電信、公用事業(yè)、運(yùn)輸和國(guó)防等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)需要定位、導(dǎo)航和定時(shí) （PNT） 技術(shù)才能運(yùn)行。但是，無(wú)處不在地使用全球定位系統(tǒng)（GPS）作為PNT信息的主要來(lái)源帶來(lái)了漏洞。

運(yùn)營(yíng)商在為其關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)建PNT解決方案時(shí)必須做出兩個(gè)最關(guān)鍵的決策：1）是否應(yīng)該在架構(gòu)的每一層部署彈性、冗余和安全性？2）應(yīng)該使用什么安全策略？

決策#1：每一層？

運(yùn)營(yíng)商有充分的理由擔(dān)心，他們無(wú)法證明在架構(gòu)的每一層部署彈性、冗余和安全性的相關(guān)成本是合理的。有新的定時(shí)和同步解決方案和設(shè)計(jì)選項(xiàng)，可實(shí)現(xiàn)最佳成本結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健可靠的解決方案。

成本和解決方案類型之間的權(quán)衡通常與部署它們的位置有關(guān)。隨著從SDH/TDM向以太網(wǎng)的遷移以及LTE/4G和5G在移動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展，邊緣的聚合局和網(wǎng)絡(luò)接入站點(diǎn)明顯增加。這不可避免地導(dǎo)致了更小的，通常是1-U機(jī)架安裝的設(shè)備，其成本與當(dāng)今更小的邊緣基站（包括小型蜂窩和gNodeB）一致。在此環(huán)境中，操作員必須決定如何在體系結(jié)構(gòu)級(jí)別和設(shè)計(jì)級(jí)別提供冗余、復(fù)原能力和安全性。

冗余可以在架構(gòu)級(jí)別進(jìn)行設(shè)計(jì)，核心功能位于東/西部署的兩端。例如，虛擬主時(shí)間參考時(shí)鐘 （vPRTC） 架構(gòu)通過(guò)雙路徑提供定向冗余和高性能功能。它還通過(guò)高效的高精度長(zhǎng)距離時(shí)間傳輸提供具有成本效益的分配。

部署冗余的另一種方法是在設(shè)備本身中。最好的方法是軟件冗余，它支持低成本、高效和高性能的分布式解決方案。它避免了硬件模塊的成本，硬件模塊也消耗空間，通常用于輸入和輸出端口，并且不必犧牲其他有價(jià)值的功能來(lái)增加冗余的好處。例如，如果啟用了冗余，則在 10 Giga 以太網(wǎng) （GE） 支持和多頻段全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) （GNSS） 之間進(jìn)行選擇時(shí)，需要權(quán)衡取舍和潛在的折衷方案。相比之下，軟件冗余不需要移除任何硬件并喪失相關(guān)功能。

圖 1 顯示了使用虛擬路由器冗余協(xié)議 （VRRP） 的兩個(gè)聚合路由器的常見冗余用例。

圖 1：主用設(shè)備和備用設(shè)備之間的冗余連接示例。

軟件冗余的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它使整個(gè)設(shè)備完全冗余。主用單元和備用單元相同。每個(gè)功能都是冗余的，包括振蕩器、GNSS 接收器、端口和輸入/輸出。對(duì)于硬件模塊，它只是對(duì)自己的功能是多余的，而不是單元的其余部分。

與冗余一樣，復(fù)原能力也同時(shí)部署在體系結(jié)構(gòu)和設(shè)備級(jí)別。它部署在架構(gòu)級(jí)別，以便網(wǎng)絡(luò)的大師可以相互連接。當(dāng)大師連接到 GNSS 作為其時(shí)間和頻率源時(shí)，它們必須連接到其他 1588 大師才能啟用輔助部分時(shí)間支持 （APTS）。如果主站位置發(fā)生GNSS故障，APTS通過(guò)使用自動(dòng)不對(duì)稱校正（AAC）來(lái)校準(zhǔn)PTP流可能用于上游主站的不同路徑，從而促進(jìn)備份。上游主站的備份路徑可以保證不間斷和精確的時(shí)間和相位操作。此架構(gòu)可確保 GNSS 在中斷時(shí)可以使用最佳路徑由 IEEE 1588 精確時(shí)間協(xié)議 （PTP） 備份。

vPRTC提供了另一種選擇。它使運(yùn)營(yíng)商能夠使用一系列高性能邊界時(shí)鐘，使用長(zhǎng)距離PTP，以實(shí)現(xiàn)高精度，通常是通過(guò)光網(wǎng)絡(luò)。該架構(gòu)使用 PTP 作為其時(shí)間和相位的主要來(lái)源，減少了對(duì) GNSS 的依賴。

在設(shè)備層面，彈性是通過(guò)振蕩器的最佳選擇（從OCXO到銣原子鐘）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。選擇基于位置、用例和計(jì)時(shí)保留性能要求。指定多頻段 GNSS 接收器至關(guān)重要。只有這些接收器才能利用GNSS衛(wèi)星在多個(gè)頻段上傳輸?shù)臅r(shí)間信息延遲差異，測(cè)量和減輕太陽(yáng)風(fēng)暴等周期性電離層事件期間的重大時(shí)間延遲。這對(duì)于需要主參考時(shí)鐘 B 類 （prtc-b） 40ns 以及增強(qiáng)型 PRTC （ePRTC） 30ns 的應(yīng)用至關(guān)重要。

決策#2：什么安全策略？

最好的安全方法是從標(biāo)準(zhǔn)框架開始，并考慮其他漏洞，包括不斷演變的干擾和欺騙威脅。

基于標(biāo)準(zhǔn)框架的身份驗(yàn)證和授權(quán)選項(xiàng)包括終端訪問控制器訪問控制系統(tǒng) + （TACACS+） 和遠(yuǎn)程身份驗(yàn)證撥入用戶服務(wù) （RADIUS）。雙因素身份驗(yàn)證 （2FA） 提供了超出用戶名和密碼提供的安全性的額外保護(hù)層。

為安全外殼 （SSH） 擴(kuò)展提供具有不同級(jí)別的安全配置文件可提高確定哪些類型的用戶具有哪些級(jí)別的訪問權(quán)限和限制的粒度。高安全性配置文件將確保可以定義和執(zhí)行最嚴(yán)格的訪問規(guī)則。還需要解決腳本漏洞以及相關(guān)的常見漏洞和披露 （CVE）。?這可確保審查和解決所有潛在的安全漏洞。為了應(yīng)對(duì)不斷演變的干擾和欺騙威脅，必須實(shí)施信號(hào)監(jiān)控以及一致性檢查和補(bǔ)救。

做出正確的架構(gòu)選擇以確保持續(xù)的性能需要徹底的網(wǎng)絡(luò)工程研究。它必須包括對(duì) grandmaster 部署位置的仔細(xì)分析，以及他們需要提供多少性能和準(zhǔn)確性。該評(píng)估將指導(dǎo)精確時(shí)間和同步設(shè)備的選擇過(guò)程。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃人員和同步工程師還應(yīng)考慮選擇，例如無(wú)風(fēng)扇設(shè)備或需要風(fēng)扇的設(shè)備，通過(guò)模塊化硬件或軟件實(shí)現(xiàn)冗余的成本和其他影響，以及是使用嵌入式還是模塊化GNSS。有了正確的信息并對(duì)其選項(xiàng)有了透徹的了解，關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)商可以經(jīng)濟(jì)高效地部署必要的冗余、彈性和安全性，以創(chuàng)建強(qiáng)大可靠的 PNT 解決方案。

審核編輯：郭婷