金 耀 張 賀 史正思 張晶晶 趙 良

1 中國(guó)聯(lián)通研究院 北京 100048

2 中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司 北京 100033

引言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)北斗系統(tǒng))是為滿(mǎn)足國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要而自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，國(guó)家和相關(guān)部委出臺(tái)相關(guān)政策，要求加快北斗和5G網(wǎng)絡(luò)的融合創(chuàng)新和應(yīng)用推廣。電信行業(yè)響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，研發(fā)北斗+5G融合創(chuàng)新產(chǎn)品，推廣北斗在電信領(lǐng)域的應(yīng)用落地。目前，北斗已廣泛地應(yīng)用于通信領(lǐng)域，提升運(yùn)營(yíng)商高精度定位服務(wù)能力，為通信網(wǎng)提供高精度授時(shí)和應(yīng)急通信等服務(wù)，支撐通信網(wǎng)的安全高效運(yùn)行。北斗和通信網(wǎng)絡(luò)的深度融合，將構(gòu)建天地一體化的PNTC服務(wù)能力，提升PNTC服務(wù)的覆蓋范圍、精度、可靠性和安全性，實(shí)現(xiàn)我國(guó)對(duì)時(shí)空信息資源及通信安全的自主掌控。

隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)已不能滿(mǎn)足用戶(hù)需求，電信運(yùn)營(yíng)商需要通過(guò)技術(shù)和業(yè)務(wù)創(chuàng)新來(lái)提升服務(wù)質(zhì)量，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，而北斗和5G的融合應(yīng)用為電信運(yùn)營(yíng)商提供了產(chǎn)品創(chuàng)新點(diǎn)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)切入點(diǎn)。此外，北斗+5G高精度融合定位，有助于電信行業(yè)開(kāi)拓基于高精度時(shí)空基準(zhǔn)的信息化業(yè)務(wù)，延伸信息通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈，提高電信企業(yè)的科技創(chuàng)新和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)于北斗在電信領(lǐng)域的應(yīng)用研究，已有學(xué)者做過(guò)相關(guān)研究，如北斗與5G融合定位[1-3]，北斗授時(shí)應(yīng)用于通信網(wǎng)的時(shí)間同步[4-5]，及通信導(dǎo)航融合[6-7]等。這些研究主要聚焦于北斗單個(gè)功能在電信的研究應(yīng)用，而北斗在電信領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展的綜合性研究工作較少，江華(2016)雖提出了北斗在移動(dòng)通信中的多種應(yīng)用[8]，但隨著技術(shù)的發(fā)展和演進(jìn)，北斗在電信領(lǐng)域的研究與應(yīng)用有了新的變化和發(fā)展。因此，本文將系統(tǒng)性地研究北斗在電信領(lǐng)域的研究進(jìn)展、應(yīng)用場(chǎng)景、存在問(wèn)題及發(fā)展思考，為持續(xù)推進(jìn)北斗在電信領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展提供借鑒。

1 北斗在電信領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀

電信行業(yè)響應(yīng)國(guó)家北斗產(chǎn)業(yè)化戰(zhàn)略，圍繞北斗+5G開(kāi)展了一系列的技術(shù)攻關(guān)、產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用探索，在北斗+5G融合創(chuàng)新產(chǎn)品研發(fā)、北斗地基增強(qiáng)設(shè)施建設(shè)及北斗標(biāo)準(zhǔn)化研究方面做了大量研究和探索工作。這些工作在推動(dòng)北斗+5G融合創(chuàng)新與推廣應(yīng)用方面發(fā)揮了重要作用，相關(guān)進(jìn)展情況如下。

1.1 產(chǎn)品研發(fā)及應(yīng)用情況

在5G商用后，國(guó)內(nèi)學(xué)者探討了北斗+5G的融合產(chǎn)業(yè)發(fā)展，電信企業(yè)也圍繞“北斗+5G”開(kāi)發(fā)了一些列融合產(chǎn)品研發(fā)。中國(guó)聯(lián)通與合作伙伴聯(lián)合研發(fā)了面向5G+北斗的1588v2時(shí)頻同步芯片，發(fā)布了“5G+北斗”時(shí)空服平臺(tái)，平臺(tái)融合了北斗定位、超寬帶定位等高精度定位技術(shù)，構(gòu)筑“5G+北斗”時(shí)空能力基座。中國(guó)移動(dòng)研發(fā)了OnePoint“北斗+5G”高精度定位產(chǎn)品及通導(dǎo)一體化模組和終端產(chǎn)品[9]，發(fā)布了“北斗三號(hào)短報(bào)文公眾服務(wù)——星地融合技術(shù)方案”，提供面向大眾和行業(yè)的短報(bào)文+短消息一號(hào)雙網(wǎng)融合通信服務(wù)。華為發(fā)布了支持北斗短報(bào)文通信服務(wù)的手機(jī)，在無(wú)地面網(wǎng)絡(luò)的情況下，該手機(jī)通過(guò)北斗短報(bào)文服務(wù)發(fā)送短消息。

