Технология атомных часов в сетях связи 5G: практика глубокой интеграции и индустриализации

Как основная основополагающая технология для инфраструктуры сети 5G, высокоточные системы синхронизации времени переживают критический переход от лабораторных исследований к промышленному развертыванию. В архитектуре 5G базовые станции требуют точности межузловой синхронизации ±130 наносекунд (согласно стандартам 3GPP TS 38.104), что создает значительные проблемы для традиционных технологий спутниковой синхронизации. Миниатюрные системы атомных часов AcuPolar, разработанные с использованием технологии квантовых точных измерений, достигают синхронизации на уровне микросекунд между сетевыми узлами, обеспечивая необходимую поддержку для сверхплотных сетей 5G, сетевого слайсинга и других инновационных приложений.

Технологические инновации
Компания AcuPolar стала пионером в производстве атомных часов в масштабе микросхемы, основанных на принципах когерентного захвата популяции (CPT), и добилась следующих достижений:

• 1. Двухчастотная компенсация: система с двумя лазерами 1550 нм/780 нм смягчает дрейф частоты, вызванный температурой, повышая стабильность.

• 2. Миниатюрная вакуумная камера: вакуумные камеры объемом 3 см³, изготовленные с помощью МЭМС, уменьшают объем традиционных атомных часов на 90%.

• 3. Алгоритм интеллектуальной дисциплины: адаптивная фильтрация Калмана поддерживает точность синхронизации <1 мкс в течение 30 дней в условиях отсутствия приема сигналов ГНСС.

Индустриализация в проекте синхронизации сети China Telecom в 2019 году
AcuPolar продемонстрировал исключительные возможности при крупномасштабном развертывании:

• Фаза НИОКР: Модульная архитектура разделила устройства на 16 стандартизированных функциональных модулей для гибкого производства.

• Массовое производство: автоматизированные системы калибровки позволили осуществлять параллельную обработку 50 единиц продукции в день, что повысило эффективность на 400%.

• Развертывание: Удаленная предварительная настройка с использованием цифрового двойника сократила время отладки на месте до 2 часов на станцию.

• Гарантия качества: трехуровневая система прослеживаемости частоты гарантирует, что все устройства соответствуют сертификации UTC(k) Национального института метрологии Китая (NIM).

Эксплуатационное совершенство
Компания AcuPolar внедрила модель производства с «нулевыми запасами»:

• Интеграция ERP-MES позволила обеспечить сквозные производственные циклы в течение 72 часов.

• Распределенные испытательные сети с региональными калибровочными центрами в Восточном, Южном и Северном Китае обеспечили установку на месте в течение 48 часов после доставки.

  528 развернутых блоков синхронизации достигли MTIE (максимальной погрешности временного интервала) <0,5 мкс/24 ч, что превышает отраслевые стандарты на 60%.

Поддержка приложений 5G следующего поколения
Точная синхронизация открывает преобразующие возможности использования:

• Промышленный Интернет вещей: синхронизация на уровне 10 мкс для многоосевых контроллеров движения.

• Сети V2X: позиционирование с точностью до сантиметра для координации движения транспортных средств.

• Интеллектуальные сети: синхронизированная выборка на уровне 1 мкс в устройствах измерения фаз (PMU).
  AcuPolar сотрудничает с крупнейшими операторами связи в лабораториях 5G+TSN (Time-Sensitive Networking) для продвижения стандартизации ITU-T G.8273.2 в Китае.

На пути к 6G и далее
AcuPolar разрабатывает системы на основе оптических решетчатых часов, нацеленные на синхронизацию по всему городу <10 нс для интегрированных космическо-земных сетей и квантовой связи. Этот прогресс знаменует собой переход Китая от последователя к лидеру в области точного времени, поддерживая автономные инновации для глобальной цифровой инфраструктуры.