站严重告警,接着就是网络瘫痪。
比如3G的三种网络制式,移动的TDS-CDMA联通的WCDMA电信的CDMA2000,以及4G中移动的TD-LTE,和未来5G三家运营商的网络制式,基站均需要进行同步才可以进行数据传输。
其实大家可以把同步理解为不同基站的对时。比如基站A戴了一个手表,基站B戴了一个手表,只要保证大家的手表时间完全一致,那么就可以每隔1秒各自发送一个数据,这样就同步了。
但是,对于基站来说,同步可不仅仅要做到秒级别的同步,而是要做到纳秒级的,纳是纳米的纳,一纳秒等于等于10的负9次方秒。举个形象的例子,大家都知道光速非常非常快吧,那么光在1纳秒内能传播多远呢?答案是0.3米!!还不如你迈出一步远呢,这下你理解基站间的同步要做到多么多么精确了吧??
所以,如果要做到这么精准的同步,是不可能真的给每个基站分别“戴一块表”的,因为再精准的表,走着走着也会出现误差,更何况是纳秒级的误差。
唯一可行的办法就是给所有基站戴同一块表,这样就算这个表不准,大家看到的也是同一个不准的时间。
这就是为什么基站要采用GPS授时的原因。所有需要同步的基站系统的每一个基站,都会外接一个“蘑菇头”天线,这个天线就是用来接收GPS信号的。这样,所有的基站都从同一个GPS系统接收时间信息,保证了大家永远都是能获得同步的信息。
大家可以注意观察下,这种蘑菇头天线可以经常在室外看到,一般都是基站机房外面,因为如果蘑菇头放在机房内,也可能导致GPS信号接收不到。
所以,咱们国家研发的北斗系统,就是为了能代替美国的GPS系统,为全国需要定位和授时的设备提供准确的信息,以防止出现美国断供GPS服务的隐患。
目前,我国的全部5G基站,已经同时支持GPS与北斗卫星的授时服务,可以做到无缝切换,所以不是说有了北斗就必须用北斗,北斗与GPS可以互为主备,万无一失。
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