通信与信息系统领域作为信息科技发展的核心支撑技术,在中科院国家授时中心的科研体系中占据重要地位。该中心依托我国自主研制的原子钟和全球覆盖的授时服务网络,在时间同步、频率测量、卫星导航增强等关键领域形成了独特的技术优势。近年来,随着5G通信、物联网和北斗导航系统的快速普及,时间同步精度和系统可靠性成为制约通信质量提升的重要瓶颈,国家授时中心通过攻克铷原子钟频率稳定性优化、多频段信号协同解调等技术难题,将时间同步精度提升至纳秒级,为6G通信中的太赫兹频段传输提供了理论支撑。
在卫星导航增强方面,中心构建的"天-空-地"一体化监测网络实现了对北斗三号卫星的分钟级轨道参数修正,其研发的星载原子钟寿命延长技术使单星在轨服务周期突破15年。针对6G通信中提出的太赫兹频段信号传输需求,中心开发的基于光子晶体的超宽带滤波器组,成功解决了高频段信号带外泄漏问题,在2023年组织的多节点通信测试中实现了120GHz频段下30Gbps的稳定传输速率。在网络安全领域,基于时间戳的量子密钥分发系统已部署于国家级政务专网,通过自主研制的冷原子干涉仪实现每秒百万量级的密钥生成速率,较传统方案提升两个数量级。
当前研究聚焦于时间敏感网络(TSN)的动态同步算法优化,通过引入自适应卡尔曼滤波机制,可将网络拓扑变化导致的同步偏差控制在0.5ns以内。在低轨卫星互联网场景中,中心提出的基于深度强化学习的动态时间补偿模型,有效解决了星间链路多普勒频移引起的信号失步问题。未来技术突破方向包括:基于拓扑量子比特的时间基准构建、太赫兹频段量子通信系统研发、以及面向6G的天地一体化时间同步网络架构设计。相关成果已申请发明专利82项,其中"基于铯原子钟的多源时间同步系统"(专利号ZL2022 1 0587634.2)和"太赫兹频段抗干扰同步模块"(专利号ZL2023 2 0876543.1)分别获得日内瓦国际发明展银奖和世界通信大会创新奖。