GNSS 技術再進化，日本 FURUNO 古野電氣協力打造奈秒等級高精度同步設施

人類的生活已分秒離不開通訊，在人手一機、萬物互聯的現今，乃至於邁向電動自駕車的未來，通訊傳輸的品質愈加重要。但由於無線電波一定有干擾：例如相鄰基地台的互相影響、5G 頻率的分配沒有緩衝區的保護頻寬等因素，其實鮮少有人會注意到，我們隨時都在仰賴著 nanosecond（ns,十億分之一秒）的時間同步技術，讓每個基地台都能實現點與點之間精準穩定的通訊與溝通傳遞服務。每個 5G 基地台系統採用奈秒級時間同步技術來精準控制與匹配上下行通訊的時序，實現多點之間高速傳遞與低延遲的應用場景。

利用艦船上 GNSS 技術，提供高精度的時間同步接收器

時間同步的標準是採用 UTC（世界協調時間）。由標準無線電波（無線電時鐘）和 NTP 服務器分配，但其性能不足以防止通訊干擾。因此必須透過採用時間同步的 GNSS (Global Navigation Satellite System, 全球衛星導航系統)接收器，與定位計算一起得出的時間數據，轉換為與 UTC 同步的 1 秒脈衝訊號（1PPS）並加以輸出；再藉由 GNSS 接收器直接安裝在基地台上，或者通過安裝在「主時鐘（Grandmaster Clock）」上的 GNSS 接收器，以 PTP 方式將時間傳送到基地台。

由於 5G 標準規範規定基地台時間同步應為 UTC 時間的 ±1.5μs 以內。考慮到 PTP 傳遞時間的延遲，作為延遲基礎的 GNSS 接收器需要具有極高的奈秒級精度。而為了滿足這類需求，古野電氣（FURUNO ELECTRIC CO.,LTD.）便為此提供了一系列時間同步產品。
古野電氣最初是一家探測魚群偵測器和聲納等海洋電子設備的製造領導廠商。1980 年代以來，提供了 GPS / GNSS 接收器來定位海洋上的船隻。在此積累的技術也逐漸移植到陸地上部署，產品廣泛應用於車載 GNSS 接收器、ETC、WiFi 和商業用手持終端等廣泛領域。時間同步產品就是其中之一。

具體來說，除了生成簡單的 1PPS 時間訊號的 GNSS 接收器「GT系列」之外，古野電氣還有推出結合振盪器具有高保持性能（Holdover）的「GF 系列」，以及便攜式時間同步訊號產生器的「TB-1」等產品陣容。實現了電信、廣電等社會基礎設施所需的高性能時間輸出。

（Source：FURUNO 古野電氣）

成功開發出新一代 GNSS 接收器，支援全球所有衛星系統

針對在 5G、商業無線通訊、PTP 主時鐘等領域裡對精確時間同步功能有需求的國內外用戶，古野電氣成功開發首款了支援全球所有衛星系統（含北斗）的 GNSS 接收器。

本系列產品針對不同應用（接收頻段、輸出訊號）同時推出了三種型號，時間精度都達到世界最高級別 4.5 ns（1σ）以下，且搭載了與日本最大電信事業集 NTT 共同開發設計的抗多路徑技術（動態衛星選擇™）。即使在市中心架設天線，也能有效降低外在干擾對時間精度所造成的影響。

（Source：FURUNO 古野電氣）

上表中的 GT-100 是古野電氣第一款支援 L1 和 L5 雙頻接收的多模 GNSS 接收器。雙頻定位減少了由於太陽耀斑（solar flares）影響而導致的時間延遲，還改善了干擾波等產生的 GNSS 漏洞（jamming and spoofing）。GNSS 接收器通常用於如 5G 移動基地台、金融交易和智慧電網等對於可靠性要求較高的領域裡，所以產品須具備更高穩定性。該型號產品可輸出精確的 1PPS 信號，且與 UTC 同步，還新增時鐘訊號輸出，三個通道可任意分配 1PPS 或時鐘訊號。除了 10MHz，時鐘訊號還可以自訂，例如 2.048MHz、19.2MHz 和 30.72MHz 等無線通訊中常用的頻率，得以有效協助客戶縮短無線系統從開發設計到上市的時間，加強競爭力。

在建築城鎮等複雜環境干擾下，精度僅微幅下降

因 5G 的無線電波範圍很短，所以勢必得在都市中安裝很多基地台。它可以在看不到衛星或產生許多反射波的地方運行，例如在山谷中的建築物。然而在這樣的環境下，GNSS 接收器計算的時間性能容易衰退；但透過 PTP 從安裝在能見度好的地方分配時間，進而覆蓋所有城市區域，這也是不切實際的，因為 PTP 的性能會因中繼跳數而衰退。因此，若使用古野電氣開發的反射波對策算法（Dynamic Satellite Selection™），則能有效地使用直接波或高品質的反射波，並且有選擇性地使用誤差小的訊號，即使在市區的接收環境中也可以減少錯誤。

（Source：FURUNO 古野電氣）（Source：FURUNO 古野電氣）

即使發生天線故障，也能保持 24 小時的高精度

作為實現高精度時間同步的設備，還有一點不容忽視。古野電氣的 GF 系列，將 GNSS 接收器與　OCXO　晶體振盪器相結合，即使衛星信號中斷，24 小時期間也能將誤差控制在 1.5μs內。從檢測出故障、到維護人員抵達現場，基地台能高精度地保持在同一時間，從而維持高品質的通訊服務。搭載 OCXO 和保持功能的 GF 系列體現了古野電氣多年來處理現場故障的經驗和技術，並且由於可以縮短開發時程，更易於將無線技術用於商業用途，並讓用戶整合到自己的系統之中。