為了推廣北斗應(yīng)用的落地，電信運(yùn)營(yíng)商依據(jù)服務(wù)場(chǎng)景，提出了“北斗+5G”融合應(yīng)用行業(yè)解決方案，為各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供時(shí)空和信息技術(shù)支撐。中國(guó)聯(lián)通針對(duì)智慧城市、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及交通物流等6個(gè)行業(yè)推出了5G+北斗應(yīng)用解決方案；中國(guó)移動(dòng)發(fā)布了包括智能駕駛、智慧港口和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等10個(gè)行業(yè)的解決方案；中國(guó)電信在能源和鐵路行業(yè)探索5G+北斗的應(yīng)用落地。

隨著電信運(yùn)營(yíng)商在北斗+5G融合領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新和應(yīng)用推廣，北斗+5G融合應(yīng)用已經(jīng)在多個(gè)行業(yè)中落地。例如，在智慧港口領(lǐng)域，中國(guó)聯(lián)通基于5G+北斗融合技術(shù)，聯(lián)合黃驊港研發(fā)了集軟硬件為一體的5G+北斗高精度位姿測(cè)量自動(dòng)化裝船控制系統(tǒng)，解決了復(fù)雜海況下的定位定姿等技術(shù)難題，并通過(guò)5G專(zhuān)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)本地化處理，實(shí)現(xiàn)了“船岸協(xié)同”自動(dòng)化煤料裝載。船基自動(dòng)化裝船方案如圖1所示。

圖1 船基自動(dòng)化裝船方案示意圖

1.2 “北斗+5G”基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

電信運(yùn)營(yíng)商投資北斗基礎(chǔ)設(shè)施，建設(shè)北斗連續(xù)運(yùn)行參考站(Continuously Operating Reference Stations，CORS)，降低了建站成本，提升了運(yùn)營(yíng)商高精度定位服務(wù)能力。中國(guó)聯(lián)通基于5G基站建設(shè)北斗CORS站，實(shí)現(xiàn)了水平定位精度優(yōu)于3cm，垂直定位精度優(yōu)于5cm；中國(guó)移動(dòng)在全國(guó)建設(shè)了4 000多個(gè)CORS站，打造北斗+5G 融合定位網(wǎng)[9]；中國(guó)電信投資高精定位服務(wù)公司在全國(guó)建設(shè)CORS站。電信運(yùn)營(yíng)商參與北斗CORS站的建設(shè)，促進(jìn)了北斗+5G應(yīng)用的落地。

國(guó)內(nèi)電信運(yùn)營(yíng)商也開(kāi)展了通信網(wǎng)北斗授時(shí)改造工作，截至2022年四季度，全國(guó)約有近330萬(wàn)座4G和5G基站采用了北斗授時(shí)，其中5G基站北斗授時(shí)數(shù)量超過(guò)160萬(wàn)座，在全國(guó)5G基站中占比超過(guò)70%[10]。中國(guó)聯(lián)通同步網(wǎng)采用“天面主用、地面鏈路備用”的原則將北斗授時(shí)應(yīng)用到通信網(wǎng)時(shí)間同步中，天面采用北斗/GPS雙模接收為時(shí)間源，地面采用IEEE 1588v2協(xié)議基于網(wǎng)絡(luò)傳遞地面參考時(shí)間基準(zhǔn)源，其時(shí)間同步結(jié)構(gòu)如圖2所示[11]。

圖2 中國(guó)聯(lián)通時(shí)間同步結(jié)構(gòu)總體示意圖

1.3 北斗在電信領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)制定

中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(CCSA)設(shè)立了“導(dǎo)航和位置服務(wù)特設(shè)任務(wù)組ST9”，開(kāi)展與電信行業(yè)相關(guān)的位置服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化研究，推進(jìn)北斗在通信領(lǐng)域的應(yīng)用研究，并跟蹤和組織參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的相關(guān)工作。中國(guó)信通院聯(lián)合國(guó)內(nèi)通信企業(yè)共同推進(jìn)推動(dòng)了北斗三號(hào)B1C新信號(hào)進(jìn)入3GPP標(biāo)準(zhǔn)體系，促進(jìn)了在移動(dòng)通信輔助衛(wèi)星定位方法中引入北斗信號(hào)[12]。

