【導讀】電信
、公用事業、運輸和國防等關鍵基礎設施服務需要定位、導航和授時（PNT）技術來運行。但是，廣泛采用全球定位係統（GPS）作為PNT信息的主要來源會引入漏洞。

電信、公用事業、運輸和國防等關鍵基礎設施服務需要定位、導航和授時（PNT）技術來運行。但是

，廣泛采用全球定位係統（GPS）作為PNT信息的主要來源會引入漏洞。

在為關鍵基礎設施製定PNT解決方案時

，運營商必須做出兩個最關鍵的決策：1) 是否應在架構的每一層上部署彈性
、冗餘和安全性？2) 應采用哪種安全策略？

決策1：是否在每一層上部署
？

運營商有充分的理由擔心，他們無法對與在架構的每一層上部署彈性
、冗(rong)餘(yu)和(he)安(an)全(quan)性(xing)相(xiang)關(guan)的(de)成(cheng)本(ben)進(jin)行(xing)調(tiao)整(zheng)。具(ju)備(bei)全(quan)新(xin)的(de)授(shou)時(shi)和(he)同(tong)步(bu)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)及(ji)設(she)計(ji)選(xuan)項(xiang)
，有(you)助(zhu)於(yu)形(xing)成(cheng)理(li)想(xiang)的(de)成(cheng)本(ben)結(jie)構(gou)，提(ti)供(gong)穩(wen)健(jian)且(qie)可(ke)靠(kao)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。

通常，根據部署位置在成本和解決方案類型之間做出權衡。隨著SDH/TDM向以太網的遷移以及移動LTE/4G和5G的開發，集群辦公室和位於邊緣的網絡接入點的數量顯著增加。這必然導致設備變得更小（通常是1U機架可安裝設備）
，並且成本與當今的小尺寸邊緣基站（包括小型基站和gNodeB）一致。在這種環境中，運營商必須決定如何在架構級和設計級提供冗餘、彈性和安全性。

可以通過部署東/西兩端的核心功能在架構級設計冗餘。例如，虛擬主參考時鍾（vPRTC）架構借助雙重路徑提供方向冗餘和高性能功能。該架構還利用長距離高效高精度時間傳輸，實現經濟高效的分布。

另一種方法是在設備本身部署冗餘。最佳方法是采用軟件冗餘，該方法可以實現低成本、高效率且高性能的分布式解決方案。這種解決方案降低了占用空間的硬件模塊（通常用於輸入和輸出端口）的成本，同時避免了不得不犧牲其他有價值的功能來換取增加冗餘的優勢。例如，如果支持冗餘
，則在10千兆以太網（GE）支持和多頻段全球導航衛星係統（GNSS）之間進行選擇時需要做出權衡和其他妥協。相比之下，軟件冗餘不需要移除任何硬件，也不會失去相關功能。

圖1給出了常見的冗餘用例
，其中包含兩個使用虛擬路由器冗餘協議（VRRP）的聚合路由器。

圖1.工作單元和備用單元之間的冗餘連接示例

軟件冗餘的另一個優勢是它可以實現整個設備的總冗餘。工作單元和備用單元相同。所有功能都是冗餘的

，包括振蕩器
、GNSS接收機、端口和輸入/輸出。而硬件模塊僅在其自身功能（而非單元的其餘部分）方麵是冗餘的。

與冗餘類似，彈性也在架構級和設備級進行部署。在架構級部署彈性，以便網絡中的最高級時鍾可以彼此相連。當最高級時鍾連接到GNSS並將其作為時間和頻率的來源時，這些最高級時鍾必須與其他1588最高級時鍾相連以實現輔助部分時間支持（APTS）。如果GNSS在最高級時鍾位置失效，則APTS可以利用自動不對稱校正（AAC）來校準可能由精確授時協議（PTP）流使用的通向/來(lai)自(zi)上(shang)行(xing)最(zui)高(gao)級(ji)時(shi)鍾(zhong)的(de)不(bu)同(tong)路(lu)徑(jing)，從(cong)而(er)幫(bang)助(zhu)實(shi)現(xian)備(bei)份(fen)。上(shang)行(xing)最(zui)高(gao)級(ji)時(shi)鍾(zhong)的(de)備(bei)份(fen)路(lu)徑(jing)可(ke)以(yi)保(bao)證(zheng)不(bu)間(jian)斷(duan)的(de)精(jing)確(que)授(shou)時(shi)和(he)相(xiang)位(wei)操(cao)作(zuo)。此(ci)架(jia)構(gou)確(que)保(bao)在(zai)發(fa)生(sheng)中(zhong)斷(duan)時(shi)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)IEEE 1588 PTP對GNSS進行備份，同時利用了最佳路徑。

