如何最好地实施精确时间和同步

运营商在为其关键基础设施创建 PNT 解决方案时必须做出两个最关键的决定：1） 是否应该在架构的每一层部署弹性、冗余和安全性？2） 应该使用什么安全策略？

决定#1：每一层？

运营商有充分的理由担心，他们无法证明与在架构的每一层部署弹性、冗余和安全性相关的成本是合理的。有新的定时和同步解决方案和设计选项可以实现稳健可靠的解决方案的最佳成本结构。

成本和解决方案类型之间的权衡通常与它们的部署位置有关。随着从 SDH/TDM 到以太网的迁移以及 LTE/4G 和 5G 在移动领域的发展，边缘的聚合办公室和网络接入站点显着增加。这不可避免地导致更小的、通常为 1-U 机架安装设备的成本与当今小得多的边缘基站（包括小型蜂窝和 gNodeB）一致。在这种环境下，运营商必须决定如何在架构级别和设计级别提供冗余、弹性和安全性。

可以在架构级别设计冗余，并在东/西部署的两端使用核心功能。例如，虚拟主时间参考时钟 （vPRTC） 架构通过双路径提供定向冗余和高性能功能。它还通过长期有效的高精度时间传输提供具有成本效益的分发。

部署冗余的另一种方法是在设备本身中。最好的方法是软件冗余，它可以实现低成本、高效和高性能的分布式解决方案。它避免了也消耗空间的硬件模块的成本，通常用于输入和输出端口，并且不必为了增加冗余而牺牲其他有价值的功能。例如，如果启用冗余，则在 10 Giga 以太网 （GE） 支持和多频带全球导航卫星系统 （GNSS） 之间进行选择时，存在权衡和潜在妥协。相反，软件冗余不需要移除任何硬件并放弃相关功能。

图 1 显示了一个常见的冗余用例，其中两个聚合路由器使用虚拟路由器冗余协议 （VRRP）。

图 1：活动和备用单元之间的冗余连接示例。

软件冗余的另一个优点是它可以实现整个设备的完全冗余。主备单元是一样的。每个功能都是冗余的，包括振荡器、GNSS 接收器、端口和输入/输出。对于硬件模块，它仅对自身功能是冗余的，而不是单元的其余部分。

与冗余一样，弹性也部署在架构和设备级别。它部署在架构级别，以便网络的大师可以相互连接。当大师连接到 GNSS 作为其时间和频率源时，它们必须连接到其他 1588 大师以启用辅助部分时间支持 （APTS）。如果主节点位置出现 GNSS 故障，APTS 通过启用自动不对称校正 （AAC） 来校准 PTP 流可能使用到/来自上游主节点的不同路径来促进备份。到上游大师的备份路径可以保证不间断和精确的时间和阶段操作。这种架构确保 GNSS 在中断时可以通过 IEEE 1588 精确时间协议 （PTP） 使用最佳路径进行备份。

vPRTC 提供了另一种选择。它使运营商能够使用一系列高性能边界时钟，使用 PTP 在长距离上实现高精度，通常是通过光网络。该架构使用 PTP 作为时间和相位的主要来源，减少了对 GNSS 的依赖。

在设备级别，弹性是通过振荡器的最佳选择来实现的（从 OCXO 到铷原子钟）。选择基于位置、用例和计时保持性能要求。指定多频段 GNSS 接收器至关重要。只有这些接收器才能通过使用 GNSS 卫星跨多个频段传输的时间信息的延迟差异来衡量和减轻周期性电离层事件（如太阳风暴）期间的显着时间延迟。这对于需要主要参考时钟 B 类 （PRTC-B） 40ns 以及增强型 PRTC （ePRTC） 30ns 的应用来说至关重要。

决定#2：什么安全策略？

最好的安全方法是从标准框架开始，并考虑其他漏洞，包括不断演变的干扰和欺骗威胁。

基于标准框架的身份验证和授权选项包括终端访问控制器访问控制系统 + （TACACS+） 和远程身份验证拨入用户服务 （RADIUS）。双重身份验证 （2FA） 提供了超出用户名和密码提供的安全性的额外保护层。

为 Secure Shell （SSH） 扩展提供各种级别的安全配置文件增加了确定哪些类型的用户具有哪些级别的访问权限和限制的粒度。高安全性配置文件将确保可以定义和执行最严格的访问规则。还需要解决脚本漏洞以及相关的常见漏洞和披露 （CVE®）。这可确保所有潜在的安全漏洞都得到审查和解决。为了应对不断发展的干扰和欺骗威胁，必须实施信号监控以及一致性检查和补救措施。

做出正确的架构选择以确保持续的性能需要全面的网络工程研究。它必须包括对大师级部署位置以及它们需要提供多少性能和准确性的仔细分析。该评估将指导精确时间和同步设备的选择过程。网络规划人员和同步工程师还应考虑诸如无风扇设备或需要风扇的设备、通过模块化硬件或软件实现冗余的成本和其他影响，以及是使用嵌入式还是模块化 GNSS 等选择。凭借正确的信息和对其选项的透彻了解，关键基础设施运营商可以经济高效地部署必要的冗余、弹性和安全性，以创建强大且可靠的 PNT 解决方案。

审核编辑：郭婷