CCSA組織開(kāi)展了5G+北斗通導(dǎo)融合等一系列課題研究及標(biāo)準(zhǔn)制定工作，發(fā)布了《5G同步組網(wǎng)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)白皮書(shū)》，提出基于衛(wèi)星授時(shí)與地面鏈路天地互備的思路。電信企業(yè)也積極開(kāi)展企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范研究，例如中國(guó)聯(lián)通制定了《中國(guó)聯(lián)通定位系統(tǒng)技術(shù)體制》等多項(xiàng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，還發(fā)布了《中國(guó)聯(lián)通高精度時(shí)間同步及定位技術(shù)應(yīng)用白皮書(shū)》。

這些工作推進(jìn)了北斗在電信行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，但是當(dāng)前北斗在電信領(lǐng)域的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)工作還有待提升；此外目前的標(biāo)準(zhǔn)化工作主要側(cè)重于北斗定位方面，在北斗授時(shí)和短報(bào)文方面的標(biāo)準(zhǔn)化工作有待加強(qiáng)。

2 北斗在電信領(lǐng)域中的應(yīng)用場(chǎng)景研究

2020年，北斗三號(hào)系統(tǒng)完成全球組網(wǎng)，向用戶(hù)提供定位導(dǎo)航、授時(shí)、國(guó)際搜救和短報(bào)文通信服務(wù)。北斗全球定位精度優(yōu)于9m，垂直定位精度優(yōu)于10m，授時(shí)精度優(yōu)于20ns，通過(guò)北斗定位地基增強(qiáng)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)定位精度可達(dá)厘米級(jí)。北斗與5G技術(shù)深度融合，催生了“北斗+5G”時(shí)空信息新業(yè)態(tài)，為我國(guó)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型及智慧城市建設(shè)提供了精準(zhǔn)的時(shí)空底座。北斗在電信領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在三方面：一是北斗+5G構(gòu)建泛在高精度定位；二是北斗授時(shí)保障通信網(wǎng)時(shí)間同步；三是北斗短報(bào)文為應(yīng)急通信服務(wù)提供重要保障。

2.1 北斗+5G構(gòu)建泛在高精度定位服務(wù)

電信運(yùn)營(yíng)商在2G時(shí)期就提供手機(jī)定位服務(wù)，但是基于通信基站的定位精度較低，精度只有數(shù)十米到數(shù)百米。隨著通信技術(shù)的演進(jìn)，移動(dòng)通信的定位精度也逐步提升，3GPP在R17中將5G定位的目標(biāo)精度設(shè)置為優(yōu)于1m[13]，但目前5G定位還未能大范圍商用。隨著自動(dòng)駕駛、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)高精度定位需求越來(lái)越多，傳統(tǒng)的移動(dòng)通信定位技術(shù)難以滿(mǎn)足用戶(hù)需求。

北斗定位是普適的高精度定位技術(shù)，通過(guò)后差分定位精度可達(dá)毫米級(jí)，但在衛(wèi)星信號(hào)遮擋區(qū)北斗定位存在短板，5G亞米級(jí)的高精度定位可以彌補(bǔ)北斗定位的不足。北斗+5G融合定位可以構(gòu)建室內(nèi)外一體化高精度服務(wù)，可滿(mǎn)足用戶(hù)在不同場(chǎng)景下對(duì)高精度定位的需求，如圖3所示，在室外開(kāi)闊區(qū)域，終端1以北斗定位為主，5G定位為輔；在室外衛(wèi)星信號(hào)被遮擋區(qū)域，終端2采用北斗+5G融合定位的策略，也可使用5G獨(dú)立定位；在室內(nèi)，終端3采用5G定位或5G與偽衛(wèi)星、超寬帶等技術(shù)融合定位[3]。北斗+5G構(gòu)建室內(nèi)外高精度定位服務(wù)，提升了電信運(yùn)營(yíng)商的定位服務(wù)能力，便于運(yùn)營(yíng)商開(kāi)展基于高精度定位服務(wù)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)。

圖3 北斗+5G融合定位示意圖[3]

