为加速推进我国6G空天地海一体化网络战略布局，破解传统光纤铺设以及“最后一公里接入”等的授时传递难题，中国联通研究院携手浙江联通以及上海交通大学取得重大突破：业内首个自由空间激光与光纤时频高精度授时传递一体化试验网在杭州湾海域成功开通并完成现网验证。这标志着我国在自由空间高精度时频同步技术及空地异构融合网络授时传递领域迈出了里程碑式的一步。
6G与垂直行业痛点，破解覆盖与同步授时及定位难题
随着6G网络向空天地海全域扩展，以及工业互联网、低空经济等垂直行业对高精度时频同步及定位需求激增，基于传统光纤的方法面临着严峻挑战：岛屿、远海、偏远山区、应急救灾等场景下光纤部署成本高昂、难度大、周期长，且经过多跳传递之后精度也难以有效保证。相比较而言，自由空间激光传输方式以其部署灵活、成本低廉、即开即用等显著优势，成为突破地理限制、实现“泛在连接”与“精准同步”的有效解决途径之一。在授时精度层面，采用空间光通信授时可以达到亚纳秒甚至皮秒量级，远高于采用微波/GNSS系统的微秒量级；在时延层面，空间光通信授时由于采用光速传播，具有极低的时延，采用微波/GNSS存在中继和协议带来的额外时延；在抗干扰能力层面，空间光通信具有极强的抗干扰能力，微波/GNSS易被干扰和欺骗。同时，空间光通信授时在安全性以及带宽上均优势明显。本次试验网的建设，正是聚焦这一核心需求，探索构建“空—天—地—海”一体化高精度时频同步传递网络的可行方案。
基于空间光通信授时的国际、国内研究进展
美国NASA的LCRD项目（Laser Communications Relay Demonstration），通过地面站与卫星间光链路传递时间数据，目的之一就是验证比对光通信授时与GPS授时精度。欧洲航天局（ESA）的欧洲半导体激光星间链路实验（SILEX）项目在EutelSat等商业星中部署激光载荷，用于实现低轨地面观测卫星SPOT4与高轨通信卫星ARTEMIS之间的同步通信与授时。2023年中科院光电所完成了地基—高空平台之间的光对时实验，对时精度达皮秒级。上述这些项目都是以星地或者星间的授时链路传递性能验证为主。
杭州湾现网实证：长距离跨海，性能卓越
项目选定国家重大交通枢纽——杭州湾作为核心试验场，在杭州湾大桥两端的中国联通嘉兴海盐站点与宁波慈溪站点分别部署试验设备，试点方案如下图所示，其中红色线条代表空间光通信授时链路，绿色线条代表地面光纤授时链路。
该方案的创新性包括以下三个方面：
首创异构组网模式：同时部署基于自由空间激光和基于光纤的两套高精度时频同步系统，构建全球首个“空-纤”一体化时频传递试验网络。
60公里跨海传递验证：在海平面大气环境下，实现了空间激光时频信号跨越60公里的稳定传输，采用先进的抗湍流协议和技术有效克服了海洋环境下大气湍流的影响，实现超高灵敏度、超高精度时频传递。
性能卓越，突破极限：350公里四级级联光纤链路时间传递精度优于100皮秒量级，达到国际先进水平；而60公里自由空间激光链路时间传递精度更是突破至飞秒量级，展现出其在超高精度同步领域的巨大潜力。试验成功验证了在复杂开放环境下构建异构融合高精度时频网络的可行性。
引领未来网络创新，赋能数字中国建设
作为项目的负责人，中国联通研究院首席研究员张贺表示，本次试验网的成功开通，不仅是中国联通与上海交通大学在前沿通信技术领域“产学研用”深度融合的典范成果，更是为未来6G网络构建全域无缝覆盖、超高精度同步传递能力奠定了坚实的技术基础，为解决海岛通信、应急保障、远洋作业等国家重大需求提供了全新的技术选项。上海交通大学的陈建平教授也提出了后续会在试验网开通期间，结合收集的气象数据，进一步分析比对天气变化对空间光通信授时产生的影响，通过引入AI算法进行建模分析，提升系统性能，增强系统的稳定性。
未来，中国联通与上海交通大学双方将持续深化战略合作，聚焦国家重大战略需求与产业前沿，加大在空天地一体化网络、超高精度时频同步、光通信等领域的科技创新投入，加速技术成果转化与应用推广，携手推动我国信息通信产业高质量发展，为建设网络强国、数字中国贡献核心科技力量。
本文来源：中国联通研究院
