電信、公用事業、運輸和國防等關鍵基礎設施服務需要定位、導航和定時 （PNT） 技術才能運行。但是，無處不在地使用全球定位系統（GPS）作為PNT信息的主要來源帶來了漏洞。

運營商在為其關鍵基礎設施創建PNT解決方案時必須做出兩個最關鍵的決策：1）是否應該在架構的每一層部署彈性、冗余和安全性？2）應該使用什么安全策略？

決策#1：每一層？

運營商有充分的理由擔心，他們無法證明在架構的每一層部署彈性、冗余和安全性的相關成本是合理的。有新的定時和同步解決方案和設計選項，可實現最佳成本結構，實現穩健可靠的解決方案。

成本和解決方案類型之間的權衡通常與部署它們的位置有關。隨著從SDH/TDM向以太網的遷移以及LTE/4G和5G在移動領域的發展，邊緣的聚合局和網絡接入站點明顯增加。這不可避免地導致了更小的，通常是1-U機架安裝的設備，其成本與當今更小的邊緣基站（包括小型蜂窩和gNodeB）一致。在此環境中，操作員必須決定如何在體系結構級別和設計級別提供冗余、復原能力和安全性。

冗余可以在架構級別進行設計，核心功能位于東/西部署的兩端。例如，虛擬主時間參考時鐘 （vPRTC） 架構通過雙路徑提供定向冗余和高性能功能。它還通過高效的高精度長距離時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值的功能來增加冗余的好處。例如，如果啟用了冗余，則在 10 Giga 以太網 （GE） 支持和多頻段全球導航衛星系統 （GNSS） 之間進行選擇時，需要權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功能。

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

圖 1：主用設備和備用設備之間的冗余連接示例。

軟件冗余的另一個優點是它使整個設備完全冗余。主用單元和備用單元相同。每個功能都是冗余的，包括振蕩器、GNSS 接收器、端口和輸入/輸出。對于硬件模塊，它只是對自己的功能是多余的，而不是單元的其余部分。

與冗余一樣，復原能力也同時部署在體系結構和設備級別。它部署在架構級別，以便網絡的大師可以相互連接。當大師連接到 GNSS 作為其時間和頻率源時，它們必須連接到其他 1588 大師才能啟用輔助部分時間支持 （APTS）。如果主站位置發生GNSS故障，APTS通過使用自動不對稱校正（AAC）來校準PTP流可能用于上游主站的不同路徑，從而促進備份。上游主站的備份路徑可以保證不間斷和精確的時間和相位操作。此架構可確保 GNSS 在中斷時可以使用最佳路徑由 IEEE 1588 精確時間協議 （PTP） 備份。

vPRTC提供了另一種選擇。它使運營商能夠使用一系列高性能邊界時鐘，使用長距離PTP，以實現高精度，通常是通過光網絡。該架構使用 PTP 作為其時間和相位的主要來源，減少了對 GNSS 的依賴。

在設備層面，彈性是通過振蕩器的最佳選擇（從OCXO到銣原子鐘）來實現的。選擇基于位置、用例和計時保留性能要求。指定多頻段 GNSS 接收器至關重要。只有這些接收器才能利用GNSS衛星在多個頻段上傳輸的時間信息延遲差異，測量和減輕太陽風暴等周期性電離層事件期間的重大時間延遲。這對于需要主參考時鐘 B 類 （prtc-b） 40ns 以及增強型 PRTC （ePRTC） 30ns 的應用至關重要。

決策#2：什么安全策略？

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

基于標準框架的身份驗證和授權選項包括終端訪問控制器訪問控制系統 + （TACACS+） 和遠程身份驗證撥入用戶服務 （RADIUS）。雙因素身份驗證 （2FA） 提供了超出用戶名和密碼提供的安全性的額外保護層。

為安全外殼 （SSH） 擴展提供具有不同級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別的訪問權限和限制的粒度。高安全性配置文件將確保可以定義和執行最嚴格的訪問規則。還需要解決腳本漏洞以及相關的常見漏洞和披露 （CVE）。?這可確保審查和解決所有潛在的安全漏洞。為了應對不斷演變的干擾和欺騙威脅，必須實施信號監控以及一致性檢查和補救。

做出正確的架構選擇以確保持續的性能需要徹底的網絡工程研究。它必須包括對 grandmaster 部署位置的仔細分析，以及他們需要提供多少性能和準確性。該評估將指導精確時間和同步設備的選擇過程。網絡規劃人員和同步工程師還應考慮選擇，例如無風扇設備或需要風扇的設備，通過模塊化硬件或軟件實現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其選項有了透徹的了解，關鍵基礎設施運營商可以經濟高效地部署必要的冗余、彈性和安全性，以創建強大可靠的 PNT 解決方案。

審核編輯：郭婷