此外，北斗高精度定位可提升運(yùn)營(yíng)商對(duì)網(wǎng)絡(luò)的精細(xì)化管理和運(yùn)營(yíng)能力。北斗高精度定位應(yīng)用于通信基站，有助于優(yōu)化基站布局、網(wǎng)絡(luò)覆蓋和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。高精度的終端位置信息還能夠輔助通信系統(tǒng)提升天線(xiàn)波束管理的準(zhǔn)確性，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率等[14]。5G網(wǎng)絡(luò)的高精度定位方法依賴(lài)于已知基站準(zhǔn)確的位置信息，北斗高精度定位讓通信基站的位置信息更加準(zhǔn)確，提升了5G定位的精度。

2.2 北斗授時(shí)提升同步網(wǎng)安全

同步網(wǎng)是電信網(wǎng)的重要基礎(chǔ)支撐網(wǎng)之一，為電信網(wǎng)內(nèi)所有電信設(shè)備提供同步控制信號(hào)，使電信設(shè)備工作在共同的時(shí)間基準(zhǔn)上。5G高精度時(shí)間同步需求主要體現(xiàn)在基本業(yè)務(wù)、協(xié)同增強(qiáng)及部分新業(yè)務(wù)上，基本業(yè)務(wù)時(shí)間同步要求為3μs[15]，協(xié)同業(yè)務(wù)時(shí)間同步要求為100ns量級(jí)[16]，5G支撐的新業(yè)務(wù)提出了更高要求的時(shí)間同步精度，例如5G高精度定位業(yè)務(wù)要求基站間的時(shí)間同步精度達(dá)到10ns量級(jí)，甚至更高[17]。全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System, GPS)授時(shí)是通信網(wǎng)重要的時(shí)間源，但GPS授時(shí)存在一定的安全隱患，影響國(guó)家通信網(wǎng)安全和網(wǎng)絡(luò)通信能力[18]。

北斗授時(shí)精度滿(mǎn)足通信網(wǎng)的時(shí)間同步要求，且安全可控，目前已廣泛應(yīng)用到我國(guó)通信同步網(wǎng)中。當(dāng)前在通信同步網(wǎng)中引入北斗授時(shí)有2種方式：一是基站通過(guò)天面北斗衛(wèi)星獲取北斗授時(shí)；二是基于IEEE 1588v2協(xié)議，通過(guò)地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)傳遞北斗地面時(shí)間源。如圖4所示，圖中3個(gè)站點(diǎn)都可以通過(guò)IEEE 1588v2協(xié)議傳遞北斗時(shí)間，站點(diǎn)3還可以直接獲取北斗授時(shí)。僅依靠天基北斗衛(wèi)星授時(shí)存在一定風(fēng)險(xiǎn)，北斗+IEEE 1588v2時(shí)間同步方案可以構(gòu)建天地互備的授時(shí)方式，提升時(shí)間同步網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性。

圖4 北斗+IEEE 1588v2時(shí)間同步示意圖

通過(guò)天面北斗衛(wèi)星獲取北斗授時(shí)，時(shí)間傳輸鏈路短，時(shí)間同步精度高，可以滿(mǎn)足未來(lái)5G協(xié)同業(yè)務(wù)對(duì)高精度時(shí)間同步的要求；但部署北斗接收機(jī)天饋線(xiàn)難度較大，且成本較高?；贗EEE 1588v2協(xié)議通過(guò)地面鏈路傳輸時(shí)間，存在時(shí)間同步精度降低的問(wèn)題，且需要運(yùn)營(yíng)商對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行改造。因此，建議5G基站時(shí)間同步方案采用天面北斗授時(shí)為主用同步參考基準(zhǔn)，同時(shí)采用IEEE 1588v2協(xié)議通過(guò)逐點(diǎn)傳遞方式從本地時(shí)間服務(wù)器設(shè)備獲取同步參考基準(zhǔn)作為備用參考基準(zhǔn)，也可依據(jù)業(yè)務(wù)需求在局部部署低成本小型化時(shí)間服務(wù)器，滿(mǎn)足對(duì)高精度時(shí)間同步業(yè)務(wù)的支持[5]。

2.3 北斗短報(bào)文保障應(yīng)急通信服務(wù)

