基于GNSS的時鐘提供+/- 100ns的主參考時鐘定時精度

上一代無線網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)重依賴全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）為無線接入網(wǎng)（RAN）中的所有源時鐘提供可追溯的時間參考。精心設(shè)計的基于 GNSS 的時鐘可以輕松提供 +/- 100 ns 的主參考時鐘 （PRTC） 定時精度。表1顯示了ITU定義的用于通信網(wǎng)絡(luò)的通用源時鐘的定時精度。

表 1.可用于 5G 的主要參考時鐘 （PRTC） 類型。

4G 無線網(wǎng)絡(luò)已通過位于核心 RAN 站點的高容量 GNSS 可追溯 （PRTC-A） PTP 主時鐘構(gòu)建而成。4G核心RAN時鐘能否覆蓋所有5G定時需求？

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)帶來的 5G 挑戰(zhàn)

5G運營商在部署基于GNSS的源時鐘方面面臨兩大挑戰(zhàn)。

首先，5G網(wǎng)絡(luò)非常密集，通常需要十倍于上一代網(wǎng)絡(luò)的源時鐘。這意味著需要安裝和維護(hù)的GNSS天線數(shù)量是原來的十倍。GNSS天線已經(jīng)安裝在核心/ RAN站點中，但未安裝在5G聚合站點中。GNSS天線是您寧愿避免的頭痛問題！

其次，GNSS容易受到干擾和欺騙等網(wǎng)絡(luò)安全攻擊。您的 5G 無線電具有最短的保持時間，如果 GNSS 由于故障或其他漏洞（如干擾）而受到損害，它將很快開始干擾同一頻譜中的其他無線電。

GNSS 網(wǎng)絡(luò)安全威脅真實存在嗎？

一句話——是的。而且，政府機(jī)構(gòu)終于站出來做點什么了。如果您不相信 GNSS 威脅是真實的，請花幾分鐘在互聯(lián)網(wǎng)上搜索它們。坦率地說，它已經(jīng)變得司空見慣，現(xiàn)在被歸類為公共安全問題。

我需要做什么來遵守新的國土安全部彈性PNT框架？

級別 1 意味著您的 5G 網(wǎng)絡(luò)將在 GNSS 威脅期間脫機(jī)，但在 GNSS 服務(wù)恢復(fù)時它將自行恢復(fù)。對您的客戶來說，這不是一個很棒的體驗。級別 2 和 3 概述了增量級別的保護(hù)，但 DHS 的行動呼吁是設(shè)計關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施以實現(xiàn) 4 級安全。4 級保護(hù)意味著您的 5G 系統(tǒng)將能夠檢測和緩解 GNSS 威脅，并繼續(xù)運行而不會降低服務(wù)質(zhì)量。

Microchip如何幫助實現(xiàn)DHS 4級保護(hù)？

Microchip的創(chuàng)新新定時架構(gòu) - 虛擬主參考時鐘（vPRTC） - 使用受保護(hù)的核心ePRTC定時站點作為網(wǎng)絡(luò)的冗余區(qū)域定時集線器。我們的TimeProvider? 4100 ePRTC與您的核心銫原子鐘連接，將內(nèi)部GNSS參考與原子鐘相結(jié)合，為您的5G網(wǎng)絡(luò)提供自主定時參考。

ePRTC 在鎖定到 GNSS 時可實現(xiàn) 30 ns 的精度，如果 GNSS 丟失，它可以在至少 100 天內(nèi)保持 14 ns 的精度。這種架構(gòu)有助于提供新的彈性，從而幫助網(wǎng)絡(luò)運營商為其客戶提供不間斷的服務(wù)。

雙向受保護(hù)的精確時間協(xié)議 （PTP） 定時從“西”和“東”核心 ePRTC 站點流向所有 5G 聚合站點。大多數(shù)通信網(wǎng)絡(luò)使用具有雙向流量的環(huán)形或網(wǎng)狀架構(gòu)來實現(xiàn)高可用性，即使發(fā)生光纖切斷可能會中斷一個方向的流量。環(huán)形和網(wǎng)狀架構(gòu)也可以配置為雙向冗余時序流。運營商和光學(xué)設(shè)備供應(yīng)商在 2021 年 2 月的國際定時與同步論壇 （ITSF） 會議上提交了關(guān)于類似定時架構(gòu)的技術(shù)論文 3、4、<>，展示了支持定時精度和彈性的現(xiàn)場結(jié)果。

Microchip在4100G聚合站點的TimeProvider 5時鐘配置為高性能邊界時鐘（HPBC）模式，以接收來自核心“東”和“西”站點的時序，誤差預(yù)算小于5 ns。如果來自西部的定時流丟失，時鐘將立即切換到受保護(hù)的東流，以保持網(wǎng)絡(luò)所需的定時精度，而無需在聚合站點使用 GNSS 接收器。

流向RRH的南向PTP流受到來自核心東部和西部ePRTC站點的雙向定時流的保護(hù)。您的核心定時站點還可以使用 BlueSky? GNSS 防火墻技術(shù)進(jìn)行保護(hù)，以監(jiān)控 GNSS 可觀測值，檢測潛在的干擾或欺騙威脅，并保護(hù)它們免受核心 ePRTC 站點的影響。

Microchip的整個vPRTC架構(gòu)由我們最新的TimePictra? 11同步管理系統(tǒng)管理和監(jiān)控。

vPRTC架構(gòu)由Microchip的TimePictra? 11同步管理系統(tǒng)管理和監(jiān)控，可減少5G網(wǎng)絡(luò)對GNSS的依賴，并滿足DHS 4級PNT彈性保護(hù)。

審核編輯：郭婷