另一種選擇是vPRTC。它支持運營商通過使用PTP的高性能邊界時鍾鏈在長距離上實現高精度（通常在光網絡上）。這種架構使用PTP作為其主要時間和相位來源，減少了對GNSS的依賴。

在設備級，通過選擇最佳振蕩器實現彈性（從OCXO到銣原子鍾）。具體選擇取決於位置
、用例和計時保持性能要求。指定多頻段GNSS接收機至關重要。因為隻有這些接收機可以計量和減小周期性電離層事件（如太陽風暴）期間產生的明顯延時，方法是利用GNSS衛星以多個頻段發送的時間信息的延時差。對於需要40 ns的B類主參考時鍾（PRTC-B）以及30 ns的增強型PRTC（ePRTC）的應用而言，這一點至關重要。

決策2：采用哪種安全策略
？

理想的安全方法是從標準框架開始
，並考慮包括不斷演變的幹擾和欺騙威脅在內的其他漏洞。

基於標準框架的身份驗證和授權選項包括終端接入控製器訪問控製係統+（TACACS+）和遠程身份驗證撥入用戶服務（RADIUS）。除了通過用戶名和密碼確保安全性之外，雙因素身份驗證（2FA）還提供一層額外的保護。

通過為安全外殼（SSH）擴kuo展zhan提ti供gong不bu同tong級ji別bie的de安an全quan配pei置zhi文wen件jian，可ke以yi在zai確que定ding用yong戶hu類lei型xing以yi及ji相xiang關guan的de訪fang問wen權quan限xian和he限xian製zhi時shi提ti供gong更geng多duo粒li度du。高gao安an全quan性xing配pei置zhi文wen件jian將jiang確que保bao可ke定ding義yi和he執zhi行xing最zui嚴yan格ge的de訪fang問wen規gui則ze。此ci外wai
，還hai需xu要yao解jie決jue腳jiao本ben漏lou洞dong以yi及ji相xiang關guan的de常chang見jian漏lou洞dong和he暴bao露lu（CVE®）問題。這樣可確保審查和解決所有潛在的安全漏洞。為了抑製不斷演變的幹擾和欺騙威脅
，必須執行信號監測以及一致性檢查和修複。

為(wei)了(le)確(que)保(bao)持(chi)續(xu)的(de)性(xing)能(neng)
，需(xu)要(yao)做(zuo)出(chu)正(zheng)確(que)的(de)架(jia)構(gou)選(xuan)擇(ze)

，這(zhe)要(yao)求(qiu)全(quan)麵(mian)的(de)網(wang)絡(luo)工(gong)程(cheng)設(she)計(ji)研(yan)究(jiu)。其(qi)中(zhong)必(bi)須(xu)包(bao)括(kuo)對(dui)最(zui)高(gao)級(ji)時(shi)鍾(zhong)部(bu)署(shu)位(wei)置(zhi)的(de)精(jing)密(mi)分(fen)析(xi)及(ji)其(qi)將(jiang)需(xu)要(yao)提(ti)供(gong)的(de)性(xing)能(neng)和(he)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)。該(gai)評(ping)估(gu)將(jiang)在(zai)精(jing)確(que)授(shou)時(shi)和(he)同(tong)步(bu)設(she)備(bei)的(de)選(xuan)擇(ze)過(guo)程(cheng)中(zhong)提(ti)供(gong)指(zhi)導(dao)。網(wang)絡(luo)規(gui)劃(hua)人(ren)員(yuan)和(he)同(tong)步(bu)工(gong)程(cheng)師(shi)還(hai)應(ying)考(kao)慮(lv)選(xuan)擇(ze)無(wu)風(feng)扇(shan)設(she)備(bei)或(huo)需(xu)要(yao)風(feng)扇(shan)的(de)設(she)備(bei)，通(tong)過(guo)模(mo)塊(kuai)化(hua)硬(ying)件(jian)或(huo)軟(ruan)件(jian)實(shi)現(xian)冗(rong)餘(yu)的(de)成(cheng)本(ben)和(he)其(qi)他(ta)影(ying)響(xiang)，以(yi)及(ji)是(shi)使(shi)用(yong)嵌(qian)入(ru)式(shi)還(hai)是(shi)模(mo)塊(kuai)化(hua)GNSS。獲得正確的信息和對其選項的全麵理解，關鍵基礎設施運營商能夠以經濟高效的方式部署必要的冗餘、彈性和安全性
，從而打造穩健可靠的PNT解決方案。

（來源：Microchip Technology Inc.，作者：頻率和時間係統部新興產品主管Eric Colard）

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