我國(guó)地面通信網(wǎng)絡(luò)雖然很成熟，但在沙漠、草原及海洋等地區(qū)沒(méi)有覆蓋地面通信服務(wù)。北斗短報(bào)文是北斗系統(tǒng)的特色服務(wù)，可為中國(guó)及周邊地區(qū)用戶(hù)提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，該服務(wù)具備傳輸文字、圖片、語(yǔ)音等多種能力，最大單次報(bào)文可達(dá)14 000bit。北斗短報(bào)文通信作為一種天基通信方式，在一些地面通信服務(wù)無(wú)法保證的區(qū)域，北斗短報(bào)文可以做到穩(wěn)定持續(xù)地傳輸數(shù)據(jù)。

將北斗短報(bào)文與移動(dòng)通信融合，可有效補(bǔ)充地面通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的短板，構(gòu)建5G+北斗星地一體化綜合通信體系，以滿(mǎn)足在無(wú)地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋地區(qū)應(yīng)急通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)刃枨?。目前北斗三?hào)短報(bào)文服務(wù)已與地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)打通，可用于大眾短信息通信服務(wù)。其通信服務(wù)鏈路如圖5所示，使用配有北斗短報(bào)文功能的終端，直接向北斗地球靜止軌道衛(wèi)星(Geostationary Earth Orbits，GEO)發(fā)送信息，北斗GEO衛(wèi)星收到消息后，將信息發(fā)給地面短報(bào)文通信平臺(tái)，然后再接入地面通信網(wǎng)絡(luò)完成通信服務(wù)。

圖5 北斗短報(bào)文公眾通信服務(wù)示意圖

3 北斗在電信領(lǐng)域應(yīng)用的挑戰(zhàn)和問(wèn)題

隨著北斗技術(shù)的不斷發(fā)展，北斗定位、授時(shí)及短報(bào)文服務(wù)廣泛地應(yīng)用于電信領(lǐng)域，保障了我國(guó)通信服務(wù)的安全穩(wěn)定，同時(shí)也促進(jìn)了電信行業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新，但北斗在電信領(lǐng)域應(yīng)用還面臨一些挑戰(zhàn)和問(wèn)題。

1)信號(hào)覆蓋及穩(wěn)定性：衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳到地面后信號(hào)較弱，且易受干擾，特別是在高山、隧道及城市峽谷等地形復(fù)雜或遮擋區(qū)域，北斗系統(tǒng)的信號(hào)會(huì)受到影響，導(dǎo)致服務(wù)不穩(wěn)定或無(wú)法提供，這對(duì)高精度定位、通信網(wǎng)的時(shí)間同步及應(yīng)急通信服務(wù)的應(yīng)用帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

2)地基系統(tǒng)建設(shè)成本：北斗高精度定位和授時(shí)服務(wù)有賴(lài)于地基增強(qiáng)系統(tǒng)，建設(shè)北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)和相關(guān)的配套改造，需要大量資金投入。此外，當(dāng)前我國(guó)北斗CORS站建設(shè)已趨于飽和，如何將CORS站與通信網(wǎng)進(jìn)行深度融合，提升北斗CORS站的利用效率也是面臨的問(wèn)題。

3)5G網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)：雖然北斗+5G融合定位可以構(gòu)建泛在高精度定位服務(wù)，但目前5G定位還處于測(cè)試驗(yàn)證和試點(diǎn)應(yīng)用階段，大規(guī)模商用還需要解決5G時(shí)間同步和網(wǎng)絡(luò)改造成本等問(wèn)題，例如5G上行到達(dá)時(shí)間差定位方法，需要通信基站間的時(shí)間同步精度小于3ns，定位精度才能破亞米級(jí)。

4)短報(bào)文通信承載能力：北斗短報(bào)文作為北斗系統(tǒng)的特色服務(wù)，對(duì)于高并發(fā)、高隨機(jī)性的通信業(yè)務(wù)承載能力還有待完善，目前適用于小容量、低并發(fā)的應(yīng)急通信場(chǎng)景，對(duì)數(shù)據(jù)密集型通信和低時(shí)延傳輸應(yīng)用還難以滿(mǎn)足。此外，目前支持北斗短報(bào)文服務(wù)的大眾類(lèi)手機(jī)終端較少，這也阻礙了北斗短報(bào)文公眾服務(wù)的市場(chǎng)化應(yīng)用。

4 未來(lái)發(fā)展思考

針對(duì)北斗系統(tǒng)存在的問(wèn)題，楊元喜院士提出了彈性PNT戰(zhàn)略[19]，后來(lái)一些學(xué)者在PNT基礎(chǔ)上增加了通信，構(gòu)成了PNTC的理論[20-21]。在國(guó)家綜合PNT體系里地面通信基站是地基PNT基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分[22]，地面通信基站可作為我國(guó)PNT服務(wù)的重要補(bǔ)充[6]。北斗與地面通信網(wǎng)絡(luò)深度融合，構(gòu)建高精度泛在定位服務(wù)、天地互備的授時(shí)體系及星地一體化通信服務(wù)，推進(jìn)國(guó)家PNTC能力建設(shè)。

北斗定位與5G定位相輔相成，構(gòu)建室內(nèi)外無(wú)縫高精度定位服務(wù)。北斗定位可以提升運(yùn)營(yíng)商的定位服務(wù)能力，5G定位也可以彌補(bǔ)北斗在信號(hào)遮擋區(qū)域的定位短板。北斗要實(shí)現(xiàn)快速高精度定位需要通信網(wǎng)絡(luò)的支持，基于通信網(wǎng)絡(luò)的輔助北斗定位，實(shí)現(xiàn)了北斗快速定位；基于通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了厘米級(jí)高精度定位。此外，基于5G基站建設(shè)北斗CORS站，可以節(jié)約建設(shè)成本，并借助運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)維能力，將北斗CORS站的運(yùn)維水平提升至電信級(jí)別[23]。

國(guó)家正在建設(shè)地基授時(shí)系統(tǒng)，并基于通信光纖網(wǎng)絡(luò)傳遞時(shí)間信號(hào)，時(shí)間同步精度優(yōu)于100ps[24]，通信運(yùn)營(yíng)商借助國(guó)家地基授時(shí)系統(tǒng)在通信網(wǎng)絡(luò)中引入北斗地基授時(shí)作為基準(zhǔn)時(shí)間參考，不僅能提升5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步精度，還可以實(shí)現(xiàn)天地互備的時(shí)間同步方式。建議運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)可以作為全國(guó)北斗地基授時(shí)網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，將骨干地基授時(shí)網(wǎng)絡(luò)延伸至本地網(wǎng)。

北斗在電信領(lǐng)域的應(yīng)用落地，不但延伸了信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈，還提升了電信運(yùn)營(yíng)商的產(chǎn)品創(chuàng)新能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，北斗+5G將成為未來(lái)數(shù)字中國(guó)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，這也對(duì)北斗在電信行業(yè)的創(chuàng)新研究和應(yīng)用提出了更高的要求，未來(lái)北斗與通信網(wǎng)絡(luò)的深度融合，還需在以下領(lǐng)域進(jìn)行更深入的研究。

1)完善通導(dǎo)融合標(biāo)準(zhǔn)。需要繼續(xù)推進(jìn)制定北斗在國(guó)際電信領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為北斗的國(guó)際化推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。加強(qiáng)制定北斗授時(shí)和短報(bào)文在電信行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，促進(jìn)北斗的規(guī)模化應(yīng)用，引導(dǎo)北斗與電信產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。

2)加數(shù)據(jù)安全研究。在北斗+5G的融合應(yīng)用過(guò)程中，大量時(shí)空信息被傳輸和處理，部分?jǐn)?shù)據(jù)涉及國(guó)家安全和個(gè)體隱私，如何保障數(shù)據(jù)安全成為需要解決的問(wèn)題。

3)北斗+5G融合定位研究。加強(qiáng)北斗+5G深度融合定位研究，研究在信號(hào)層面的融合定位，例如衛(wèi)星信號(hào)遮擋時(shí)，5G定位信號(hào)作為補(bǔ)充，與北斗信號(hào)實(shí)現(xiàn)聯(lián)合定位。此外，還需要解決5G定位技術(shù)的瓶頸，加速5G定位的大規(guī)模商用。

4)北斗授時(shí)與時(shí)間同步研究。研究針對(duì)5G超低時(shí)延場(chǎng)景，利用光纖授時(shí)與波分系統(tǒng)混傳技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全國(guó)的北斗地基授時(shí)信號(hào)端到端高精度傳送。此外，還需要研究在北斗授時(shí)主用時(shí)，北斗信號(hào)異常情況下，如何切換成其它衛(wèi)星信號(hào)的策略。

5)星天地一體化的PNTC通導(dǎo)融合研究。隨著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，需要研究基于北斗、低軌通信衛(wèi)星和地面通信網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)天地互備的定位授時(shí)能力及星地一體化通信服務(wù)能力。

致謝：感謝中國(guó)聯(lián)通研究院的魏步征博士和張子寧博士在文章撰寫(xiě)過(guò)程中提出的寶貴意見(jiàn)和建議！